Was ist Gusseisen? - Definition, Eigenschaften und Verwendung

Was ist Gusseisen?

Gusseisen ist eine Gruppe von Eisen-Kohlenstoff-Legierungen mit einem Kohlenstoffgehalt von mehr als 2 bis 4 Prozent. Außerdem schwankende Mengen an Silizium von 1 bis 3 Gew.-% und Mangan sowie Spuren von Verunreinigungen wie Schwefel und Phosphor. Gusseisen wird durch Reduzieren von Eisenerz in einem Hochofen hergestellt.

Das flüssige Eisen wird gegossen oder gegossen und zu rohen Barren, sogenannten Masseln, gehärtet, und die Masseln werden dann zusammen mit Schrott und Legierungselementen in Kupolöfen umgeschmolzen und in Formen umgegossen, um eine Vielzahl von Produkten herzustellen.

Die Legierungsbestandteile beeinflussen seine Farbe beim Bruch:Weißes Gusseisen hat Karbidverunreinigungen, die Risse leicht passieren lassen, graues Gusseisen hat Graphitflocken, die einen vorbeiziehenden Riss ablenken und beim Brechen des Materials unzählige neue Risse initiieren, und duktiles Gusseisen hat Kugelgraphit „Knötchen“, die den Riss stoppen, verhindern den weiteren Fortschritt.

Mit Ausnahme von Temperguss neigt Gusseisen zur Sprödigkeit. Mit seinem relativ niedrigen Schmelzpunkt, seiner guten Fließfähigkeit, Gießbarkeit, hervorragenden Bearbeitbarkeit, Verformungsbeständigkeit und Verschleißfestigkeit ist Gusseisen zu einem technischen Werkstoff mit einem breiten Anwendungsspektrum geworden.

Gusseisen wird in Rohren, Maschinen und Automobilteilen wie Zylinderköpfen, Zylinderblöcken und Getrieben verwendet. Es ist beständig gegen Oxidationsschäden, aber schwer zu schweißen.

woraus besteht Gusseisen?

Gusseisen wird aus Roheisen hergestellt, das beim Schmelzen von Eisenerz im Hochofen entsteht. Gusseisen kann direkt aus geschmolzenem Roheisen oder durch Wiedereinschmelzen von Roheisen hergestellt werden, oft zusammen mit erheblichen Mengen an Eisen, Stahl, Kalkstein, Kohlenstoff (Koks), und durch verschiedene Schritte, um unerwünschte Verunreinigungen zu entfernen.

Phosphor und Schwefel können aus dem geschmolzenen Eisen ausgebrannt werden, aber dies verbrennt auch den Kohlenstoff, der ersetzt werden muss. Je nach Anwendung werden Kohlenstoff- und Siliziumgehalt auf die gewünschten Werte eingestellt, die zwischen 2–3,5 % bzw. 1–3 % liegen können.

Auf Wunsch werden der Schmelze dann weitere Elemente zugesetzt, bevor die endgültige Form durch Gießen hergestellt wird.

Gusseisen wird manchmal in einem speziellen Hochofentyp geschmolzen, der als Kupolofen bekannt ist, aber in modernen Anwendungen wird es häufiger in elektrischen Induktionsöfen oder Lichtbogenöfen geschmolzen. Nachdem das Schmelzen abgeschlossen ist, wird das geschmolzene Gusseisen in einen Warmhalteofen oder eine Pfanne gegossen.

Was ist der Unterschied zwischen Gusseisen und Stahl?

Der Hauptunterschied zwischen den beiden Elementen besteht darin, dass Stahl aus Eisenerz und Schrott hergestellt wird und als Eisenlegierung mit kontrolliertem Kohlenstoff bezeichnet wird. Wohingegen etwa 4 % des Kohlenstoffs im Eisen es zu Gusseisen und weniger als 2 % des Kohlenstoffs zu Stahl machen.

Gusseisen ist billiger als die meisten Stähle. Außerdem ist die Schmelztemperatur von Gusseisen niedriger als die von Stahl, aber es hat eine hohe Druckfestigkeit, eine hohe Härte und eine hohe Verschleißfestigkeit. Daher besteht der wichtige Unterschied zwischen Stahl und Gusseisen darin, dass Stahl duktil und formbar ist, während Gusseisen gehärtet ist und eine hohe Druckfestigkeit aufweist.

Als weiteren wichtigen Unterschied zwischen Stahl und Gusseisen können wir sagen, dass Kohlenstoff in Stahl in Form von Eisenkarbid vorliegt, während Gusseisen Kohlenstoff als Graphit oder Eisenkarbid oder beides hat. Darüber hinaus hat Gusseisen ohne Stahl eine hervorragende Fließfähigkeit.

Eigenschaften von Gusseisen

Einige allgemeine mechanische Eigenschaften für Gusseisen sind:

Härte. Gusseisen ist hart und kann durch Erhitzen und plötzliches Abkühlen gehärtet werden. Dadurch ist es recht langlebig. Baustahl kann durch entsprechende Verfahren gehärtet und angelassen werden.
Zähigkeit. Fähigkeit des Materials, Energie zu absorbieren
Dehnbarkeit. Die Fähigkeit des Materials, sich ohne Bruch zu verformen
Elastizität. Die Fähigkeit des Materials, seine ursprünglichen Abmessungen wieder anzunehmen, nachdem es verformt wurde
Formbarkeit. Die Fähigkeit des Materials, sich unter Druck zu verformen, ohne zu reißen
Zugfestigkeit. Größte Längsspannung, die ein Material ertragen kann, ohne zu zerreißen
Ermüdungsfestigkeit. Die höchste Belastung, der ein Material für eine bestimmte Anzahl von Zyklen standhalten kann, ohne zu brechen
Schmelzpunkt. Gusseisen hat einen niedrigeren Schmelzpunkt (12.000 °C) im Vergleich zum Schmelzpunkt von Weichstahl, der im Bereich von 13.000 °C bis 14.000 °C liegt.
Gießbarkeit. Gusseisen lässt sich leichter bearbeiten, wenn es darum geht, Formen aus dem Material zu gießen. Aufgrund des zusätzlichen Kohlenstoffs in Gusseisen ist seine geschmolzene Form flüssiger, was es einfacher macht, das Material in komplexe Formen zu gießen.
Bearbeitbarkeit. Gusseisen sind bis zur Bruchfestigkeit nahezu elastisch und erzeugen diskontinuierliche Späne, die leicht von der Probe abbrechen. Dies hilft, die Schnittfähigkeit zu verbessern. Aus diesem Grund ist Gusseisen das bevorzugte Material, wenn es um eine hohe Bearbeitbarkeit und Festigkeit geht.

Zusammensetzung von Gusseisen

Gusseisen, eine Eisenlegierung, die 2 bis 4 Prozent Kohlenstoff sowie unterschiedliche Mengen an Silizium und Mangan und Spuren von Verunreinigungen wie Schwefel und Phosphor enthält. Es wird durch Reduzieren von Eisenerz in einem Hochofen hergestellt.

Gusseisen enthält auch eine geringe Anzahl von Verunreinigungen wie Silizium, Schwefel, Mangan und Phosphor, Kupfer, Nickel, Chrom, die seine Eigenschaften in kleinem oder großem Umfang beeinflussen. Die Auswirkung dieser Eigenschaften ist wie folgt.

Silizium: In Gusseisen sind bis zu 4 Prozent Siliziumpartikel vorhanden. Es fördert die Graphitbildung, wodurch es weich und leicht bearbeitbar wird, und erhöht die Härtbarkeit und den spezifischen elektrischen Widerstand.
Schwefel: Es ist bis zu 0,1 Prozent vorhanden. Es macht Gusseisen hart und spröde.
Mangan: Es fördert die Karbidbildung des Gusseisens, wodurch es elitär und hart wird und die Verschleiß- und Abriebfestigkeit erhöht. Es ist bis zu 0,75 Prozent vorhanden.
Chrom: Es fördert auch die Karbidbildung, was die Härtbarkeit, Verschleißfestigkeit, Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit erhöht.
Nickel: Erhöht die Zugfestigkeit.
Wolfram: Es erhöht die Warmhärte und Warmfestigkeit.
Molybdän: Erhöht die Härtbarkeit.
Vanadium: Erhöht die Härtbarkeit und Warmhärte.
Aluminium: Wirkt als Desoxidationsmittel in Stahl.
Titan: Wirkt als Desoxidationsmittel in Stahl.
Niob: Es verringert die Härtbarkeit und erhöht die Duktilität, was zu einer erhöhten Schlagfestigkeit führt.
Kobalt: Es verringert die Härtbarkeit und widersteht dem Erweichen bei erhöhten Temperaturen.

Arten von Gusseisen

Die vier Grundtypen von Gusseisen sind Weißguss, Grauguss, Sphäroguss und Temperguss.

Weißes Eisen.
Graueisen.
Sphäroguss.
Formbares Eisen.

1. Grauguss

Die häufigste Art, Grauguss, hat eine Graphitmikrostruktur, die aus vielen kleinen Brüchen besteht. Es wird „graues Eisen“ genannt, weil das Vorhandensein dieser kleinen Risse das Erscheinungsbild einer grauen Farbe erzeugt.

Bei der Herstellung von Grauguss öffnen sich die Risse und geben den grau gefärbten Graphit unter der Oberfläche frei. Grauguss ist nicht so stark wie Stahl und kann auch nicht so viel Aufprall absorbieren wie Stahl. Grauguss bietet eine ähnliche Druckfestigkeit wie Stahl. Infolgedessen ist es zu einer beliebten Metallwahl für Anwendungen geworden, bei denen Druckfestigkeit wichtig ist.

Charakterisiert mit Graphit in der Mikrostruktur, was ergibt:

Gute Bearbeitbarkeit
Gute Verschleiß- und Abriebfestigkeit

2. Weißes Gusseisen

Weißeisen ist zwar nicht so verbreitet wie Graueisen, aber ein weiterer erwähnenswerter Typ. Es hat seinen Namensgeber von seiner cremefarbenen Farbe, die das Ergebnis von Eisenverbindungen ist, die als Zementit bekannt sind. Weißes Gusseisen hat wie Grauguss viele kleine Risse.

Der Unterschied besteht darin, dass weißes Gusseisen unter seiner Oberfläche Zementit aufweist, während graues Gusseisen unter seiner Oberfläche Graphit aufweist. Das Graphit erzeugt ein graues Farberscheinungsbild, während das Zementit ein weißes Farberscheinungsbild erzeugt. Weißes Gusseisen ist hart und bietet eine hervorragende Abriebfestigkeit.

Gekennzeichnet durch das Vorherrschen von Karbiden, die Auswirkungen auf:

Hohe Druckfestigkeit
Härte
Gute Verschleißfestigkeit

3. Sphäroguss

Sphäroguss, auch Sphäroguss genannt, ist eine Art weiche, duktile Eisenlegierung mit hohem Kohlenstoffgehalt. Es wird normalerweise mit Spuren anderer Verbindungen hergestellt, darunter Magnesium und Cer.

Wenn diese Spurenverbindungen hinzugefügt werden, hemmen sie die Geschwindigkeit, mit der Graphit wächst, und halten das Metall weich und duktil. Der Sphäroguss wurde Anfang bis Mitte der 1940er Jahre erfunden.

Grauguss mit geringen Anteilen an Magnesium und Cäsium knollen den Graphit, resultierend

Hohe Festigkeit
Hohe Duktilität

4. Temperguss

Endlich ein Temperguss, der einfach zu „bearbeiten“ ist. Es wird typischerweise durch Wärmebehandlungsverfahren auf weißem Gusseisen hergestellt. Das weiße Gusseisen wird bis zu zwei Tage erhitzt und dann abgekühlt. Nach der Fertigstellung kann Temperguss gebogen und manipuliert werden, um einzigartige Formen und Größen zu erreichen.

Zur Verbesserung wärmebehandeltes weißes Gusseisen

Höhere Duktilität

5. Gesprenkeltes Gusseisen

Gusseisen hat eine gleiche Menge an freiem Kohlenstoff und Karbid, bekannt als gesprenkeltes Gusseisen. Es hat mittlere Eigenschaften und Farbe von Grauguss und Weißguss.

6. Hartguss

Wenn das weiße Gusseisen aus der Schmelze schnell abgekühlt wird, wird das produzierte Eisen als Hartguss bezeichnet.

7. Legiertes Gusseisen

Legiertes Gusseisen wird durch Zugabe einiger Legierungselemente in Gusseisen wie Nickel, Chrom, Kupfer usw. hergestellt. Es hat je nach Legierungselement verbesserte Eigenschaften. Dieses Gusseisen wird hergestellt, um die gewünschten Eigenschaften von Gusseisen zu erhalten.

Verwendung von Gusseisen

Gusseisen kann für viele Arten von Materialien und zur Herstellung verschiedener Werkzeuge usw. verwendet werden.

Grauguss: Motorzylinderblöcke, Schwungräder, Getriebegehäuse, Werkzeugmaschinensockel.
Weißes Gusseisen: Auflageflächen.
Duktiles Gusseisen: Zahnräder, Nockenwellen, Kurbelwellen, Kolbenringe.
Viele Arten von Sanitärarmaturen wie Abwasserrohre, Schächte, Wasserleitungen, Zisternen werden aus Gusseisen hergestellt.
Säulenbasis und Metallsäulen können aus Gusseisen hergestellt werden
Gießform zur Herstellung von Laternenpfählen, Metalltreppen, Toren usw.
Wagenräder und Schienenstühle werden aus Gusseisen hergestellt.
Verschiedene Arten von landwirtschaftlichen Geräten und Geräten können daraus hergestellt werden.
Verschiedene Maschinenteile können aus Gusseisen hergestellt werden
Es wird zur Herstellung von Autoteilen verwendet
Es wird zur Herstellung von Töpfen, Pfannen und Utensilien verwendet
Es wird zur Herstellung von Ankern für Schiffe verwendet

Vorteile von Gusseisen

Es hat gute Gießeigenschaften
Es hat eine gute Sensibilität
Es hat eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit
Es hat eine gute Bearbeitbarkeit.
Es hat eine sehr geringe Kerbempfindlichkeit
Es hat eine Low-Stress-Konzentration
Es trägt niedrige Kosten
Es hat Haltbarkeit
Es hat Widerstand gegen Verformung
Es hat eine drei- bis fünfmal höhere Druckfestigkeit als Stahl.
Es hat hervorragende Antivibrations- (oder Dämpfungs-)Eigenschaften und wird daher zur Herstellung von Maschinenrahmen verwendet.
Es hat konstante mechanische Eigenschaften zwischen 20 und 350 °C.
Es ist in großen Mengen verfügbar und wird daher in Massen produziert. Für den Gießvorgang benötigte Werkzeuge sind relativ günstig und kostengünstig. Dies führt zu niedrigen Kosten seiner Produkte.
Ihm kann jede komplexe Form und Größe gegeben werden, ohne dass kostspielige Bearbeitungsvorgänge erforderlich sind

Nachteile von Gusseisen

Anfällig für Rost
Es hat eine schlechte Zugfestigkeit
Es hat ein hohes Verhältnis von Gewicht zu Festigkeit
Es hat eine hohe Sprödigkeit
Es hat eine schlechte Schlagfestigkeit
Im Vergleich zu Stahl hat es eine schlechte Bearbeitbarkeit
Seine Teile sind abschnittsempfindlich; das liegt an der langsamen Abkühlung dicker Schnitte.
Das Versagen seiner Teile ist plötzlich und spiegelt insgesamt nicht die Streckgrenze wider.
Es ist nicht maschinell bearbeitbar (weißes Gusseisen).

Häufig gestellte Fragen.

Was ist Gusseisen?

Was ist die Zusammensetzung von Gusseisen?

Welche Arten von Gusseisen gibt es?

Es gibt vier Grundtypen von Gusseisen – Weißguss, Grauguss, Sphäroguss und Temperguss

Weißes Eisen.
Graueisen.
Sphäroguss.
Formbares Eisen.

Wofür wird Gusseisen verwendet?

Aufgrund seiner guten Zugfestigkeit und Duktilität wird Temperguss für elektrische Armaturen und Geräte, Handwerkzeuge, Rohrfittings, Unterlegscheiben, Halterungen, landwirtschaftliche Geräte, Bergbauhardware und Maschinenteile verwendet. Eine übliche Klassifizierung für Temperguss ist ASTM A47.

Ist es gesund, in Gusseisen zu kochen?

Bei Gusseisen geht es nicht nur ums Braten. Richtig, eine gusseiserne Pfanne ist ein hervorragendes Mittel zum Braten. Aber seine Fähigkeit, Wärme zu speichern, eignet sich auch für gesundes Kochen, sagt Kerri-Ann Jennings, eine in Vermont ansässige Ernährungsberaterin und Ernährungstrainerin.

Was sind die Vorteile von Gusseisen?

Gusseisen hält die Wärme. Kochgeschirr aus Edelstahl kann gleichmäßig und schnell erhitzt werden, aber Gusseisen kann diese Hitze in der gesamten Pfanne viel länger halten. Dies sorgt für ein gleichmäßigeres und wünschenswerteres Ergebnis für Lebensmittel wie Fleisch und Steaks.

Was sind die Nachteile von Gusseisen?

Nachteile von Gusseisen:

Anfällig für Rost.
Es hat eine schlechte Zugfestigkeit.
Seine Teile sind schnittempfindlich, dies liegt an der langsamen Abkühlung dicker Schnitte.
das Versagen seiner Teile ist plötzlich und vollständig; es weist keine Streckgrenze auf.
Es hat eine schlechte Schlagfestigkeit.
Im Vergleich zu Stahl hat es eine schlechte Bearbeitbarkeit.

Ist Gusseisen besser als Stahl?

Gusseisen hat typischerweise eine bessere Beständigkeit gegen mechanischen Verschleiß als Stahl, insbesondere in Situationen mit Reibungsverschleiß.

Was ist besser Eisen oder Gusseisen?

Gusseisen ist härter, spröder und weniger formbar als Schmiedeeisen. Es kann nicht gebogen, gedehnt oder in Form gehämmert werden, da es aufgrund seiner geringen Zugfestigkeit bricht, bevor es sich verbiegt oder verformt. Es zeichnet sich jedoch durch eine gute Druckfestigkeit aus.

Ist Gusseisen stark?

Gusseisen ist, wiederum wie Mauerwerk, sehr druckfest. Schmiedeeisen ist, wie die meisten anderen Eisenarten und tatsächlich wie die meisten Metalle im Allgemeinen, spannungsfest und auch zäh – bruchsicher.

Ist Gusseisen billig?

Einzelhändler berechnen immer den höchstmöglichen Betrag für ein bestimmtes Produkt. Gusseisenpfannen sind billig herzustellen und haben nicht den Vorteil des Brandings wie La Creuset. Das ergibt feines Kochgeschirr aus emailliertem Gusseisen. Das Kochen in Gusseisen ist in gewisser Weise ein Nischenmarkt und kann von Generation zu Generation weitergegeben werden.

Warum rostet Gusseisen nicht?

Gusseisen ist eine Legierung mit einem hohen Kohlenstoffgehalt (mindestens 1,7 % und normalerweise 3,0–3,7 %), wodurch es relativ korrosionsbeständig ist.

Ist schwarzes Eisen dasselbe wie Gusseisen?

Trotz seines Namens besteht das schwarze Eisenrohr tatsächlich aus einer minderwertigen „Flussstahl“ -Verbindung. Dies verleiht ihm eine viel bessere Korrosionsbeständigkeit als herkömmliche Rohrleitungen aus Gusseisen.

Wer hat Gusseisen erfunden?

Dem Engländer Abraham Darby wird die Revolution des gusseisernen Kochgeschirrs zugeschrieben; 1707 patentierte er ein Verfahren zum Gießen von Eisen in relativ dünne Töpfe und Kessel, ein Verfahren, das ihre Herstellung billiger machte.

Warum ist Gusseisen so schwer?

Gusseisen hat eine höhere Wärmekapazität als Kupfer, sodass mehr Energie benötigt wird, um ein Pfund Gusseisen auf eine bestimmte Temperatur zu erhitzen als ein Pfund Kupfer. In jedem Pfund Gusseisen ist mehr Energie gespeichert. Â Aluminium hat eine höhere Wärmekapazität als Eisen (es speichert mehr Wärme pro Pfund), ist aber viel weniger dicht als Eisen.

Ist Gusseisen stärker als Aluminium?

Gusseisen und Aluminiumguss sehen gleich aus und fühlen sich gleich an, aber Aluminiumguss ist leichter und stärker. Aufgrund der schwereren Masse von Eisen hält es die Hitze länger, aber es dauert etwas länger, bis es heiß wird. Gusseisen hat eine längere Lebensdauer und ist teurer.

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