Brontekst bekijken van Gietijzer

{{Zie artikel|Voor gietstaal, zie [[Gietstaal]]}}[[Bestand:Pfanne (Gusseisen).jpg|thumb|Gietijzeren pan]]'''Gietijzer''' is een [[Gieten (metaalkunde)|gegoten]] [[Staal (legering)|staalsoort]]. Deze [[legering]] van [[IJzer (element)|ijzer]], [[koolstof]] (1,8&nbsp;–&nbsp;4,3-&nbsp;wt%&nbsp;C)  <ref>{{Citeer boek|titel=Materials : engineering, science, processing and design|auteur=M. F. Ashby|medeauteurs=Hugh Shercliff, David Cebon|url=https://www.worldcat.org/oclc/1097951622|plaats=Kidlington, Oxford, United Kingdom|datum=2019|ISBN=978-0-08-102376-1|editie=4de druk}}</ref>  , [[mangaan]] en [[silicium]] wordt in vormen gegoten voor de fabricage van gietijzeren objecten. Het wordt vervaardigd door [[Smelten (metaal)|omsmelting]] van [[ruwijzer]] samen met [[cokes]] (kooks) en [[kalk]] in een [[koepeloven]], inductieoven of trommeloven.

Vanwege de [[Oppervlakteruwheid|ruwheid]] van het oppervlak is het uiterlijk van een gietijzeren voorwerp duidelijk als zodanig te herkennen.

== Het gieten ==
{{Zie hoofdartikel|gieten (metaalkunde)}}
Gietijzer wordt geproduceerd in [[IJzergieterij (bedrijf)|ijzergieterijen]]. De ijzer[[Smelt (materiaalkunde)|smelt]] wordt gegoten in een [[Matrijs (mal)|matrijs]], die is gevormd met kleigebonden of chemisch gebonden vormzand. Kleigebonden, oftewel groen zand, wordt gebruikt bij gietmassa's tot ±300&nbsp;kg. Bij grotere gietgewichten wordt chemisch gebonden vormzand gebruikt. Bij zeer grote en meestal eenmalige gietstukken is het zelfs mogelijk om een "metselwerk" in een groot gat in de grond te gebruiken waarin vervolgens de ijzersmelt wordt gegoten.

== Toepassingen ==
[[Bestand:Joodse begrpl. Goor 2009-09-17.jpg|thumb|Grafteken van gietijzer]]

Gietijzer is van nature [[Hardheid (materiaalkunde)|hard]], maar [[Brosheid|bros]]. [[Lamellair gietijzer]] wordt nog wel gebruikt voor het vervaardigen van [[keukengerei]], [[Kachel|kachels]], [[Hang-en-sluitwerk|deurbeslag]], [[Meubilair|meubelen]] en sierornamenten. In de 19e en 20e eeuw is het ook toegepast voor het bouwen van [[Brug (bouwwerk)|bruggen]] en constructies zoals [[Vuurtoren|vuurtorens]]. Gietijzer is grotendeels in onbruik geraakt vanwege de hoge brosheid van het materiaal en de lage [[Treksterkte (materiaal)|treksterkte]]. Een van de voordelen van gietijzer is de [[Geluidsisolatie|geluiddempende]] werking.

Door de zeer goede mechanische eigenschappen van dit materiaal wordt [[nodulair gietijzer]] daarentegen nog veelvuldig toegepast in o.a. de [[grondverzet]]- en vrachtwagenindustrie.

=== Sieraden en onderscheidingen ===
In Pruisen kwamen in 1813 fijn gedetailleerde sieraden, het "[[Fer de Berlin]]" in de mode. Het [[IJzeren Kruis (Duitsland)|IJzeren Kruis]] uit 1813 is van gietijzer met een zilveren montuur.

=== Productvoorbeelden ===
* Militaire goederen, zoals bommen en mortiergranaten
* [[Beslag (scheepsbouw)|Scheepsbeslag]], waaronder ook ballastgewichten
* [[Constructie-element|Constructie-elementen]], zoals stationsoverkappingen, pilaren, vensters, spiltrappen, dakgoten, hekwerken
* Straatmeubilair, zoals lantaarnpalen, brievenbussen en waterpompen
* Machinedelen, zoals molenassen, spoorwielen
* [[Pijptransport|Buisleidingen]]
* Huishoudelijke voorwerpen, zoals potten en pannen
* Siervoorwerpen en -ornamenten
* Onderdelen van kolenkachels

== Eigenschappen ==
[[Bestand:Diag binaire aciers et structure.svg|miniatuur|452x452px|[[IJzer-koolstofdiagram]] met de verschillende microstructuur morfologiën voor verschillende [[Gewichtspercentage|massapercentages]] van koolstof]]
Gietijzer is zeer goed op [[Druksterkte|druk]] te belasten, maar de [[Treksterkte (materiaal)|treksterkte]] is niet erg groot bij ongelegeerde gietijzersoorten; voor op trek belaste [[constructie-element]]<nowiki/>en kan beter gebruikgemaakt worden van [[smeedijzer]]. Om zeer hoge treksterktes te bereiken is het mogelijk om enkele legeringselementen zoals [[nikkel]], [[molybdeen]] en [[silicium]] toe te voegen aan de [[smelt (metaalkunde)|smelt]]. Tevens kunnen de mechanische eigenschappen worden beïnvloed door een warmtebehandeling.

In tegenstelling tot andere metalen is [[lamellair gietijzer]] vrij [[Stijfheid|stijf]], in het geheel niet flexibel, dat wil zeggen breekbaar bij verkeerde belasting. Het is een relatief goedkoop materiaal omdat het makkelijk te gieten en te bewerken is.

[[Nodulair gietijzer]] heeft goede mechanische eigenschappen, denk bijvoorbeeld aan een goede treksterkte. Nodulair gietijzer met een laag [[silicium]]-gehalte wordt veelal gebruikt voor onderdelen die bij zeer lage temperaturen dienst moeten doen ([[kerfslagwaarde]]).

Gebroken gietijzer is tegenwoordig te herstellen door lassen met speciale [[Laselektrode|laselektrodes]]. Na een lasbehandeling ontstaan er restspanningen in het gietstuk die kunnen worden verwijderd met een [[warmtebehandeling]].

Vooral door de dikte van het materiaal heeft 'gietijzer' in de volksmond nog steeds de associatie van iets wat lomp, massief en loodzwaar is. Door de wijze van produceren kennen voorwerpen van gietijzer, bijvoorbeeld pannen en verwarmingsradiatoren, een nog grotere materiaaldikte dan bijv. [[smeedijzer]], en zeker veel dikker dan pannen die uit een dunne plaat worden gestanst en in een vorm worden geperst. Waarbij bij die laatste overigens moet worden opgemerkt dat dan soms ook nog eens gebruik wordt gemaakt van materialen met een (veel) lager [[soortelijk gewicht]], zoals [[aluminium]].

De grotere materiaaldikte en daardoor massiviteit, kan zowel een [[neveneffect]] als een doelbewuste keuze zijn. Vroeger bestonden modernere metaalbewerkingen zoals stansen en persen nog niet, of deze waren veel minder gangbaar. Gieten was bovendien een technisch gezien vrij eenvoudig proces waarvoor weinig specialistische apparatuur nodig was, en daardoor relatief makkelijk en goedkoop uit te voeren. Zeker voor grotere voorwerpen zoals (stoom)ketels waren andere fabricageprocessen dan gieten bovendien nog nauwelijks mogelijk. Met gieten is het niet mogelijk om flinterdunne metalen voorwerpen te maken, ook niet voor bijv. een pannendeksel waarvoor deze massiviteit niet/nauwelijks praktische meerwaarde heeft. Een nadeel van gieten is dan ook dat er altijd relatief veel materiaal (grondstoffen) voor nodig is, ook wanneer de grotere materiaaldikte geen meerwaarde voor dat product heeft. Dit heeft er mede aan bijgedragen dat andere fabricageprocessen naast gieten zijn opgekomen. Voor sommige doeleinden, zoals een motorblok of een pomp, is de massiviteit van het materiaal echter juist een vereiste. Voor dergelijke producten is gieten dan juist weer effectiever/efficiënter dan bijv. plaatbewerking of [[frezen]]. Ook tegenwoordig wordt het gieten (soms [[spuitgieten]]) van ijzer/metaal dan ook nog regelmatig toegepast.

== Soorten gietijzer ==
=== Microstructuur morfologie ===
[[Bestand:GGV-GGG.jpg|miniatuur|394x394px|Microstructuren van [[Lamellair gietijzer|GJL]], [[Gietijzer met vermiculairgrafiet|GJV]] en [[Nodulair gietijzer|GJS]]]]
Gietijzer komt voor met verschillende soorten microstructuren, die worden beschreven aan de hand van de vorm die het [[grafiet]] (C) aanneemt. De gietijzers hebben elk een eigen afkorting in de vorm van ''GJX'' staat voor '''G''' = Giet, '''J''' = IJzer, '''X''' = [[Microstructuur#Vormen|microstructuur-vorm]] van grafiet.
{| class="wikitable"
|+ Gietijzer-microstructuren
! Afkorting
! X
! Vorm grafiet
! Naam
|- 
| GJL of GG
| [[Lamella (materiaalkunde)|lamellair]]
| vlok
| [[grijs gietijzer|grijs of lamellair gietijzer]]
|- 
| GJS of GGG
| nodulair
| bol
| [[nodulair gietijzer]]
|- 
| GJV of GGV
| vermiculair
| worm
| [[gietijzer met vermiculairgrafiet]] of compactgrafietijzer
|}

=== Legeringen ===
Gietijzer komt voor als wit-, zwart-, grijs-, gemêleerd, [[ferriet (ijzer)|ferritisch]], [[Perliet (staal)|perlitisch]], [[austeniet|austenitisch]] of [[martensiet|martensitisch]] gietijzer. De soort wordt afgeleid van de samenstelling van de [[kristalstructuur]] en de mate van afkoeling van het gesmolten gietijzer of warmtebehandelingen. Snelle afkoeling zorgt voor gemêleerd grijs gietijzer met veel gebonden koolstof terwijl langzame afkoeling leidt tot weinig tot geen (ferritisch) gebonden koolstof. Het verbinden van de koolstof in het gietijzer (perlietvorming) kan worden beïnvloed door het toevoegen van [[Koper (element)|koper]] en [[mangaan]]. De overige soorten grijs gietijzer worden bij tussenliggende afkoeltijden bereikt. Wit gietijzer (GJW) bevat geen vrij [[grafiet]]; de aanwezige koolstof is geheel chemisch gebonden aan het ijzer als witte [[Carbide|carbiden]] in de vorm van [[cementiet]] (Fe<sub>3</sub>C). De aanwezigheid van Si werkt bevorderend voor de grafietafscheiding en dus grijs gietijzer.

Door het toevoegen van [[magnesium]] wordt de vrije koolstof gedwongen om de vorm met de minste oppervlaktespanning aan te nemen: de bolvorm ([[Microstructuur#Vormen|nodulen]]).

De samenstelling van de legeringselementen en het productieproces bepalen voor een groot deel de [[materiaaleigenschappen]] van gietijzer. Het verbeteren van de eigenschappen voor de beoogde functie wordt daarom vaak gedaan door het aanpassen van de samenstelling van de legeringselementen, het aanpassen van het productieproces of het uitvoeren van [[Warmtebehandeling|warmtebehandelingen]] van gietijzer. De belangrijkste "soorten" gietijzer-legeringen, die daaruit zijn gekomen, zijn:  <ref>{{Citeer web|url=https://www.alurvs.nl/staal/kennisbank-staal/|titel=Kennisbank Staal|bezochtdatum=2022-05-13|werk=Magazine ALURVS, print- en onlinemagazine voor de Aluminium, Roestvast en Staal branche|taal=nl|archiefurl=https://web.archive.org/web/20220517210114/https://www.alurvs.nl/staal/kennisbank-staal/|archiefdatum=2022-05-17}}</ref>   <ref>{{Citeer boek|titel=Materials : engineering, science, processing and design|auteur=M. F. Ashby|medeauteurs=Hugh Shercliff, David Cebon|url=https://www.worldcat.org/oclc/1097951622|plaats=Kidlington, Oxford, United Kingdom|datum=2019|ISBN=978-0-08-102376-1|editie=4de druk}}</ref> 
{| class="wikitable"
! 
! Legering
! %[[IJzer (element)|Fe]]
! %[[Koolstof|C]]
! %[[Silicium|Si]]
! %[[Mangaan|Mn]]
! %[[Zwavel|S]]
! %[[Fosfor|P]]
! %[[Chroom (element)|Cr]]
! Matrix
! Details
|- 
| colspan="11" | '''Grijs gietijzer'''
|- 
| GJL of
GG
| [[grijs gietijzer|Grijs of lamellair gietijzer]]
| 95
| 2,90&nbsp;–&nbsp;3,65
| 1,80&nbsp;–&nbsp;2,90
| 0,50-0,70
| max. 0,10
| max. 0,30
|
<br>
| [[Ferriet (ijzer)|ferriet]] +
[[cementiet]]
| [[Lamella (materiaalkunde)|lamellair]]-vormig grafiet
|- 
|
<br>
| Gewoon grijs gietijzer
|
<br>
|
<br>
|
<br>
|
<br>
|
<br>
|
<br>
|
<br>
| ferriet +
[[Perliet (staal)|perliet]]
| [[Lamella (materiaalkunde)|lamellair]]-vormig grafiet
|- 
|
<br>
| Ferritisch grijs gietijzer
|
<br>
|
<br>
|
<br>
|
<br>
|
<br>
|
<br>
|
<br>
| ferriet
| [[Lamella (materiaalkunde)|lamellair]]-vormig grafiet
|- 
|
<br>
| Perlitisch grijs gietijzer
|
<br>
|
<br>
|
<br>
|
<br>
|
<br>
|
<br>
|
<br>
| [[Perliet (staal)|perliet]]
| [[Lamella (materiaalkunde)|lamellair]]-vormig grafiet
|- 
|
<br>
| Austenisch lamellair gietijzer
|
<br>
|
<br>
|
<br>
|
<br>
|
<br>
|
<br>
|
<br>
| [[austeniet]]
| [[Lamella (materiaalkunde)|lamellair]]-vormig grafiet
|- 
| colspan="11" | '''Nodulair gietijzer'''
|- 
| GJS of
GGG
| [[Nodulair gietijzer]]
|
<br>
| 3,40&nbsp;–&nbsp;3,85
| 2,30&nbsp;–&nbsp;3,10
| 0,10&nbsp;–&nbsp;0,30
| max. 0,02
| max. 0,10
| max. 0,10
| ferriet +
perliet
| nodulair (bolvormig) grafiet
|- 
|
<br>
| Austenisch nodulair gietijzer
|
<br>
|
<br>
|
<br>
|
<br>
|
<br>
|
<br>
|
<br>
| [[austeniet]]
|
<br>
|- 
| colspan="11" | '''Vermiculair gietijzer'''
|- 
| GJV of
GGV
| [[Gietijzer met vermiculairgrafiet|Gietijzer metvermiculairgrafiet]]<nowiki/>
of compactgrafietijzer
|
<br>
| <nowiki/>
|
<br>
|
<br>
|
<br>
|
<br>
|
<br>
|
<br>
| vermiculair-vormig grafiet
|- 
| colspan="11" | '''Wit gietijzer'''
|- 
| GJW
| Gewoon wit gietijzer
|
<br>
|
<br>
| <1%
|
&lt;br### &#123;gte:0&#125; not found ### |="" &lt;br="" &gt;
&lt;/br### &#123;gte:0&#125; not found ###&gt;
|
<br>
|
<br>
| cementiet +
perliet
| koolstof gebonden in cementiet en perliet, geen vrije grafiet, zonder [[Warmtebehandeling|nabehandeling]]
|- 
| GJMW
| Wit temperijzer
|
<br>
| laag
2,8&nbsp;–&nbsp;3,4
| 0,4&nbsp;–&nbsp;0,8
| 0,12&nbsp;–&nbsp;0,25
| 0,4&nbsp;–&nbsp;0,6
| 0,1
|
<br>
| ferriet
(perliet)
| temperen in een oxide-rijke omgeving leidt tot nestvormig grafiet (temperkool)
in ferriet/perliet matrix, buitenzone gietstuk is ontkoolde, zuivere ferriet met een witte kleur
|- 
|
<br>
| Frisijzer
|
<br>
| hoog
|
<br>
|
<br>
|
<br>
|
<br>
|
<br>
|
<br>
| grafiet nesten en ontkoolde buitenschil gietstuk
|- 
|
<br>
| Gemêleerd gietijzer
|
<br>
|
<br>
|
<br>
|
<br>
|
<br>
|
<br>
|
<br>
|
<br>
| perlitisch gemêleerd of ferritisch gemêleerd of
gewoon gemêleerd gietijzer (tussen ferritisch en perlitisch in)
|- 
| colspan="11" | '''Zwart gietijzer'''
|- 
| GJB
| Zwart gietijzer
|
<br>
|
<br>
|
<br>
|
<br>
|
<br>
|
<br>
|
<br>
|
<br>
|
<br>
|- 
| GJMB
| Zwart temperijzer
|
<br>
| 2&nbsp;–&nbsp;2,9
| 1,2&nbsp;–&nbsp;1,5
| 0,4&nbsp;–&nbsp;0,6
| 0,12&nbsp;–&nbsp;0,18
| 0,1
|
<br>
| ferriet +
perliet
| temperen in een oxide-arme omgeving leidt tot nestvormig grafiet (temperkool)
|- 
| colspan="11" | '''Opties (toevoeging, warmtebehandeling)'''
|- 
|
<br>
| [[Meehaniet]]
|
<br>
|
<br>
|
<br>
|
<br>
|
<br>
|
<br>
|
<br>
|
<br>
| toevoeging van [[calciumsilicide]] ([[Calcium|Ca]][[Silicium|Si]]&lt;sub### &#123;gte:0&#125; not found ###2&lt; sub=""&gt;) aan het smeltbad
&lt;/sub### &#123;gte:0&#125; not found ###2&lt;&gt;
|- 
| GJM
| [[Temperijzer]]
|
<br>
|
<br>
|
<br>
|
<br>
|
<br>
|
<br>
|
<br>
|
<br>
| [[Temperen|getemperd]] gietijzer: komt voor als wit temperijzer (GJMW) en zwart temperijzer (GJMB)
|}

== Gradering van gietijzer (handelsnaam vlgs. DIN) ==
{| class="wikitable"
! Basissymbool !! Voorbeeld !! Omschrijving
|- 
| GG ([[grijs gietijzer]])
| GG
| grijs gietijzer (lamellair) waaraan geen beproevingseisen zijn gesteld
|- 
| GG 0,2 kN
| GG 20
| grijs gietijzer (lamellair) met een minimum [[Treksterkte (materiaal)|treksterkte]] van 0,2&nbsp;kN/mm²
|- 
| ---
| GG 30
| grijs gietijzer (lamellair) met een minimum treksterkte van 0,3&nbsp;kN/mm²
|- 
| GGG ([[nodulair gietijzer]])
| GGG40
| Ferritisch gietijzer (nodulair) met een minimum treksterkte van 0.4&nbsp;kN/mm²
|- 
| ---
| GGG40.3
| Ferritisch gietijzer (nodulair) met een minimum treksterkte van 0.4&nbsp;kN/mm², laag [[silicium]]gehalte, gebruikt bij zeer lage temperaturen.
|- 
| ---
| GGG50
| Ferritisch/perlitisch gietijzer (nodulair) met een minimum treksterkte van 0,5&nbsp;kN/mm²
|- 
| ---
| GGG60
| Perlitisch gietijzer (nodulair) met een minimum treksterkte van 0,6&nbsp;kN/mm²
|- 
| ---
| GGG70
| Perlitisch gietijzer (nodulair) met een minimum treksterkte van 0,7&nbsp;kN/mm²
|- 
| ---
| GGG80
| Perlitisch gietijzer (nodulair) met een minimum treksterkte van 0,8&nbsp;kN/mm²
|- 
| Hooggelegeerde gietijzersoorten
| ADI
| ''Austenitic Ductile Iron'', met een hoog [[nikkel]]- en [[molybdeen]]gehalte en een zeer hoge drukbestendigheid met een minimum treksterkte van 1,0&nbsp;kN/mm² en een rek van 10% (verkregen door een gloeibehandeling waarna afkoeling in een zoutbad plaatsvindt).
|- 
| ---
| SIMO
| Ferritisch gietijzer met een hoog silicium- en molybdeengehalte voor corrosiebestendigheid
|}
Dit zijn oude benamingen volgens de ingetrokken DIN1693-01. Er bestaan recentere DIN EN normen.

== Gietstaal ==
Gietstaal, oude benaming [[thomasstaal]], heeft een hoger smeltpunt dan gietijzer en is in vloeibare toestand veel stroperiger. Er zijn veel verschillende kwaliteiten gietstaal. Zo is GS-38/45/52/60 normaal staal en G-NiCr 20 Mo 15 (Hastelloy C) dat extreem corrosiebestendig is.

== Zie ook ==
* [[Spiegelijzer]]
* [[IJzeroer|IJzeroer en ijzeroergieterijen]]
* [[Staal (legering)|Staal]]

== Externe links ==
* [http://heesface-mio.blogspot.nl/2010/12/gietijzer-in-windmolens.html Gietijzer in windmolens]
* [https://www.dijkkamp.nl/materialen/gietijzer/ Soorten lamellair gietijzer]
* [https://www.dijkkamp.nl/materialen/nodulair/ Soorten nodulair gietijzer]
* [https://web.archive.org/web/20170730160221/http://www.sn-castiron.nl/en/castiron/en_gjl.html Soorten gietijzer]
{{Appendix}}
{{Navigatie ijzer en staal}}

[[Categorie:Staal]]