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Gietijzer
gusseiserne Pfanne

Gusseisen ist ein geformter Legierung von Eisen, Kohlenstoff (2,5%-6,67%), Mangan und Silizium. Es wird durch Umschmelzen von Roheisen zusammen mit Koks (kocht) und Kreide in einem Kupolofen, Induktionsofen oder Trommelofen.

Aufgrund der Rauhigkeit der Oberfläche ist das Erscheinungsbild eines Gusseisengegenstandes deutlich als solcher erkennbar.

Das Gießen

sehen Gießen (Metallurgie) für den Hauptartikel zu diesem Thema.

Das flüssige Metall wird in eine Form gegossen, die mit Ton gebunden oder chemisch gebunden ist Formsand. Für Gussgewichte bis ±300 kg wird tongebundener oder grüner Sand verwendet. Bei größeren Gussgewichten wird chemisch gebundener Formsand verwendet. Bei sehr großen und meist einmaligen Gussstücken ist es sogar möglich, ein „Mauerwerk“ in einem großen Erdloch zu verwenden, in das dann das flüssige Material gegossen wird.

Eigenschaften

Gusseisen hält Druck sehr gut aus, jedoch ist die Zugfestigkeit bei den unlegierten Gusseisen nicht sehr hoch; bei zugbelasteten Konstruktionselementen kann besser genutzt werden Schmiedeeisen.Um sehr hohe Zugfestigkeiten zu erreichen, können einige Legierungselemente verwendet werden wie Nickel, Molybdän und Silizium zum hinzufügen SchmelzeAuch die mechanischen Eigenschaften können durch eine Wärmebehandlung beeinflusst werden.

Im Gegensatz zu anderen Metallen Lamellengusseisen ziemlich steif, überhaupt nicht flexibel, d.h. bei falscher Belastung zerbrechlich. Lamellengusseisen enthält etwa 95 % Eisen. Außerdem enthält es ± 2,8 - 3,8 % Kohlenstoff, 1 - 3 % Silizium und 0,3 - 1 % Mangan. Es ist ein relativ billiges Material, da es leicht zu gießen und zu verarbeiten ist

Sphäroguss hat gute mechanische Eigenschaften, beispielsweise eine gute Zugfestigkeit. Sphäroguss mit niedrigem Siliziumgehalt wird häufig für Teile verwendet, die bei sehr niedrigen Temperaturen eingesetzt werden müssen (Schlagwert). GGG70 Sphäroguss enthält 3,40 - 3,85% Kohlenstoff, 2,30 - 3,10% Silizium, 0,10 - 0,30% Mangan, maximal 0,02 Schwefel und maximal 0,10% Phosphor.

Gebrochenes Gusseisen kann jetzt durch Schweißen mit speziellen Schweißelektroden repariert werden Nach einer Schweißbehandlung entstehen Spannungen im Gussteil, die durch eine Wärmebehandlung beseitigt werden können.

Vor allem wegen der Dicke des Materials hat „Gusseisen“ im Volksmund immer noch die Assoziation mit etwas Ungeschicktem, Massivem und sehr Schwerem. Aufgrund des Herstellungsverfahrens haben Gegenstände aus Gusseisen, zum Beispiel Pfannen und Heizkörper, eine noch größere Materialstärke als zum Beispiel Schmiedeeisen, und auf jeden Fall viel dicker als Pfannen, die aus einem dünnen Blech gestanzt und in eine Form gepresst werden Schimmel. Zu letzterem ist anzumerken, dass teilweise auch Materialien mit (deutlich) geringerem spezifischem Gewicht, wie beispielsweise Aluminium, verwendet werden.

Die größere Materialstärke und damit Massivität kann sowohl ein Nebeneffekt als auch eine bewusste Wahl sein. Modernere Metallbearbeitung wie Stanzen und Pressen gab es in der Vergangenheit noch nicht oder sie waren weitaus seltener. Das Gießen war auch aus technischer Sicht ein relativ einfacher Prozess, der nur wenig Spezialausrüstung erforderte und daher relativ einfach und kostengünstig durchzuführen war. Darüber hinaus waren andere Fertigungsverfahren als das Gießen insbesondere bei größeren Objekten wie (Dampf-)Kesseln kaum möglich. Beim Gießen ist es nicht möglich, hauchdünne Metallgegenstände herzustellen, auch nicht beispielsweise für einen Topfdeckel, für den diese Massivität wenig oder keinen praktischen Mehrwert hat. Nachteilig beim Gießen ist, dass immer relativ viel Material (Rohstoffe) benötigt wird, auch wenn die größere Materialstärke für das Produkt keinen Mehrwert bringt. Dies hat zur Entstehung anderer Herstellungsverfahren neben dem Gießen beigetragen. Für einige Zwecke, wie beispielsweise einen Motorblock oder eine Pumpe, ist jedoch die Festigkeit des Materials erforderlich. Für solche Produkte ist Gießen effektiver/effizienter als beispielsweise Blechbearbeitung oder Fräsen. Auch heute noch wird regelmäßig das Gießen (manchmal Spritzgießen) von Eisen/Metall verwendet.

Anwendungen

Grab aus Gusseisen

Noch heute wird Lamellengusseisen zur Herstellung von Küchenutensilien, Öfen, Türbeschlägen, Möbeln und Ziergegenständen verwendet. Im 19. und 20. Jahrhundert wurde es auch zum Bau von Brücken und Bauwerken wie Leuchttürmen verwendet. Gusseisen ist aufgrund der Sprödigkeit des Materials und der geringen Zugbelastung, die es aushalten kann, weitgehend aus dem Gebrauch gefallen. Einer der Vorteile dieser Art von Gusseisen ist die schalldämpfende Wirkung.

Aufgrund der sehr guten mechanischen Eigenschaften dieses Werkstoffes wird Sphäroguss hingegen noch weit verbreitet unter anderem in der Erdbewegungs- und LKW-Industrie eingesetzt.

Schmuck und Auszeichnungen

In Preußen wurde 1813 fein detaillierter Schmuck, der "Fer de Berlin" in Mode. Es Eisernes Kreuz von 1813 ist aus Gusseisen mit silbernem Rahmen.

Typen

Gusseisen kommt als weiß, grau, gemischt, ferritisch, perlitisch, austenitisch oder martensitisch Gusseisen. Die Art ist abgeleitet von der Matrix des Bodengefüges und des Abkühlungsgrades der Gusseisenschmelze. Schnelles Abkühlen führt zu meliertem Grauguss mit viel gebundenem Kohlenstoff, während langsames Abkühlen zu wenig bis keinem (ferritisch) gebundenen Kohlenstoff führt. Die Bindung des Kohlenstoffs im Gusseisen (Perlitbildung) kann durch Zugabe beeinflusst werden Kupfer und Mangan. Die anderen Graugusssorten werden mit Zwischenkühlzeiten erreicht. Weißes Gusseisen enthält keine freien Graphit; der vorhandene Kohlenstoff ist in Form von Karbiden vollständig chemisch an das Eisen gebunden. Die Anwesenheit von Si fördert die Graphitabscheidung und damit Grauguss.

Ergänzungen

Beim Hinzufügen Magnesium der freie Kohlenstoff wird gezwungen, die Form mit der geringsten Oberflächenspannung anzunehmen: die Kugelform (Knötchen).

Sortierung von Gusseisen (Handelsname nach DIN)

GrundsymbolBeispielBeschreibung
GG (Grauguss)GGGrauguss (lamellar) ohne Prüfanforderungen
GG 0,2 kNGG 20Grauguss (lamellar) mit einem Minimum Zugfestigkeit ab 0,2 kN/mm²
---GG 30Grauguss (lamellar) mit einer Mindestzugfestigkeit von 0,3 kN/mm²
GGG (Sphäroguss)GGG40Ferritisches Gusseisen (duktil) mit einer Mindestzugfestigkeit von 0,4 kN/mm²
---GGG40.3Ferritisches Gusseisen (duktil) mit einer Mindestzugfestigkeit von 0,4 kN/mm², niedrig Siliziumgehalt, bei sehr niedrigen Temperaturen verwendet.
---GGG50Ferritisches/perlitisches Gusseisen (duktil) mit einer Mindestzugfestigkeit von 0,5 kN/mm²
---GGG60Perlitisches Gusseisen (duktil) mit einer Mindestzugfestigkeit von 0,6 kN/mm²
---GGG70Perlitisches Gusseisen (duktil) mit einer Mindestzugfestigkeit von 0,7 kN/mm²
---GGG80Perlitisches Gusseisen (duktil) mit einer Mindestzugfestigkeit von 0,8 kN/mm²
Hochlegierte GusseisenADIAustenitisches duktiles Eisen, mit einem hohen Nickel- und Molybdängehalt und eine sehr hohe Druckfestigkeit mit einer Mindestzugfestigkeit von 1,0 kN/mm² und einer Dehnung von 10 % (erhalten durch eine Glühbehandlung mit anschließender Abkühlung in einem Salzbad).
---SIMOFerritisches Gusseisen mit hohem Silizium- und Molybdänanteil für Korrosionsbeständigkeit

Dies sind alte Bezeichnungen nach der zurückgezogenen DIN1693-01. Es existieren neuere DIN EN-Normen.

Stahlguss

Stahlguss, alter Name thomas stahl, hat einen höheren Schmelzpunkt als Gusseisen und ist im flüssigen Zustand wesentlich viskoser. Es gibt viele verschiedene Stahlgusssorten. GS-38/45/52/60 ist beispielsweise normaler Stahl und G-NiCr 20 Mo 15 (Hastelloy C) ist extrem korrosionsbeständig.

Siehe auch

Externe Links

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