mini|Altan bzw. Balkon aus Gusseisen am Herrenhaus Brunn (Mecklenburg) mini|Kanaldeckel aus Gusseisen mit dem Bremer Schlüssel mini|Erste gusseiserne Brücke der Welt in Ironbridge
Gusseisen ist ein Eisenwerkstoff mit hohem Kohlenstoffgehalt (Massenanteil über 2 %), der diesen Werkstoff von Stahl unterscheidet. Gusseisen weist eine gute Gießbarkeit auf (geringer Schmelzpunkt, dünnflüssige Schmelze, …), lässt sich aber nicht durch Schmieden bearbeiten, da es hart und spröde ist. Stahl dagegen lässt sich relativ schlecht gießen, aber sehr gut schmieden. Die Zerspanbarkeit von Gusseisen hängt von der genauen Sorte ab; bei Gusseisen mit Lamellengraphit – der häufigsten Sorte – ist sie gut. Seine Festigkeit ist geringer als die von Stahlguss, die Dämpfung aber höher.
Eigenschaften Unter Gusseisen versteht man eine Gruppe von Eisen-Kohlenstoff-Legierungen mit einem hohen Anteil von Kohlenstoff (> 2 %). Viele Sorten enthalten zusätzlich noch Silicium, das die Gießbarkeit verbessert, sowie weitere Legierungsanteile wie Mangan, Chrom oder Nickel. Es wird unterschieden zwischen grauem Gusseisen (Grauguss), in dem der Kohlenstoff in Form von Graphit vorkommt. Die Bruchflächen erscheinen grau. weißem Gusseisen, in dem der Kohlenstoff als Carbid in Form von Zementit (Fe3C) vorkommt. Die Bruchflächen sind weiß.
Die Dichte von Gusseisen beträgt etwa 7,2 g/cm³ und ist niedriger als die Dichte von Stahl oder reinem Eisen (7,85 g/cm³). Das Material hat im eutektischen Bereich mit etwa 1150 °C einen deutlich geringeren Schmelzpunkt als Stahl, es lässt sich aber wegen des hohen Kohlenstoffgehalts nicht schmieden, da dieser zu einer hohen Härte und Sprödigkeit führt und einer geringen Plastizität. Die Schmelze ist dünnflüssig, daher lässt sie sich leichter vergießen als die höherviskose Stahlschmelze. In Gießereien wird es meist in einem Kupolofen geschmolzen.
Gusseisenteile sind besser korrosionsbeständig als Stahl,So ist beispielsweise der Eiserne Mann in einem Waldstück bei Bonn seit langer Zeit der Witterung und der Bodenfeuchte ausgesetzt, ohne dass auffällige Korrosionserscheinungen erkennbar wären. insbesondere wenn die Gusshaut unverletzt ist. Daher wurde und wird Gusseisen für Kanalguss (Regeneinläufe und Abwasserleitungen, Baumscheiben u. ä.) eingesetzt. Durch Zulegieren von Silizium, Chrom und Nickel kann die Korrosionsbeständigkeit noch erhöht werden.
Bezeichnungssystem Die Europäische Norm EN 1560 Gießereiwesen - Bezeichnungssystem für Gusseisen - Werkstoffkurzzeichen und Werkstoffnummern legt ein Werkstoff-Bezeichnungssystem entweder durch Kurzzeichen oder durch Nummern für Gusseisen fest. +Gesamtaufbau der Bezeichnungen von Gusseisenwerkstoffen durch Kurzzeichen nach EN 1560:2011 - Anhang A Tabelle A.1Position 1 obligatorischPosition 2 obligatorischPosition 3 obligatorischPosition 4 optionalPosition 5 obligatorisch a) oder b) ist zu wählenPosition 6 optionalVorsilbeMetallartGraphitstrukturMikrostruktur oder Makrostruktura) mechanische Eigenschaftenb) chemische Zusammensetzungzusätzliche AnforderungenZeichenZeichenZeichenZeichenZeichenZeichenEN-GusseisenGJlamellarLAustenitAaa) Zugfestigkeit: 3- oder 4stellige Zahlz. B. 350ba) Buchstaben- symbol für hochlegierte KlassenXRohgussstückDkugeligSAusferritRab) Dehnung: ein Bindestrich und eine 1- oder 2-stellige Zahlz. B. -19bb) Kohlenstoff- gehalt in Prozent × 100, jedoch nur, wenn der Kohlenstoff- gehalt signifikant istz. B. 300wärme- behandeltes GussstückHTemperkohle aMFerritFac) 1 Buchstabe, für die Herstellung von Probestücken, die einem Gussstück entnommen wurdenCbc) chemische Symbole der Legierungs- elementez. B. CrSchweißeignung für Verbindungs- schweißungenWvermikularVPerlitPad) Härte: 2 Buchstaben und 2- oder 3stellige Zahlz. B. HB 155bd) Prozentsatz × 10, oder für hochlegierte Klassen × 1 der Legierungselemente, durch Bindestriche voneinander getrenntz. B. 45-10 z. B. 9-5-2zusätzliche Anforderungen, in der Bestellung festgelegtZgraphitfrei (Hartguss) ledeburitischNMartensitMae) Schlagenergie: ein Bindestrich und 2 Buchstaben für die Prüftemperatur: - Raumtemperatur - Tieftemperatur-RT -LTSonderstruktur, in der jeweiligen Werkstoffnorm ausgewiesenYLedeburitLabgeschrecktQabgeschreckt und vergütetTnichtentkohlend geglüht bBentkohlend geglüht bWANMERKUNG: Die freie Kombination der einzelnen Merkmale in diesem Anhang ist nicht für jedes Gusseisen möglich.a einschließlich entkohlend geglühter Temperguss b nur für Temperguss
+Gesamtaufbau der Bezeichnung von Gusseisenwerkstoffen durch Nummern nach EN 1560:2011 - Anhang B Tabelle B.1Positionen 1 und 2Position 3Position 4Positionen 5 und 6Nummern der WerkstoffgruppeGraphitstrukturMatrixstrukturjeweiliger WerkstoffZahlZahlZahlZahlGusseisen5.lamellar1Ferrit1Diese Zahlen werden durch CEN/TC 190 - Arbeitsgruppen, die mit den jeweiligen Werkstoff-Normen wie z. B. EN 1560, EN 1561, EN 1562, EN 1563, EN 1564, EN 12513, EN 13835, EN 16079 und EN 16124 befasst sind, zugewiesen.00 bis 99vermikular2Ferrit / Perlit2kugelig3Perlit3Temperkohlea4Ausferrit4graphitfrei5Austenit5Reserve6Ledeburit6Reserve7Reserve7Reserve8Reserve8andere9andere9a einschließlich entkohlend geglühter Temperguss
Sorten Gusseisen mit Lamellengraphit Die einfachste und häufigste Gusseisen-Sorte ist Gusseisen mit Lamellengraphit (Bezeichnung nach aktueller europäischer Norm EN 1561 Gießereiwesen - Gusseisen mit Lamellengraphit „GJL“ oder früher nach DIN 1691 Gußeisen mit Lamellengraphit (Grauguß) „GGL“), in dem der Graphit in Form von dünnen, unregelmäßig geformten Lamellen vorliegt. Diese Lamellen wirken bei Zugbelastung als Kerben, daher ist die Zugfestigkeit infolge der Kerbwirkung relativ gering. Im Gegensatz zur Zugfestigkeit ist die Übertragung der Druckspannung wesentlich besser. Die Druckfestigkeit liegt etwa um den Faktor 4 höher als die Zugfestigkeit.
Wegen mangelnder Beweglichkeit im uneinheitlichen Gefüge mit den Grafitlamellen und inneren Spannungen hat Grauguss keine erkennbare Plastizität – es ist ein spröder Werkstoff mit guter Wärmeleitfähigkeit, guten Dämpfungseigenschaften und wegen der Sprödigkeit guter Formsteifigkeit. Daher eignet sich Grauguss in besonderer Weise für Maschinenbetten und -ständer. Hinzu kommen vorteilhafte Selbstschmiereigenschaften, wenn durch Bearbeitung die Lamellen angeschnitten und der Graphit selbst oder an dessen Stelle andere Schmiermittel in den Hohlräumen „bevorratet“ werden können.
+ Bezeichnungen für Gusseisen mit LamellengraphitEN 1561:2012 - Tabelle 1EN 1561:1997 - Tabelle 1ISO 185:2005 - Tabelle 1KurzbezeichnungNummerNummerBezeichnungKlassifizierung basierend auf der ZugfestigkeitEN-GJL-1005.1100EN-JL1010ISO185/JL/100EN-GJL-1505.1200EN-JL1020ISO185/JL/150EN-GJL-2005.1300EN-JL1030ISO185/JL/200EN-GJL-2505.1301EN-JL1040ISO185/JL/250 EN-GJL-3005.1302EN-JL1050ISO185/JL/300EN-GJL-3505.1303EN-JL1060ISO185/JL/350Klassifizierung basierend auf der HärteEN-GJL-HB1555.1101EN-JL2010ISO185/JL/HBW/155EN-GJL-HB1755.1201EN-JL2020ISO185/JL/HBW/175EN-GJL-HB1955.1304EN-JL2030ISO185/JL/HBW/195EN-GJL-HB2155.1305EN-JL2040ISO185/JL/HBW/215EN-GJL-HB2355.1306EN-JL2050ISO185/JL/HBW/235EN-GJL-HB2555.1307EN-JL2060ISO185/JL/HBW/255
+ Bezeichnungen für Gusseisen mit Lamellengraphithegi.ch (PDF) Kurzzeichen nach EN 1561:1997 Kurzzeichen nach DIN 1691 Nummer nach EN 1561:1997 Werkstoff Nr. EN-GJL-150 GG-15 EN-JL-1020 0.6015 EN-GJL-200 GG-20 EN-JL-1030 0.6020 EN-GJL-250 GG-25 EN-JL-1040 0.6025 EN-GJL-300 GG-30 EN-JL-1050 0.6030 EN-GJL-350 GG-35 EN-JL-1060 0.6035
Gusseisen mit Kugelgraphit Bessere mechanische Eigenschaften hat Gusseisen mit Kugelgraphit (Sphäroguss, duktiles Gusseisen, Bezeichnung GJS nach aktueller europäischer Norm EN 1563 Gießereiwesen - Gusseisen mit Kugelgraphit, früher GGG nach DIN 1693 Gußeisen mit Kugelgraphit), bei dem der Graphit in mehr oder weniger kugeliger Form vorliegt. Erreicht wird dies durch Entschwefeln der Schmelze mittels Zugabe von geringen Mengen Magnesium, Cer oder Calcium kurz vor dem Abgießen. Duktiles Gusseisen wird bevorzugt für Rohrleitungen beim Schleudergussverfahren eingesetzt, aber auch für Kurbelwellen und andere hochbeanspruchte Maschinenteile.
+ Bezeichnungen für Gusseisen mit Kugelgraphit nach europäischer und internationaler NormungEN 1563:2011, Tabelle 1 und Tabelle 3EN 1563:1997ISO 1083:2004KurzzeichenNummerTabelle 1Tabelle 3Tabelle 1 und A.1Tabelle 3 und A.1EN-GJS-350-22-LTa5.3100EN-JS1015EN-JS1019ISO 1083/JS/350-22-LT/SISO 1083/JS/350-22-LT/UEN-GJS-350-22-RTb5.3101EN-JS1014EN-JS1029ISO 1083/JS/350-22-RT/SISO 1083/JS/350-22-RT/UEN-GJS-350-225.3102EN-JS1010EN-JS1032ISO 1083/JS/350-22/SISO 1083/JS/350-22/UEN-GJS-400-18-LTa5.3103EN-JS1025EN-JS1049ISO 1083/JS/400-18-LT/SISO 1083/JS/400-18-LT/UEN-GJS-400-18-RTb5.3104EN-JS1024EN-JS-059ISO 1083/JS/400-18-RT/SISO 1083/JS/400-18-RT/UEN-GJS-400-185.3105EN-JS1020EN-JS1062ISO 1083/JS/400-18/SISO 1083/JS/400-18/UEN-GJS-400-155.3106EN-JS1030EN-JS1072ISO 1083/JS/400-15/SISO 1083/JS/400-15/UEN-GJS-450-185.3108 - - - -EN-GJS-450-105.3107EN-JS1040EN-JS1132ISO 1083/JS/450-10/SISO 1083/JS/450-10/UEN-GJS-500-145.3109 - - - - - - - -ISO 1083/JS/500-10/SISO 1083/JS/500-10/UEN-GJS-500-75.3200EN-JS1050EN-JS1082ISO 1083/JS/500-7/SISO 1083/JS/500-7/U - - - -ISO 1083/JS/550-5/SISO 1083/JS/550-5/UEN-GJS-600-105.3110 - - - -EN-GJS-600-35.3201EN-JS1060EN-JS1092ISO 1083/JS/600-3/SISO 1083/JS/600-3/UEN-GJS-700-25.3300EN-JS1070EN-JS1102ISO 1083/JS/700-2/SISO 1083/JS/700-2/UEN-GJS-800-25.3301EN-JS1080EN-JS1112ISO 1083/JS/800-2/SISO 1083/JS/800-2/UEN-GJS-900-25.3302EN-JS1090EN-JS1122ISO 1083/JS/900-2/SISO 1083/JS/900-2/Ua LT für tiefe Temperaturen b RT für Raumtemperatur
+ veraltete Bezeichnungen für Gusseisen mit Kugelgraphit nach DIN 1693-1:1973-10 (zurückgezogen)SorteKurzzeichenWerkstoffnummerNormalsortenGGG-400.7040GGG-500.7050GGG-600.7060GGG-700.7070GGG-800.7080Sorten mit gewährleisteter KerbschlagarbeitGGG-35.30.7033GGG-40.30.7043
Temperguss mini|Rohrfitting aus schwarzem Temperguss (GJMB) Eine weitere wichtige Form ist der Temperguss nach EN 1562 Gießereiwesen - Temperguss (früher in Deutschland DIN 1692 Temperguß), der nach dem Erstarren als Ledeburit nochmals einer Glühbehandlung über mehrere Tage (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. Dünnwandige Teile aus weißem Temperguss mit geringem Kohlenstoffgehalt sind schweißbar. Schwarzer Temperguss (GJMB) wird in einer sauerstofffreien Atmosphäre geglüht. Dabei bildet sich ein gleichmäßiges Gefüge mit eingelagerten Flocken aus Temperkohle mit geringer Kerbwirkung. Die ohnehin schon höhere Festigkeit lässt sich durch schnelleres Abkühlen gegen Ende der Glühzeit noch steigern. Die mechanischen Eigenschaften sind wanddickenunabhängig.
Diese Sorten vertragen auch geringe plastische Verformungen, ohne zu brechen. Typische Anwendung finden solche Werkstoffe als Tempergussfittings im Rohrleitungsbau bei geschraubten Verbindungen.
+ Bezeichnungen für Temperguss nach europäischer und internationaler NormungEN 1562:2019EN 1562:1997ISO 5922KurzzeichenNummerNummerWerkstoffbezeichnungentkohlend geglühter TermpergussEN-GJMW-350-45.4200EN-JM1010ISO 5922/JMW/350-4EN-GJMW-360-125.4201EN-JM1020ISO 5922/JMW/360-12EN-GJMW-450-55.4202EN-JM1030ISO 5922/JMW/400-5EN-GJMW-450-75.4203EN-JM1040ISO 5922/JMW/450-7EN-GJMW-550-45.4204EN-JM1050ISO 5922/JMW/550-4nicht entkohlend geglühter TempergussEN-GJMB-300-65.4100EN-JM1110ISO 5922/JMB/300-6EN-GJMB-350-105.4101EN-JM1130ISO 5922/JMB/350-10EN-GJMB-450-65.4205EN-JM1140ISO 5922/JMB/450-6EN-GJMB-500-55.4206EN-JM1150ISO 5922/JMB/500-5EN-GJMB-550-45.4207EN-JM1160ISO 5922/JMB/550-4EN-GJMB-600-35.4208EN-JM1170ISO 5922/JMB/600-3EN-GJMB-650-25.4300EN-JM1180ISO 5922/JMB/650-2EN-GJMB-700-25.4301EN-JM1190ISO 5922/JMB/700-2EN-GJMB-800-15.4302EN-JM1200ISO 5922/JMB/800-1
+ veraltete Bezeichnungen für Temperguss nach DIN 1692:1982-01