mini|Stahlgießen mini|Stahlgussstück mit Probenmaterial
Stahlguss ist der Ausgangswerkstoff für Gussstücke aus Stahl (im Gegensatz zu Gussstücken aus anderen Gusswerkstoffen und dem Block- und/oder Strangguss). Unlegierter Stahlguss umfasst Eisen-Kohlenstoff-Legierungen mit maximal 0,60 % Silizium- und bis zu 1 % Mangangehalt, dessen Kohlenstoffgehalt bis 0,5 % die Festigkeitseigenschaften maßgeblich bestimmt. Niedrig- bis hochlegierter Stahlguss enthält zusätzlich in wechselnden Anteilen Legierungselemente wie Chrom, Nickel, Molybdän, Vanadium, Wolfram und andere. Beim Stahlguss werden die vorteilhaften Eigenschaften des Werkstoffs Stahl und die gestalterischen Vorteile der gießtechnischen Formgebung im Endprodukt (Stahlgussstück) vereinigt. Die meisten Schmiedestähle werden auch zu Gussteilen vergossen, werden dann aber mit einem GE bzw. G (früher GS) vor der Stahlmarkenbezeichnung versehen (Beispiel: G42CrMo4).
Stahlguss ist vor allem aus zwei Gründen in der Herstellung wesentlich anspruchsvoller als andere Eisengusswerkstoffe wie das Gusseisen: Stahlguss hat eine höhere Gießtemperatur (ca. 1600 °C) als Gusseisen (ca. 1150 °C). Diese erhöhten Temperaturen stellen größere Anforderungen an die Schmelztechnik, die feuerfesten Werkstoffe der Ofenverkleidungen, der Schmelztiegel und Gießwerkzeuge und schließlich an die Formstoffe. Beim Stahlguss ist die Schwindung mit zwei Prozent etwa doppelt so groß wie beim Grauguss. Da die Stahlgussstücke im Gusszustand spröde, grobkörnig und dendritisch erstarrt sind, müssen diese Teile einer Wärmebehandlung unterzogen werden (Normalglühen, Vergüten, Weichglühen, Spannungsarmglühen).
Durch den großen Unterschied der spezifischen Volumina des Materials knapp unter der Erstarrungstemperatur und bei Raumtemperatur neigt Stahlguss stärker zur Bildung von Lunkern als Gusseisen, auch muss ein höheres Schwindmaß berücksichtigt werden. Ohne spezielle Gegenmaßnahmen (Speiser) würden Stahlgussteile durch Lunker unbrauchbar oder durch umfangreiches Fertigungsschweißen unrentabel herzustellen. Die Speiser an Stahlgussteilen werden mit autogenem Brennschneiden entfernt, indem unter Ausnutzung der Oxidationswärme durch den zugeführten Sauerstoff der Werkstoff in der sogenannten Schnittfuge verbrannt und abgetragen wird. Bei kleineren Speiserdurchmessern und speziellen Stahllegierungen werden Abschlagspeiser bevorzugt. Wegen der mechanisch-thermisch spülenden Wirkung des Stahlgießstrahls werden zur Vergrößerung der Oberflächenfestigkeit im Eingusssystem der größeren Formen keramische Einsätze (Schamotte) verwendet (Anschnitt). Mittels Brennfugen (Fugenhobeln) wird der Werkstoff zum Freilegen und Entfernen von Gussfehlern und zum Modellieren der Oberflächen weiter muldenförmig abgetragen und für eventuelle Reparaturschweißungen vorbereitet.
Die weit untereutektische Zusammensetzung der Stahllegierungen führt zu einer sehr zähflüssigen Schmelze und daher zu einem schlechten Formfüllvermögen, wodurch feine Strukturen nur durch nachträgliches Zerspanen hergestellt werden können.
Dafür haben Erzeugnisse aus Stahlguss bessere mechanische Eigenschaften, Stahlguss ist duktil und schweißbar. Zur Anwendung können alle üblichen Stahlsorten kommen, auch Edelstähle.
Große Stahlgussstücke können mehrere hundert Tonnen wiegen, z. B. Gehäuse für Dampfturbinen.
Für zukünftige Hochtemperaturreaktoren (HTR) wird über vorgespannte Behälter aus Stahlguss oder Sphäroguss als Reaktordruckbehälter nachgedacht.
Die ersten erfolgreichen Versuche, komplizierte Teile aus Stahl in einem Stück zu gießen, unternahm der in Dunningen geborene Jacob Mayer als technischer Direktor des Bochumer Vereins im Jahr 1841. Sein Verfahren ließ er sich am 16. Dezember 1851 patentieren.
Experimente am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf zeigen, dass Magnetbremsen Schmelzen im Stahlguss gezielt beeinflussen können. Die Qualität von Gusswerkstoffen lässt sich erhöhen, wenn von außen angelegte Magnetfelder die noch flüssigen Metallschmelzen rühren, bremsen oder beruhigen.
Normung
EN 10213 Stahlguss für Druckbehälter +EN 10213 - Tabelle 2BezeichnungKurznameWerkstoffnummerFerritische und martensitische SortenGP240GH1.0619GP280GH1.0625G17Mn51.1131G20Mn51.6220G24Mn61.1118G18Mo51.5422G20Mo51.5419G17CrMo5-51.7357G17CrMo9-101.7379G12MoCrV5-21.7720G17CrMoV5-101.7706G9Ni101.5636G17NiCrMo13-61.6781G9Ni141.5638GX15CrMo51.7365GX8CrNi121.4107GX3CrNi13-41.6982GX4CrNi13-41.4317GX12CrMoVNbN9-11.4955GX23CrMoV12-11.4931GX4CrNiMo16-5-11.4405Austenitische und austenitisch-ferritische SortenGX2CrNi19-111.4309GX5CrNi19-101.4308GX5CrNiNb19-111.4552GX2CrNiMo19-11-21.4409GX5CrNiMo19-11-21.4408GX5CrNiMoNb19-11-21.4581GX2NiCrMo28-20-21.4458GX10NiCrSiNb32-201.4859GX2CrNiMoN22-5-31.4470GX2CrNiMoCuN25-6-3-31.4517GX2CrNiMoN25-7-31.4417Gx2CrNiMoN26-7-41.4469 Wärmebehandlung: Normalglühen "+N"; Abschrecken "+Q", "+QT", "+QT2", "+QT3", Lösungsglühen "+AT" Frühere Ausgaben 2008-01: vier Teile der Norm zusammengefasst; Sorte GP240GR (1.0621) gestrichen; Sorte GX10NiCrSiNb32-20 (1.4859) aufgenommen 1996-01: (EN 10213-1, EN 10213-2, EN 10213-3, EN 10213-4)
frühere nationale Normen:
DIN 17182 Stahlgußsorten mit verbesserter Schweißeignung und Zähigkeit für allgemeine Verwendungszwecke; Technische Lieferbedingungen +DIN 17182 - Tabelle 1StahlgusssorteKurznameWerkstoffnummerGS-16 Mn 51.1131GS-20Mn 51.1120GS-8 Mn 71.5015GS-8 MnMo 7 41.5450GS-13 MnNi 6 41.6221 Wärmebehandlung: normalgeglüht „N“, vergütet „V“, „V I“, „V II“ Gegenüber Ausgabe 1985-06 erweitert um die Sorten GS-8 MN 7, GS-8 MnMo 7 4 und GS-13 MnNi 6 4. Frühere Ausgaben 1985-06: erstmalige Festlegung der beiden Stahlgußsorten GS-16 Mn 5 und GS-20 Mn 5
DIN 17245 Warmfester ferritischer Stahlguß; Technische Lieferbedingungen +DIN 17245 - Tabelle 1StahlgusssorteKurznameWerkstoffnummerGS-C 251.0619GS-22 Mo 41.5419GS-17 CrMo 5 51.7357GS-18 CrMo 9 101.7379GS-17 CrMoV 5 111.7706G-X 8 CrNi 121.4107G-X 22 CrMoV 12 11.4931 Frühere Ausgaben 1977-10: G-X 22 CrMoWV 12 1 gestrichen, neu aufgenommen GS-18 CrMo 9 10 und G-X 8 CrNi 12 1967-07: 1964-03: (DIN 17245-10) 1959-01: (DIN 17245-1 und DIN 17245-2) 1952-05: (Beiblatt zu DIN 17245) 1951-10: (DIN 17245-1 und DIN 17245-2)
EN 10283 Korrosionsbeständiger Stahlguss +EN 10283 - Tabelle 1BezeichnungKurznameWerkstoffnummerMartensitische SortenGX12Cr121.4011GX20Cr141.4027GX7CrNiMo12-11.4008GX4CrNi13-41.4317GX4CrNiMo16-5-11.4405GX4CrNiMo16-5-21.4411GX5CrNiCu16-41.4525Austenitische SortenGX2CrNi19-111.4309GX5CrNi19-101.4308GX5CrNiNb19-111.4552GX2CrNiMo19-11-21.4409GX5CrNiMo19-11-21.4408GX5CrNiMoNb19-11-21.4581GX4CrNiMo19-11-31.4443GX5CrNiMo19-11-31.4412GX2CrNiMoN17-13-41.4446Vollaustenitische SortenGX2NiCrMo28-20-21.4458GX4NiCrCuMo30-20-41.4527GX2NiCrMoCu25-20-51.4584GX2NiCrMoN25-20-51.4416GX2NiCrMoCuN29-25-51.4587GX2NiCrMoCuN25-20-61.4588GX2NiCrMoCuN20-18-61.4557Ferritisch-austenitische SortenGX4CrNiMoN26-5-21.4474GX4CrNiN26-71.4347GX2CrNiMoN22-5-31.4470GX2CrNiMoN25-6-31.4468GX2CrNiMoCuN25-6-3-31.4517GX2CrNiMoN25-7-31.4417GX2CrNiMoN26-7-41.4469 Wärmebehandlung: Vergüten „+QT“, „+QT1“, „+QT2“, „+QT3“ (Abschrecken in Luft oder Flüssigkeit); „+AT“ (Lösungsglühen und Wasserabschreckung) Gegenüber Ausgabe 2010-06 Hinzunahme von GX20Cr14. Frühere Ausgaben 2010-06: Sorten GX4CrNiMo19-11-6 (1.4443) und GX4CrNiMoN26-5-2 (1.4474) aufgenommen. 1998-12:
frühere nationale Norm: DIN 17445 Nichtrostender Stahlguß; Technische Lieferbedingungen +DIN 17445 - Tabelle 1StahlgußsorteKurznameWerkstoffnummerFerritische (martensitische) StahlgußsortenG-X 8 CrNi 131.4008G-X 20 Cr 141.4027G-X 22 CrNi 171.4059G-X 5 CrNi 13 41.4313Austenitische StahlgußsortenG-X 6 CrNi 18 91.4308G-X 5 CrNiNb 18 91.4552G-X 6 CrNiMo 18 101.4408G-X 5 CrNiMoNb 18 101.4581G-X 3 CrNiMoN 17 13 51.4439 Gegenüber Ausgabe 1969-02 Stahlgußsorten G-X 10 CrNi 18 8 (1.4312) und G-X 10 CrNiMo 18 9 (1.4410) gestrichen, Stahlgußsorten G-X 5 CrNi 13 4 (1.4313) und G-X 3 CrNiMoN 17 13 5 (1.4439) neu aufgenommen. Frühere Ausgaben 1969-02:
EN 10293 Stahlguss – Stahlguss für allgemeine Anwendungen +EN 10293 - Tabelle 1BezeichnungKurznameWerkstoffnummerGE2001.0420GS2001.0449GE2401.0446GS2401.0455GE2701.0454GE3001.0558GE3201.0591GE3601.0597G17Mn51.1131G20Mn51.6220G24Mn61.1118G28Mn61.1165G20Mo51.5419G10MnMoV6-31.5410G15CrMoV6-91.7710G17CrMo5-51.7357G17CrMo9-101.7379G26CrMo41.7221G34CrMo41.7230G42CrMo41.7231G30CrMoV6-41.7725G35CrNiMo6-61.6579G9Ni141.5638GX9Ni51.5681G20NiMoCr41.6750G32NiCrMo8-5-41.6570G17NiCrMo13-61.6781G30NiCrMo141.6771GX3CrNi13-41.6982GX4CrNi13-41.4317GX4CrNi16-41.4421GX4CrNiMo1.4405GX23CrMoV12-11.4931 Wärmebehandlung: Normalisieren oder Austenitisieren „+N“, Normalisieren oder Austenitisieren und Anlassen „+NT“, Vergüten „+QT“, „+QT1“, „+QT2“, „+QT3“ Gegenüber Ausgabe 2005-06 GE270, GE 320 und GE 360 aufgenommen. Frühere Ausgaben 2005-06:
frühere nationale Normen:
DIN 1681 Stahlguß für allgemeine Verwendungszwecke; Technische Lieferbedingungen +DIN 1681 - Tabelle 1StahlgußsorteKurznameWerkstoffnummerGS-381.0420GS-451.0446GS-521.0552GS-601.0558 Gegenüber Ausgabe 1967-06 Stahlgußsorten ohne Mindestanforderungen an die Kerbschlagarbeit sowie Stahlgußsorte GS-62.3 entfallen; dadurch Zusatz .3 zu den Kurznamen der Stahlgußsorten überflüssig. Frühere Ausgaben 1967-06: 1942-03: 1929-07: 1925-04:
DIN 17205 Vergütungsstahlguß für allgemeine Verwendungszwecke; Technische Lieferbedingungen +DIN 17205 - Tabelle 1StahlgußsorteKurznameWerkstoffnummerGS-30 Mn 51.1165GS-25 CrMo 41.7218GS-34 CrMo 41.7220GS-42 CrMo 41.7225GS-30 CrMoV 6 41.7725GS-35 CrMoV 10 41.7755GS-25 CrNiMo 41.6515GS-34 CrNiMo 61.6582GS-30 NiCrMo 8 51.6570GS-33 NiCrMo 7 4 41.6740
EN 10295 Hitzebeständiger Stahlguss +EN 10295 - Tabelle 1StahlgußsorteKurznameWerkstoffnummerFerritische und austenitisch-ferritische SortenGX30CrSi61.4710GX40CrSi131.4729GX40CrSi171.4740GX40CrSi231.4745GX40CrSi291.4776GX130CrSi291.4777GX160CrSi181.4743GX40CrNiSi27-41.4823Austenitische SortenGX25CrNiSi18-91.4825GX40CrNiSi22-91.4826GX25CrNiSi20-141.4832GX40CrNiSi25-121.4837GX40CrNiSi25-201.4848GX40CrNiSiNb24-241.4855GX35NiCrSi25-211.4805GX40NiCrSi35-171.4806GX40NiCrSiNb35-181.4807GX40NiCrSi38-191.4865GX40NiCrSiNb38-191.4849GX10NiCrSiNb32-201.4859GX40NiCrSi35-261.4857GX40NiCrSiNb35-261.4852GX50NiCrCo20-20-201.4874GX50NiCrCoW35-25-15-51.4869GX40NiCrNb45-351.4889Nickel- und CobaltbasislegierungenG-NiCr 28 W2.4879G-CoCr 282.4778G-NiCr50Nb2.4680G-NiCr152.4815
frühere nationale Norm
DIN 17465 Hitzebeständiger Stahlguß; Technische Lieferbedingungen +DIN 17465 - Tabelle 1StahlgußsorteKurznameWerkstoffnummerGX30CrSi61.4710GX40CrSi131.4729GX40CrSi171.4740GX40CrSi231.4745GX40CrSi291.4776GX130CrSi291.4777GX40CrNiSi27-41.4823GX25CrNiSi18-91.4825GX40CrNiSi22-91.4826GX25CrNiSi20-141.4832GX40CrNiSi25-121.4837GX40CrNiSi25-201.4848GX40NiCrSi38-181.4865GX40NiCrSi35-251.4857GX30CrNiSiNb24-241.4855GX40NiCrSiNb38-181.4849GX40NiCrSiNb35-251.4852G-CoCr 282.4778G-NiCr 28 W2.4879 Gegenüber Ausgabe 1977-09 Zusammenfassung mit Stahl-Eisen-Werkstoffblatt 471/08.76, Sorten GX160CrSi18 (1.4743) und G-CrCo 28 Nb (2.4779) hierbei entfallen; Stahlgußsorte GX40NiCrSiNb35-25 (1.4852) hinzu. Frühere Ausgaben 1977-09:
EN 10340 Stahlguss für das Bauwesen +EN 10340 - Tabelle 1BezeichnungKurznameWerkstoffnummerGS2001.0449GS2401.0455G17Mn51.1131G20Mn51.6220G24Mn61.1118G10MnMoV6-31.5410G18NiMoCr3-61.6759GX4CrNi13-41.4317GX4CrNiMo16-5-11.4405GX2CrNi19-111.4309GX2CrNiMo19-11-21.4409GX2CrNiMoN25-6-31.4468
EN 10349 Stahlguss - Austenitischer Manganstahlguss +EN 10349 - Tabelle 1BezeichnungKurznameWerkstoffnummerGX120MnMo7-11.3415GX110MnMo13-11.3416GX100Mn131.3406GX120Mn131.3802GX120MnCr13-21.3410GX120MnNi13-31.3425GX120Mn181.3407GX90MnMo141.3417GX120MnCr18-21.3411
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