Fragen Sie einen Metallurgen:Schmiedeeisen vs. Gusseisen

Was sind die Unterschiede? Finden Sie heraus und erfahren Sie, wie sie verwendet werden

Die Leute gehen oft davon aus, dass Gusseisen und Schmiedeeisen austauschbare Begriffe für frühe Eisenarbeiten sind, aber es gibt einen himmelweiten Unterschied.

Schmiedeeisen ist Eisen, das erhitzt und dann mit Werkzeugen bearbeitet wurde.

Gusseisen ist Eisen, das geschmolzen, in eine Form gegossen und erstarren gelassen wurde.

Der grundlegende Unterschied zwischen Gusseisen und Schmiedeeisen liegt in der Art und Weise, wie sie hergestellt werden. Die Unterschiede sind in den Namen zu finden:schmieden ist ein Partizip der Vergangenheit von Arbeit („bearbeitetes Eisen“), und gießen beschreibt alles, was durch den Gießprozess entsteht.

Durch die unterschiedlichen Herstellungsverfahren entstehen Metalle mit unterschiedlichen Stärken und Schwächen, weshalb man selten einen gusseisernen Zaun oder eine schmiedeeiserne Bratpfanne sieht.

Was ist Schmiedeeisen?

Schmiedeeisen besteht hauptsächlich aus elementarem Eisen mit geringen Mengen (1–2 Prozent) zugesetzter Schlacke (das Nebenprodukt der Eisenerzverhüttung, das im Allgemeinen aus einer Mischung aus Silizium, Schwefel, Phosphor und Aluminiumoxiden besteht). Schmiedeeisen wird hergestellt, indem das Material wiederholt erhitzt und mit Werkzeugen bearbeitet wird, um es zu verformen.

Schmiedeeisen ist sehr formbar, sodass es erhitzt und wieder erhitzt und in verschiedene Formen gebracht werden kann – Schmiedeeisen wird stärker, je mehr es bearbeitet wird, und zeichnet sich durch sein faseriges Aussehen aus. Schmiedeeisen enthält weniger Kohlenstoff als Gusseisen, wodurch es weicher und duktiler wird. Es ist auch sehr widerstandsfähig gegen Ermüdung; Wenn viel Druck ausgeübt wird, wird es vor dem Versagen stark verformt.

Der Begriff „Schmiedeeisen“ wird heute oft missbraucht; Es wird allgemein verwendet, um Designs zu beschreiben, die historischen Schmiedeeisenstücken ähneln – unabhängig vom verwendeten Metall. Baustahl, der im kalten Zustand maschinell in Form gebogen wurde, oder Gussstahl und schwarz lackierte Eisenteile werden regelmäßig fälschlicherweise als Schmiedearbeiten bezeichnet. Um jedoch wirklich als Schmiedeeisen bezeichnet zu werden, muss ein Metallstück von einem Schmied geschmiedet werden, der es erhitzt und in Form hämmert.

Schmiedeeisen wurde bereits 2000 v. Chr. auf der anatolischen Halbinsel (heute Türkei) verwendet und war während des gesamten 19. Jahrhunderts im Bauwesen weit verbreitet. Fortschritte in der Metallurgie im 20. Jahrhundert haben es jedoch einfacher und kostengünstiger gemacht, Metallteile maschinell zu formen und zu schweißen. Der vergleichsweise teure und zeitaufwändige Charakter der Schmiedekunst führte Mitte der 1970er Jahre zum Ende ihrer großflächigen kommerziellen Praxis. Das bedeutet, dass die meisten wahren schmiedeeisernen Stücke heute entweder Antiquitäten oder Spezialstücke sind, die von lokalen Handwerkern geschmiedet wurden.

Was ist Gusseisen?

Gusseisen kann sich auf eine Reihe von Eisenlegierungen beziehen, wird jedoch am häufigsten mit Grauguss in Verbindung gebracht. Obwohl es den Namen Eisen trägt, ist es kein reines elementares Eisen (Fe im Periodensystem) – es ist eigentlich eine Legierung, die 2–4 Prozent Kohlenstoff sowie geringe Mengen an Silizium und Mangan enthält. Andere Verunreinigungen wie Schwefel und Phosphor sind ebenfalls üblich.

Gusseisen entsteht durch Schmelzen von Eisenerz oder Roheisen (ein Zwischenprodukt der Eisenerzgewinnung) und Mischen mit Schrott und anderen Legierungen. Die flüssige Mischung wird dann in Formen gegossen und abkühlen und verfestigen gelassen.

Das Endergebnis ist stark, aber spröde. Aufgrund des höheren Kohlenstoffgehalts erstarrt Gusseisen als heterogene Legierung, d. h. es enthält mehrere Bestandteile oder Materialien in verschiedenen Phasen innerhalb seiner Mikrostruktur.

Diese gemischte Mikrostruktur verleiht Gusseisen seine charakteristischen physikalischen Eigenschaften. Die internen Kohlenstoffpartikel erzeugen interne Spannungspunkte, die dem Bruch förderlich sind. 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.

Das Gießen ist wesentlich weniger arbeitsintensiv als die Herstellung von Schmiedeeisen und war im 18. und 19. Jahrhundert eine herausragende Produktionsform. Das Aufkommen von Stahl und automatisierten Bearbeitungstechnologien hat die Rolle des Gießens in einigen Branchen verringert, aber in vielen anderen bleibt es ein kostengünstiges und weit verbreitetes Verfahren. Während Stahl Gusseisen im Bauwesen fast vollständig verdrängt hat, bleibt Gusseisen beliebt für Produkte mit komplexen Formen, die einfacher zu gießen als maschinell zu formen sind. Gusseisen reagiert mit Formmaterialien weniger als Stahl und hat einen niedrigeren Schmelzpunkt, wodurch es flüssiger wird.

Sphäroguss:Stärke und Vielseitigkeit

Sphäroguss, auch bekannt als duktiles Gusseisen, ist eine moderne und einzigartige Form von Gusseisen, die von Forschern in den 1940er Jahren entwickelt wurde. Sie entdeckten, dass sie durch Hinzufügen ausgewählter Legierungen – zunächst eine Magnesium-Kupfer-Legierung und schließlich Cerium – Kohlenstoffatome manipulieren konnten, um eine andere Mikrostruktur als in Gusseisen zu bilden. Die Mikrostruktur des duktilen Eisens verhindert die Bildung von Rissen, was zu einem Metall führt, das die Vorteile von Gusseisen ohne die Sprödigkeit aufweist.

Sphäroguss kann in mehreren Qualitäten hergestellt werden, um eine hohe Duktilität und Zugfestigkeit zu erreichen. Ausgehärteter Sphäroguss, hergestellt mit zusätzlicher Wärmebehandlung, hat noch bessere mechanische Eigenschaften und Verschleißfestigkeit.

Sphäroguss weist auch beim Abkühlen eine relativ geringe Schrumpfung auf, wodurch es perfekt für den Präzisionsguss geeignet ist. Sphäroguss wird oft „im Gusszustand“ verwendet, was bedeutet, dass keine Wärmebehandlung erforderlich ist. Dies kann dazu beitragen, die Herstellungskosten zu senken, insbesondere langfristig.

Überlegungen zur Korrosion

Gusseisen und Schmiedeeisen sind beide anfällig für Korrosion, wenn blanke Oberflächen in Gegenwart von Feuchtigkeit Sauerstoff ausgesetzt sind. Dies kann für Außenumgebungen mit nahezu konstanter Niederschlags- und Feuchtigkeitseinwirkung eine Herausforderung darstellen. Im Gegensatz zu anderen Metallen, die eine schützende oxidative Beschichtung bilden, rostet Eisen nach einiger Zeit und blättert vollständig ab.

Um Rost zu vermeiden, sollten Eisenprodukte beschichtet werden, um eine Exposition zu verhindern. Farbe wird üblicherweise verwendet, um blankes Metall zu beschichten und zu schützen. Die Pulverbeschichtung ist ein weiteres Verfahren, ideal für verschleißanfälligere Outdoor-Möbel in stark frequentierten Bereichen. Pulverbeschichtungen sind sehr langlebig und verblassen, splittern oder reißen über längere Zeit nicht.

Denkmalschutz

Von Lincoln, Massachusetts über Lincoln, Nebraska bis Lincoln, Ontario, Nordamerika ist reich an Geschichte. Jede Stadt hat eine Geschichte zu erzählen, und die Gebäude in diesen Städten haben ebenso viel zur Gestaltung der Vergangenheit beigetragen wie die Menschen selbst.

Bei der Restaurierung historischer Gebäude mit architektonischen Eisen- und Metallarbeiten sind Qualität und Authentizität entscheidend. Große Outdoor-Elemente wie Poller, Tore, Zäune, Laternenmasten und Parkbänke tragen wesentlich zur zeitgetreuen Atmosphäre bei. Moderne Gießereien können frühe Metallarbeiten reproduzieren, indem sie sich an historischen Zeichnungen oder den Originalstrukturen selbst orientieren.

Für weitere Informationen zu Gusseisen oder um ein Angebot für ein kundenspezifisches Projekt anzufordern, kontaktieren Sie uns bitte.

Quellen

• Enzyklopädie Britannica. „Gusseisen“.
• Enzyklopädie Britannica. „Schmiedeeisen“.
• Handbuch für Ingenieure. „Gusseisen“.
• Ductile Iron Society. „Duktile Eisendaten für Konstrukteure“.