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Gusseisen

Die Eigenschaften von Grauguss

Von Stephan Wayan | 20. November 2023
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Was umgangssprachlich als Gusseisen bezeichnet wird, ist im technischen Sinne Grauguss. Die Bezeichnung ist auf den kongenialen Partner Graphit-Kohlenstoff in der Eisenlegierung zurückzuführen. Der graue Graphit ist in vielen Legierungen unverzichtbar, um die praxisgerechten Gebrauchseigenschaften zu erzeugen.

grauguss-eigenschaften
Grauguss ist sehr druckfest
AUF EINEN BLICK
Wovon hängen die Eigenschaften von Grauguss ab?
Der am weitesten verbreitete Grauguss enthält Lamellengraphit. Dieser beeinflusst ebenso wie Kugel- und Vermiculargraphit die Biege- und Druckfestigkeit, die Gießbarkeit, das Schwingungsverhalten und die Zugfestigkeit. Eine Sonderform des Gusseisens ist der vielfältig bearbeitbare Temperguss.

Wie werden Eigenschaften im Grauguss beeinflusst?

Gusseisen aus Grauguss besteht aus Eisen, Kohlenstoff und Silizium. Die Eigenschaften des entfernt verwandten Stahlgusses unterscheiden sich. Der Kohlenstoff wird in Form von Graphitflocken in die Legierung eingebracht. Durch die Dosierung werden folgende Grundeigenschaften des Gusseisens abgeschwächt oder verstärkt:

  • Dämpfung
  • Dehnbarkeit
  • Druckfestigkeit
  • Duktilität
  • Gießbarkeit
  • Härte
  • Sprödigkeit
  • Verschleißfestigkeit
  • Wärmeleitfähigkeit

Welche Eigenschaften abgeschwächt oder verstärkt werden sollen, hängt vom Verwendungszweck des Gussteils ab.

Welche Eigenschaften hat Grauguss mit Lamellengraphit?

Die Form der Graphitlamellen ist dünn und unregelmäßig. Sie werden der Legierung in unterschiedlichen Mengen beim Gießen zugesetzt. Sie verhaken sich ineinander und bewirken so eine verminderte Duktilität (Dehnbarkeit vor Bruch) bei gleichzeitiger Erhöhung der Sprödigkeit. Daraus resultiert eine höhere Verschleißfestigkeit. Um die Graphitbildung zu verringern, kann der Legierung Mangan zugesetzt werden. Dies führt zu einer Erhöhung der Biege- und Zugfestigkeit. Generell bleibt Grauguss immer ein oder spröder Werkstoff mit ungleichermäßiger Spannungsverteilung.

Erlauben die Eigenschaften von Grauguss ein Durchbohren?

Grauguss lässt sich bohren, wobei der Schwierigkeitsgrad von der Legierungsart abhängt. Der spröde Werkstoff kann brechen, was auch durch vorhandene Eigenspannungen verursacht werden kann. Die Drehzahl des Bohrers darf 1000 Umdrehungen pro Minute nicht überschreiten. Mit einem HSS-G-Bohrer kann mit minimalem Druck in Grauguss gebohrt werden. Die Bohrerspitze wird in rotierendem Zustand angesetzt. Man beginnt mit einem kleinen Bohrer (maximal 4 mm) und bohrt Schritt für Schritt, bis man das gewünschte Ergebnis erzielt hat.

Welche positiven Eigenschaften sind für Grauguss möglich?

Bei den verschiedenen Herstellungsverfahren ist neben den späteren Werkstoffeigenschaften zunächst die gute Gießbarkeit die wichtigste Voraussetzung. So kann der Graphit durch Zugabe von Magnesium statt zu Lamellen zu Kugeln geformt werden. Dieses Verfahren wird auch als Sphäroguss bezeichnet. Dadurch werden unterschiedliche Spannungsverteilungen (Kerbwirkung) besser ausgeglichen und sowohl die Biege- und Zugfestigkeit als auch die Duktilität verbessert.

Welche Eigenschaften unterscheidet Grauguss von Stahlguss?

Stahl ist schwer zu gießen und zieht sich beim Abkühlen stark zusammen. Der stärkste und stabilste Guss ist aufwendig (über 1500 Grad Celsius gegenüber 1200 Grad Celsius) und teuer. Stahlguss wird für hochbeanspruchte Teile verwendet, deren Funktion sicherheitsrelevant ist (Bremstrommeln, Radnaben).

Tipp: Hohe Schwankungsbreite durch die Gussart
Die Bandbreite der Variabilität durch die Rezeptur der Graugusslegierung kann bei einzelnen Eigenschaften bis zur Halbierung oder Verdoppelung des Ausgangswertes reichen.

Artikelbild: kos1976/stock.adobe.com