Familie der Gusseisenwerkstoffe
Als Gusseisen werden Eisen-Kohlenstoff-Silizium-Legierungen bezeichnet, die zwischen 2% und 4,5% Kohlenstoff, ca. 0,4 – 6% Silizium sowie weitere Legierungselemente, wie z.B. Mangan, Nickel, Kupfer, etc. enthalten können. Je nach Legierungszusammensetzung und Fertigungsbedingungen kann der Kohlenstoff entweder in Form von weichem Graphit oder in Form von harten Karbiden im Gefüge der Gusseisenwerkstoffe auftreten.
Bei der Ausscheidung des Großteils des Kohlenstoffs aus der Gusseisenschmelze in Graphitform spricht man von einer Grauerstarrung, da die Bruchfläche eines Gussteils durch viele mikroskopische Graphitkristalle graues Aussehen hat. So erstarren die am häufigsten verwendeten Gusseisensorten wie Gusseisen mit Kugel- oder Lamellengraphit. Bild zeigt die Bruchfläche eines Gussteils aus Gusseisen mit Lamellengraphit.
Bruchgefüge eines Gussteils aus Gusseisen mit Lamellengraphit.
Nachfolgende Bilder zeigen die Gefügeausbildung von den wichtigsten Gusseisensorten – Gusseisen mit Lamellen-, Kugel-, und Vermiculargraphit.
Gusseisen mit Lamellengraphit
Gusseisen mit Kugelgraphit
Gusseisen mit Vermikulargraphit
Bei den sogenannten weißen Gusseisen wird die Erstarrung der Schmelze so beeinflusst, dass keine Ausscheidung der Graphitkristalle stattfindet. Die Bruchfläche des Gussteils sieht in solchen Fällen glänzend aus uns ist sehr hart und spröde. So werden Temperguss und verschleißbeständiges Gusseisen, auch Hartguss genannt, hergestellt. Erst nach einer speziellen Wärmebehandlung vom Temperguss dem sog. Tempern, scheiden Graphitflocken – „Temperkohle“, im Gefüge aus. Das Gefüge der verschleißbeständigen Gusseisensorten, des Hartgusses, enthält im Endzustand keinen freien Graphit.
Mechanische und technologische Eigenschaften von Gusseisenlegierungen wie Festigkeit, Duktilität, Verarbeitbarkeit, usw. werden durch zwei Hauptparameter bestimmt: Graphitform (z.B. Kugelgraphit oder Lamellengraphit) und Ausbildung der metallischen Matrix (z.B. Ferrit, Perlit, Austenit, usw.). Vereinfacht lässt sich sagen, dass gewünschte Eigenschaften einer Gusseisenlegierung durch eine gezielte Kombination von verschiedenen Graphitformen und Grundmatrizen erreicht werden können.
Übersicht über die wichtigsten Gusseisenwerkstoffe
Weiterführende Literatur:
S. Ershov, Stahl- und Eisenguss für den technischen Einkauf, Vulkan Verlag, Essen, 2016
