Kartenstapel

1. höhere Abkühlgeschwindigkeit

2. dünnere Wanddicken

3. Formstoffe mit höherer Wärmeleitfähigkeit (z. B. Metallform)

4. niedrigere Gießtemperatur

5. Kühleisen einsetzen

6. größeres Oberflächen-/Volumen-Verhältnis

Die grundsätzliche Wirkungsweise der chemischen Elemente in Eisenguss-Werkstoffen lässt sich so erklären:

• Grundelemente (Fe, C): bilden das Grundgefüge und bestimmen, ob Stahl oder Gusseisen entsteht.

• Graphitbildende Elemente: fördern die stabile Erstarrung, Kohlenstoff scheidet sich als Graphit aus → Grauguss.

• Karbidbildende Elemente: fördern die metastabile Erstarrung, Kohlenstoff bleibt als Zementit gebunden → Weißguss.

• Begleit-/Spurenelemente: beeinflussen Keimbildung, Festigkeit und Gießbarkeit, oft schon in kleinen Mengen.

Legierungselemente steuern, ob Kohlenstoff als Graphit oder Zementit vorliegt und damit Gefüge und Eigenschaften.

Stabile Phasen (stabiles System)

Kohlenstoff liegt als Graphit vor

• Ferrit (α-Fe)

• Austenit (γ-Fe)

• Graphit (C)

• Perlit (Ferrit + Graphit) – Gefügebestandteil

➡️ Ergebnis: Grauerstarrung, zäher, gut bearbeitbar

Metastabile Phasen (metastabiles System)

Kohlenstoff liegt gebunden als Zementit vor

• Ferrit (α-Fe)

• Austenit (γ-Fe)

• Zementit (Fe₃C)

• Perlit (Ferrit + Zementit)

• Ledeburit (Austenit + Zementit)

➡️ Ergebnis: Weißerstarrung, hart und spröde

Graphitform

Beschreibt die Gestalt einzelner Graphitpartikel.

Typische Graphitformen:

• Lamellengraphit (flocken-/plattenförmig)

• Kugelgraphit (sphäroidisch)

• Vermikulärgraphit (wurmförmig)

• Temperkohle (rosettenförmig)

➡️ Beeinflusst stark Festigkeit, Zähigkeit und Dehnung.

Graphitanordnung

Beschreibt die räumliche Verteilung des Graphits im Gefüge.

Typische Anordnungen:

• gleichmäßig verteilt

• randständig

• netzförmig

• gerichtet

➡️ Beeinflusst Bauteilverhalten, Spannungen und Bruchverhalten.

• Gusseisen mit Lamellengraphit (GJL): → lamellenförmiger (plattenförmiger) Graphit

• Gusseisen mit Vermiculargraphit (GJV): → vermikulärer (wurmförmiger) Graphit

• Gusseisen mit Kugelgraphit (GJS): → kugelförmiger (sphäroidischer) Graphit

Graphitanordnung A

• gleichmäßig verteilte Graphitlamellen

• feines, homogenes Gefüge

• gute Festigkeit und gleichmäßige Eigenschaften

• typisch für normalen Grauguss

Graphitanordnung C

• grobe, ungleichmäßig verteilte Graphitlamellen

• häufig primärer Graphit

• entsteht bei hohem Kohlenstoffgehalt und langsamer Abkühlung

• geringere Festigkeit

Kurzmerksatz

A = gleichmäßig & fein, C = grob & ungleichmäßig

Der Formstoff beeinflusst das entstehende Gefüge von Gusseisen hauptsächlich über die Abkühlgeschwindigkeit:

hohe Wärmeleitfähigkeit des Formstoffs (z. B. Metallform)→ schnelle Abkühlung→ feines Gefüge, mehr Perlit, Gefahr von Weißerstarrung

geringe Wärmeleitfähigkeit (z. B. Sandform)→ langsame Abkühlung→ grobes Gefüge, mehr Ferrit, Graphitbildung

Der Formstoff steuert über die Abkühlung die Gefügefeinheit und die Art der Erstarrung.

Kornfeinung

Ziel: Verkleinerung der α-Aluminiumkörner

• Einbringen von Kornfeinungsmitteln (z. B. Al-Ti-B)

• Erhöht die Anzahl der Keime

• Führt zu feinkörnigem, gleichmäßigem Gefüge

Wirkung:

• höhere Festigkeit

• bessere Zähigkeit

• geringere Rissneigung

Veredelung

Ziel: Veränderung der Siliziumform im eutektischen Gefüge (Al-Si-Guss)

• Zusatz von Veredelungselementen (z. B. Natrium, Strontium)

• Wandelt nadelförmiges Si in feinfaseriges/abgerundetes Si um

Wirkung:

• bessere Dehnung

• höhere Zähigkeit

• verbesserte mechanische Eigenschaften

Kornfeinung verfeinert Aluminiumkörner, Veredelung verändert die Siliziumform.

Aluminiumguss vs. Gusseisen

Gemeinsamkeiten:

• Fremdstoffzugaben beeinflussen das Gefüge.

• Ziel sind bessere mechanische Eigenschaften.

• Wirkung über Keimbildung.

Unterschiede:

• Aluminiumguss: Kornfeinung verkleinert Al-Körner, Veredelung verändert die Siliziumform.

• Gusseisen: Impfen steuert Graphitform und Graphitverteilung.

Aluminium: ~700 °C

Gusseisen: ~1400 °C

Der Dendritenarmabstand (DAS) beschreibt den mittleren Abstand zwischen den seitlichen Armen eines Dendriten, die bei der Erstarrung einer Metallschmelze entstehen.

• Maß für die Gefügefeinheit

• kleiner DAS → feines Gefüge → bessere Festigkeit

• großer DAS → grobes Gefüge → geringere Festigkeit

Einfluss:

• hohe Abkühlgeschwindigkeit → kleiner Dendritenarmabstand

• langsame Abkühlung → großer Dendritenarmabstand

Kurzmerksatz

Der Dendritenarmabstand zeigt, wie fein oder grob ein Gussgefüge ist.