Gusseisen vs. Schmiedeeisen: Wichtige Unterschiede erklärt

Einige Ingenieure und Designer könnten denken, „Gusseisen“ beziehe sich auf frühe Eisenarbeiten, oder dass alle frühen Eisenarbeiten „geschmiedet“ waren, oder dass beides zutrifft. Sie würden irren.

Der Unterschied zwischen Schmiedeeisen und Gusseisen ist einfach: Gusseisen wurde geschmolzen, in eine Form gegossen und zum Abkühlen zugelassen. Schmiedeeisen wurde erhitzt und mit Werkzeugen bearbeitet. (Zur Info: Der Begriff „geschmiedet“ leitet sich vom Wort „bearbeitet“ ab.)

Hier sind weitere unterscheidende Details der beiden gängigen Eisenformen.

Gusseisen

Gusseisen ist ein Sammelbegriff für Eisenlegierungen mit 2 bis 4 % Kohlenstoff, sowie geringeren Mengen Silizium und Mangan und Verunreinigungen wie Schwefel und Phosphor. Die häufigste dieser Legierungen ist Grauguss.

Gusseisen wird hergestellt, indem Erze verhüttet oder Roheisen (ein Produkt der Erzeisengewinnung) geschmolzen und mit Schrottmetallen und anderen Legierungen gemischt wird. Die flüssige Mischung wird in Formen gegossen, um abzukühlen und zu erstarren, was sie als heterogene Legierung tut, die mehrere Materialien in unterschiedlichen Phasen enthält. Die spezifischen Materialien und Phasen in jeder Gusseisenlegierung beeinflussen ihre physikalischen Eigenschaften.

Gusseisen ist härter, spröder und weniger formbar als Schmiedeeisen oder Stahl. Es kann nicht gebogen, gedehnt oder in Form gehämmert werden. Es hat geringe Zugfestigkeit, sodass es bricht, bevor es sich biegt oder verformt. Auf der positiven Seite hat es hohe Druckfestigkeit, was es für den Bau von Gebäuden im frühen 20. Jahrhundert kritisch machte, bevor Stahl verfügbar wurde.

Im Vergleich zu Stahl hat Gusseisen einen niedrigeren Schmelzpunkt. Es ist auch flüssiger und reagiert weniger mit Formmaterialien, was es gut für das Gießen geeignet macht. Es erfordert deutlich weniger Arbeitsaufwand, ein Teil zu gießen als eine geschmiedete Version desselben Teils zu schmieden. Dies machte Gusseisen zu einem prominenten Material im 18. und 19. Jahrhundert. Es wurde weitgehend durch Stahl im Bauwesen ersetzt, wird aber immer noch in vielen industriellen Anwendungen verwendet.

Schmiedeeisen

Schmiedeeisen besteht hauptsächlich aus Eisen mit 1 bis 2 % zugesetztem Schlacke, einem Nebenprodukt der Erzeisenverhüttung, und ist eine Mischung aus Silizium, Schwefel, Phosphor und Aluminiumoxiden. Während der Herstellung wird das Eisen von der Hitze genommen und mit einem Hammer bearbeitet, solange es noch heiß ist, um es in seine endgültige Form zu bringen.

Schmiedeeisen ist weicher und duktiler als Gusseisen. Es ist auch hoch formbar und kann erhitzt, wieder erhitzt und in verschiedene Formen gearbeitet werden. Tatsächlich wird es stärker, je mehr es bearbeitet wird.

Schmiedeeisen hat eine viel höhere Zugfestigkeit als Gusseisen, was es für horizontale Träger im Bauwesen besser geeignet macht. Im Allgemeinen widersteht es Ermüdung stark und verformt sich ohne zu versagen, es sei denn, es wird weit über die Kapazität hinaus belastet oder durch extreme Hitze verzerrt.

Wie Gusseisen wurde es im 19. Jahrhundert 널리 im Bauwesen verwendet, aber im 20. Jahrhundert durch Stahl ersetzt. Heute wird Schmiedeeisen hauptsächlich für dekorative Zwecke verwendet.

Korrosion

Korrosion betrifft Guss- und Schmiedeeisenteile, wenn sie blanken Metalloberflächen haben und Sauerstoff in Gegenwart von Feuchtigkeit ausgesetzt sind. Im Gegensatz zu Metallen wie Kupfer oder Aluminium, die schützende Oxidschichten bilden, wird Eisen bei genügend Zeit vollständig rosten und abblättern. Dies macht Guss- und Schmiedeeisenteile und -baugruppen für Außenumgebungen mit Niederschlag und Feuchtigkeit problematisch.

Um Rost zu verhindern, sollten Eisenprodukte beschichtet werden, um die Exposition des blanken Metalls zu verhindern. Farbe wird häufig verwendet, um blankes Metall zu schützen. Pulverbeschichtungen sind eine weitere Methode und gut geeignet für Außenmöbel, die in stark frequentierten Bereichen verschleißanfällig sind. Pulverbeschichtungen sind langlebig und verblassen, splittern oder reißen nicht über lange Zeiträume.

Brad Done war Vizepräsident der Reliance Foundry Co. Ltd. in British Columbia, Kanada, als er diesen Artikel schrieb.