Gusseisen erklärt: Typen, Zusammensetzung, Verunreinigungen & deren Einfluss – PDF-Leitfaden

In diesem Artikel erfahren Sie, was Gusseisen ist und verschiedene Typen von Gusseisen erklärt mit ihrer Zusammensetzung, Anwendung, Vorteilen und Nachteilen.

Laden Sie auch die PDF-Datei dieses Artikels am Ende herunter.

Gusseisen

Gusseisen wird durch Umschmelzen von Roheisen mit Koks und Kalkstein in einem Ofen, der als Kupolofen bekannt ist, gewonnen. Es ist eine Legierung aus Eisen und Kohlenstoff. Der Kohlenstoffgehalt in Gusseisen variiert von 1,7 % bis 4,5 %. Außerdem enthält es sehr geringe Mengen an Silizium, Schwefel, Mangan und Phosphor.

Kohlenstoff liegt in den folgenden zwei Formen vor:

1. Freier Kohlenstoff oder Graphit
2. Gebundener Kohlenstoff oder Zementit

Folgende sind die wichtigen Eigenschaften von Gusseisen, die es zu einem wertvollen Werkstoff für technische Zwecke machen:

1. Niedrige Kosten
2. Gute Gießeigenschaften
3. Hohe Druckfestigkeit
4. Verschleißfestigkeit
5. Exzellente Zerspanbarkeit

Die Druckfestigkeit von Gusseisen ist höher als die Zugfestigkeit.

Folgende sind die Werte der Höchstfestigkeiten von Gusseisen:

1. Zugfestigkeit – 100 bis 200 N/mm²
2. Druckfestigkeit – 400 bis 1000 N/mm²
3. Schubfestigkeit – 120 N/mm²

Typen von Gusseisen

Folgende sind Typen von Gusseisen für technische Zwecke:

1. Grauguss
2. Weißguss
3. Kaltguss
4. Gesprenkeltes Gusseisen
5. Temperguss
6. Kugelgraphitguss (GJS)
7. Legierter Gusseisen

Grauguss

Grauguss ist kommerzielles Eisen mit folgenden Zusammensetzungen:

Er besteht aus Kohlenstoff – 3 bis 3,5 %, Silizium – 1 bis 2,75 %, Mangan – 0,40 bis 1 %, Phosphor – 0,15 bis 1 %, Schwefel – 0,02 bis 0,15 % und der Rest ist Eisen.

Die graue Farbe ist darauf zurückzuführen, dass Kohlenstoff als freier Graphit vorliegt. Grauguss lässt sich leicht zerspanen, da er hohe Druckfestigkeit, niedrige Zugfestigkeit und keine Duktilität aufweist.

Eine gute Eigenschaft von Grauguss ist, dass der freie Graphit in seiner Struktur als Schmiermittel wirkt. Aus diesem Grund ist er hervorragend für Teile geeignet, bei denen Gleitwirkung erwünscht ist.

Grauguss-Gussteile werden breit für Maschinenbetten, Rohre und Rohrformstücke, Automobil-Zylinderblöcke und Landmaschinen verwendet.

Grauguss-Zusammensetzung: Gussqualität – PDF

Weißguss

Weißguss zeigt einen weißen Bruch und hat folgende relative Zusammensetzungen:

Er besteht aus Kohlenstoff – 1,75 bis 2,3 %, Silizium – 0,85 bis 1,2 %, Mangan – 0,10 bis 0,40 %, Phosphor – 0,05 bis 0,20 %, Schwefel – 0,12 bis 0,35 %

Weil der Kohlenstoff in Form von Zementit im Metall vorliegt, tritt die weiße Farbe auf. Zementit ist das härteste Element des Eisens und verursacht schnelles Abkühlen der Schmelze. Weißguss hat hohe Zugfestigkeit und niedrige Druckfestigkeit, daher kann er nicht zerspant werden.

Er wird für minderwertige Gussteile und Stellen verwendet, wo eine harte Beschichtung erforderlich ist, z. B. die Außenfläche von Autoreifen. Bei der Herstellung von Temperguss und Schmiedeeisen wird Weißguss auch als Rohmaterial verwendet.

Kaltguss

Es handelt sich um Weißguss, der durch schnelles Abkühlen der Schmelze entsteht. Das schnelle Abkühlen wird allgemein als Kaltabschrecken bezeichnet und das so erzeugte Eisen als Kaltguss. Alle Gussformen haben Kontakt der Schmelze mit kühlem Sand an ihrer äußeren Haut. Bei den meisten Gussteilen dringt diese Härte jedoch nur in sehr geringe Tiefe ein (weniger als mm).

Manchmal wird Guss absichtlich gekühlt und manchmal wird er versehentlich in beträchtliche Tiefe gekühlt. Absichtliches Kühlen erfolgt durch Einlegen von Eisen- oder Stahleinsätzen in die Form. Wenn die Schmelze mit dem Kühlkörper in Kontakt kommt, wird ihre Wärme schnell abgeleitet und eine harte Oberfläche gebildet.

Kühlkörper werden an jeder Fläche des Gussteils verwendet, die hart sein muss, um Verschleiß und Reibung standzuhalten. Der Kühlprozess wird beim Gießen von Walzen für Getreidebrecher und Backenbrecherplatten verwendet. Die Lauffläche von Eisenbahnrädern wird ebenfalls gekühlt.

Gesprenkeltes Gusseisen

Es ist ein Produkt zwischen Grauguss und Weißguss in Zusammensetzung, Farbe und Eigenschaften. Es entsteht beim Gießen, bei dem bestimmte Verschleißflächen gekühlt wurden.

Temperguss

Temperguss wird aus Weißguss durch einen geeigneten Wärmebehandlungsprozess (d. h. Glühen) gewonnen. Der Glühprozess trennt den gebundenen Kohlenstoff des Weißgusses in Knollen von freiem Graphit.

Temperguss ist duktil und kann ohne Bruch oder Riss des Querschnitts gebogen werden. Seine Zugfestigkeit ist höher als die von Grauguss und er hat ausgezeichnete Zerspanungseigenschaften.

Er wird verwendet, um Maschinenteile herzustellen, für die Stahlschmiedeteile teuer wären und die einen gewissen Grad an Maßgenauigkeit erfordern.

Beispiel: Naben von Wagenrädern, Kleinteile für Eisenbahnwagen, Bremsbacken, Teile von Landmaschinen, Rohrformstücke, Türscharniere, Schlösser usw.

Kugelgraphitguss (GJS)

Er ist auch als duktiles Gusseisen, Kugelgraphitguss (d. h. GJS) oder hochfestes Gusseisen bekannt. Kugelgraphitguss wird durch Zugabe von Magnesium zur flüssigen Gusslegierung erzeugt. Magnesium wandelt den Graphit des Gusseises von Lamellenform in kugelige oder knollige Form um.

Dadurch werden die mechanischen Eigenschaften erheblich verbessert. Kugelgraphitguss verhält sich wie Stahl. Er wird üblicherweise für druckbeanspruchte Gussteile, Hydraulikzylinder, Zylinderköpfe, Walzen für Walzwerke und zentrifugalg gegossene Produkte verwendet.

Legierter Gusseisen

Das oben besprochene Gusseisen wird als unlegierter Gusseisen bezeichnet. Legierter Gusseisen wird durch Zusatz von Elementen wie Nickel, Chrom, Molybdän, Kupfer, Silizium und Mangan hergestellt.

Diese Legierungen verleihen größere Festigkeit und führen zu verbesserten Eigenschaften.

Der legierte Gusseisen hat:

1. Kohlenstoff – 0,02 %
2. Silizium – 0,15 %
3. Mangan – 0,03 %
4. Phosphor – 0,12 %
5. Schwefel – 0,02 %
6. Schlacke – 3 % (Gewichtsanteil) und der Rest ist Eisen.

Einfluss von Verunreinigungen auf Gusseisen

Wir haben besprochen, dass Gusseisen kleine Anteile an Silizium, Schwefel, Mangan und Phosphor enthält. Der Einfluss dieser Verunreinigungen auf Gusseisen ist wie folgt:

1. Silizium
2. Schwefel
3. Mangan
4. Phosphor

Silizium

Es ist in Gusseisen bis zu 4 % enthalten. Silizium fördert die Bildung von freiem Graphit, was das Eisen weich und leicht zerspanbar macht. Silizium erzeugt gesunde Gussteile ohne Lunker im Material aufgrund seiner hohen Affinität zu Sauerstoff.

Schwefel

Er macht das Gusseisen hart und spröde. Da zu viel Schwefel ungesunde Gussteile ergibt, sollte er für die meisten Gießereizwecke deutlich unter 0,1 % gehalten werden.

Mangan

Mangan macht das Gusseisen weiß und hart. Er wird oft unter 0,75 % gehalten. Dies hilft, den schädlichen Einfluss von Schwefel zu kontrollieren.

Phosphor

Er fördert die Fließfähigkeit und Flüssigkeit im Gusseisen, verursacht aber Sprödigkeit. Er wird selten 1 % überschreiten. Phosphorhaltige Gusseisen sind nützlich für komplizierte Gussteile und viele leichte Konstruktionsgussteile, wenn Kostengünstigkeit entscheidend ist.

Eigenschaften

Folgende sind die Eigenschaften von Gusseisen:

1. Gusseisen hat gute Korrosionsbeständigkeit, daher kann es für wasserführende Rohre usw. verwendet werden.
2. Es wird nicht von einem Magneten angezogen.
3. Der Schmelzpunkt beträgt ca. 1250 °C.
4. Es hat ein spezifisches Gewicht von 7,5.
5. Gusseisen hat eine Zugfestigkeit von ca. 150 N/mm² und die Druckfestigkeit beträgt ca. 600 N/mm². Daher ist es gut für Druckbeanspruchung.
6. Es wird weich, wenn es in Salzwasser gehalten wird, und schwindet beim Abkühlen.
7. Gusseisen ist für Schmiedearbeiten aufgrund mangelnder Plastizität möglicherweise nicht nützlich.

Vorteile von Gusseisen

1. Es hat gute Zerspanbarkeit und Gießeigenschaften.
2. Gusseisen hat gute Verschleißfestigkeit sowie gute Schwingungsdämpfung.
3. Es kann größeren Lasten standhalten und hat einen guten Grad an Korrosionsbeständigkeit.
4. Gusseisen hat niedrige Zugfestigkeit und Dehnungseigenschaften.
5. Es kann jede komplizierte Form und Größe ohne teure Zerspanungsvorgänge erhalten.
6. Gusseisen ist kostengünstig verfügbar und hat geringe Haltbarkeit.

Nachteile von Gusseisen

1. Gusseisen hat schlechte Zugfestigkeit.
2. Gusseisenteile sind schnittempfindlich, aufgrund der langsamen Abkühlung dicker Abschnitte.
3. Das Versagen seiner Teile ist plötzlich und vollständig, es zeigt keinen Streckpunkt.
4. Verglichen mit Stahl hat es schlechte Zerspanbarkeit.
5. Gusseisen hat hohe Sprödigkeit.

Anwendungen von Gusseisen

1. Es wird zur Herstellung von Rohren und für den Transport geeigneter Flüssigkeiten verwendet.
2. Gusseisen wird für die Herstellung verschiedener Maschinen verwendet.
3. Für die Herstellung von Automobilteilen verwendet.
4. Zum Bau von Schiffsankern wird Gusseisen verwendet.
5. Gusseisen wird auch zur Herstellung von Kochgeschirr wie Töpfen, Pfannen und Utensilien verwendet.

---

Das war's, danke fürs Lesen. Wenn Sie diesen Artikel hilfreich fanden, teilen Sie ihn bitte mit Ihren Freunden. Wenn Sie Fragen zu „Typen von Gusseisen“ haben, können Sie in den Kommentaren fragen.

Abonnieren Sie unseren Newsletter, um Benachrichtigungen über neue Artikel zu erhalten: