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Gusseisen – überraschend früh und überraschend spät

Von / 5. September 2015 / 9 Kommentare / Seite 2 von 2 / Auf einer Seite lesen
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Bilder und mehr Details zur historischen Herstellung von Gusseisen gibt es hier, in einem Manuskript zu einem Vortrag “Cast Iron in China and Europe” von Donald B. Wagner.

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Kommentare (9)

  1. #1 Turi
    5. September 2015

    Gusseisen ist nicht umbedingt Härter als Stahl. Es hat nur einen E-Modul von 75 – 140 GPa, wohingegen Stahl einen E-Modul von ~210 GPa hat. Härte und E-Modul gehen meist Hand in Hand.
    Es gibt zwar sehr weiche Stähle, die weicher sind als die härtesten Gusseisen, aber im Schnitt ist ein Stahl härter

    Es stimmt das Gusseisen aus Austenit (gamma Eisen) und Zementit (FeC3) besteht, das gilt aber in gleichen Maße für austenitische Stähle. Anders als im Stahl gibt es im Gusseisen aber Kohlenstoffausscheidungen. Nur weißes Gusseisen enthält stattdessen FeC3 Ausscheidungen. Bei weißem Gusseisen
    handelt es sich auch um die besonders harten Gusseisen.
    Durch Wärmebehandlung kann dann das Gusseisen noch besser bearbeitbar und fester gemacht werden, wobei dafür Härte geopfert wird. Dabei verschwinden aber auch die FeC3 Ausscheidungen.

    Austenitische Stähle (Kohlenstoffgehalt 0,8 % bis 2,11 %) besitzen ein viel feineres Gefüge als Gusseisen, welches wesentlich besser als das grobe Gefüge des Gusseisens in der Lage ist, Versetzungen zu behindern. Die Kohlenstoff- oder FeC3-ausscheidungen sind nicht ausreichend um diesen Nachteil wett zu machen.
    Nach richtiger Wärmebehandlung wandeln sich austenitsche in martensitische Stähle um, welche zu den härtesten Stählen überhaupt gehören, da dort das Gefüge nochmal feiner wird.
    Bei den weichen Stählen handelt es sich um ferritische Stähle mit einem Kohlenstoffgehalt von unter 0,8 %. Diese bestehen aus einem Gefüge von Ferrit (alpha Eisen) und Zementit.

    Das ganze wird sehr viel komplizierter, wenn man jetzt noch Legierungen in Augenschein nimmt. Dann lassen sich auch Mischformen herstellen. Allerdings ist die präzise Legierung von Metallen und die dafür meistens notwendige Wärmebehandlung jung im Vergleich zur Entdeckung von Eisen.

    Quellen:
    https://de.wikipedia.org/wiki/Elastizit%C3%A4tsmodul
    https://de.wikipedia.org/wiki/Eisen-Kohlenstoff-Diagramm
    Donald R. Askeland: Materialwissenschaften, Spektrum Verlag.

  2. #2 Turi
    5. September 2015

    Mir ist gerade klar geworden, dass ich einen Wall of Text über einen Nebensatz geschrieben habe, den ich auch noch überinterpretiert habe. Dieser besagt gar nicht, das alle Stähle weicher sind als Gusseisen, nur die Stähle, die aus dem Gusseisen durch Entkohlung entstehen.
    Entschuldigung dafür.

    • #3 wasgeht
      5. September 2015

      Ist in Ordnung. Zumal ich mich in der Beziehung absichtlich zurückgehalten habe, eben weil ich weiß, dass ich davon nicht genug Ahnung habe.

      Also Danke für die Erklärung.

      P.S.: Ganz abgesehen davon, der ganze ARTIKEL ist eine Wall of Text über einen Satz, der mir rausgerutscht ist. Insofern bist du also voll beim Thema!

  3. #4 Lavach
    5. September 2015

    War aber interessant zu lesen, Turi – so wie der Artikel. Dank an euch beide.

  4. #5 MartinB
    5. September 2015

    @Turi
    Wenn wir jetzt schobn über nebensätze in einem Artikel über einen nebensatz reden, dann greife ich jetzt noch einen Nebensatz aus deinem text raus (Yay, meta²):
    “martensitische Stähle um, welche zu den härtesten Stählen überhaupt gehören, da dort das Gefüge nochmal feiner wird.”
    Hinzu kommt, dass der zwangsgelöste Kohlenstoff in der ferritischen Phase (wo die Löslichkeit für C wesentlich kleiner ist als im Austenit) die kubische Kristallzelle tetragonal verzerrt – diese innere Verspannung des Gitters trägt massiv zur extremen Festigkeit (aber auch Sprödigkeit) bei.
    Und als Literatur empfehle ich natürlich nicht den Askeland, sondern das Buch “Mechanisches Verhalten der Werkstoffe”, das ist viiiieeeeel toller ;-)

  5. #6 Turi
    5. September 2015

    @MartinB
    Als Übersichtsbuch ist der Askeland sehr angenehm (und ich habe ihn hier bei mir zu Hause). Aber ich hatte auch schon Mechanisches Verhalten von Werkstoffen in der Hand, ein sehr gutes Buch :D

  6. #7 MartinB
    5. September 2015

    @Turi
    Freut mich. Du darfst auch gern einen entsprechenden Kommentar bei Amazon hinterlassen ;-)
    Mir war der Askeland immer ein bisschen zu oberflächlich.

  7. #8 demolog
    5. September 2015

    Als ich neulich nach der ersten Erzeugung fragte, war ja Stahl gemeint. Geschmiedeter Stahl, nicht Gusseisen.

  8. #9 BreitSide
    Beim Deich
    5. September 2015

    Hach, der Professor Martensit :-D – nee, der hieß Macherauch…

    Der hatte in einer Doppelstunde 6 Tafeln eng beschrieben. Oder war das der Vöhringer?

    Das mit der späten Erfindung des Gusseisens hatte ich nicht gewusst. Im Nachhinein ist das natürlich logisch… again what learned, danke!