Gusseisen
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Unter Gusseisen versteht man eine Gruppe von Eisenlegierungen mit einem hohen Anteil von Kohlenstoff (> 2 %) und Silizium (> 1,5 %) sowie weiteren Bestandteilen wie Mangan, Chrom oder Nickel. Es wird unterschieden zwischen dem grauen Gusseisen (Grauguss), in dem der Kohlenstoff in Form von Graphit, und dem weißen Gusseisen, in dem der Kohlenstoff in Form von Zementit vorkommt. Gusseisen besitzt eine Dichte von etwa 7200 kg/m³, die deutlich niedriger ist als die Dichte von Stahl und reinen Eisens mit 7850 kg/m³.
Das Material hat mit etwa 1150 °C einen deutlich geringeren Schmelzpunkt als Stahl, es lässt sich aber wegen des hohen Kohlenstoffgehaltes nicht mehr schmieden. Statt dessen kann es problemlos zu Guss verarbeitet werden. Das bekannteste Verfahren ist der Guss in eine Form aus Sand.
Aus Gusseisen werden mannigfaltigste Erzeugnisse gefertigt, von kleinsten Ziergegenständen über Kanalgullys und Armaturen bis zu schwersten industriellen Einrichtungen. Es gibt viele Gusseisensorten mit verschiedenen Eigenschaften.
Die bekannteste und verbreitetste Sorte ist der Grauguss, bei dem der Kohlenstoffüberschuss in Form von Graphit vorliegt. Grauguss ist relativ korrosionsbeständig und hat auch vorteilhafte Selbstschmiereigenschaften. Die einfachste Graugusssorte ist Lamellenguss (Bezeichnung nach aktueller europäischer Norm "GJL" oder früher nach DIN "GGL"), in dem der Graphit in Form von dünnen unregelmäßigen Plättchen vorliegt. Diese Lamellen wirken bei Zugbelastung als Kerben, daher ist die Zugfestigkeit relativ gering ("Sollbruchstellen"). Außerdem ist diese Sorte ziemlich spröde. Andererseits verleiht der lamellare Graphit dem Werkstoff eine gute Wärmeleitfähigkeit und gute Dämpfungseigenschaften.
Ein sehr einfaches Verfahren zur Qualitätsprüfung von Grauguss kann mit einem Hammer vorgenommen werden: Ein Schlag auf eine rechtwinkelige Kante soll einen bleibenden Eindruck hinterlassen, ohne dass die Kante absplittert.
Bessere mechanische Eigenschaften hat der Sphäroguss (auch Gusseisen mit Kugelgraphit, Bezeichnung nach aktueller europäischer Norm "GJS" oder früher nach DIN "GGG"), bei dem der Graphit in mehr oder weniger kugeliger Form vorliegt. Erreicht wird dies durch Entschwefeln der Schmelze mit Magnesium.
Eine weitere wichtige Form ist der Temperguss, der nach dem Erstarren als Ledeburit nochmals einer Glühbehandlung (Tempern) unterzogen wird. Beim weißen Temperguss (GJMW) glüht man in einer Sauerstoff abgebenden Atmosphäre, wodurch den Gussstücken (zumindest im Randbereich) der Kohlenstoff entzogen wird, wodurch sich die Eigenschaften denen des Stahls annähern.
Schwarzer Temperguss (GJMB) wird in einer sauerstofffreien Atmosphäre geglüht. Dabei kommt es zu Veränderungen im Gefüge, die die Eigenschaften positiv beeinflussen. Die Verbesserungen sind nicht auf die Randzone des Werkstückes beschränkt.
Diese Sorten vertragen auch geringe plastische Verformungen, ohne zu brechen.
Eine neuere Werkstoffentwicklung ist der Vermiculargraphit-Guss (Bezeichnung nach aktueller europäischer Norm GJV oder früher nach DIN GGV). Bei ihm liegt der Graphit weder in Lamellenform noch als Kugelform vor, sondern als Vermikeln => "Würmchen". Die mechanischen Eigenschaften dieses Werkstoffes liegen zwischen dem Gusseisen mit Lamellengraphit und denen des Gusseisens mit Kugelgraphit. Seine Herstellung ist jedoch schwieriger und erfordert eine in engen Toleranzen geführte Schmelzbehandlung.
