Was ist eigentlich der unterschied zwischen Gusseisen und Stahl?

5 Antworten

Beim Herstellen von Eisen im Hochofenprozess lösen sich erhebliche Mengen Kohlenstoff im flüssigen Eisen. Beim Abkühlen wird dessen Löslichkeit eringer, er "kristallisiert" aus, in Form von (nicht allzugut kristallin geordneten) Plättchen (siew färben die Masse dunkel, deshalb "Grauguss", GG). Deren Kanten sind Ausgangspunkte für Spannungsrisse, weshalb Gusseisen spröde ist.
Das Eisen selbst ist -je nach Abkühlungsgeschwindigkeit- auch kristallin, die Kristalle sind eher weich. Gusseisen ist also nicht allzu hart, aber gleichzeitig spröde. Durch Zugabe von wenigen% Mg werrden die Kanten der Kohlenstofflamellen abgerundet, verbesserter Grauguss (GGG=globulärer Grauguss).

Stahl zwar auch gegossen, aber mit Legierungszusätzen.
Beim langsamen Abkühlen würden die -genau wie der Kohlenstoff- separate Kristalle im Eisen bilden, man würde so die schlechten Eigenschaften aller Bestandteile kumulieren. Um das zu verhindern, wird der Stahl beim Abkühlen geschmiedet oder gewalzt, was ein ständiges "durchkneten" der Masse bedeutet, so dass sich keine richtigen Kristalle bilden können.
Die Eisengitter sind also schlecht geordnet, was zu größerer Härte führt (die Gitterebenen sind so stark gestört, dass sich keine Gleitschichten ausbilden können). Da sich die Legierungsbestandteile nicht abscheiden können, ergibt sich eine homogene Zusammensetzung auch mit anderen Eigenschaften in Bezug auf Korrosion. Erhitzt man Stahl längere Zeit, lagern sich die verschiedenen Bestandteile wieder separat zusammen ("seigern"), die Korngrenzen werden ausserdem besonders anfällig für Korrosion ("Lokalelemente").
Stahl wird deshalb nach der Formgebung nur ganz kurz und schnell nochmals erhitzt und sofort wieder schnell abgekühlt ("abschrecken"), wobei er sehr hart wird, aber auch spröde.
Hinterher erhitzt man nochmals leicht, um die Spannungen wieder etwas abzubauen ("anlassen" bis zu einer gewünschten Temperatur, für die eine mehr oder weniger dicke Oxidschicht typisch ist, die man sehen kann: "Anlassfarben"). Dadurch kann man Härte, Sprödigkeit und Elastizität optimieren.
Beim Damaszenerstahl werden dünne Bleche aufeinandergeschmiedet, so dass sich die Festigkeit erhöht (ähnlich wie beim Sperrholz). Ausserdem wird er in Kameldungfeuer erhitzt, so dass der aktivierte Stickstoff des Kameldungs eine weitere Härtung bewirkt.
In der neueren Technik gibt es vielerlei Verfahren und Zusammensetzungen, das ist Thema der "Metallurgie des Eisens".
Kannst du alles weitergugln, wenn es Dich interessiert.

Wenn du das wo nicht rauskopiert hast kennst dich ja top aus ;-) echt sehr schön danke

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@eynedu

hat mal zu meiner Ausbildung gehört, ist aber mehr als 40 Jahre her, Ausserdem war mein Vater in der Metallbranche praktisch tätig, da ist auch einiges rübergekommen. Gäb ja noch viel mehr dazu zu sagen. Ein Beispiel:
Die Anlassfarben kannst Du beobachten, wenn Du einen Nagel am elektrischen Schleifstein (also ohne Wasser) bearbeitest, es entstehen schnell die typischen Farbstreifen.
Wenn beim Schleifen eines Messers diese Anlassfarben entstehen, ist die Schneide nicht mehr hart. Das lässt sich auch nicht mehr beheben, wenn man die Oberfläche wieder sauber schleift.
Um das wieder hart zu kriegen, müsste man es kalt schmieden, so wie man eine Sense dengelt: Starke Schläge auf die flach auf dem Amboss liegende Schneide verformen das Kristallgitter des Eisens, so dass es hart wird (die Schneide wird dabei aber leicht krumm, also nix fürs Messer, das ist hin)

Zwei Sachsen stehen in Paris vor dem Eiffelturm.
1: us was der wohl gebout is?
2: us Guscheise!
1: us Guuuscheiße? Dass das hält !

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Kleine Ergänzung: Gusseisen enthält - je nach Abkühlungsgeschwindigkeit einen mehr oder weniger großen Anteil an Fe3C (Primärzementit), der im Grunde für die hohe Sprödigkeit verantwortlich ist.

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@KHLange

völlig richtig, hab ich vernachlässigt, aber ich wollte nicht auch noch auf das Fe/C-Phasendiagramm verweisen sondern die praktischen Apekte hervorheben, die (vielleicht) hängen bleiben, weil sie vorstellbar sind.

Muss aber auch zugeben, dass ich den genauen Mechanismus, warum Fe3C die Sprödigkeit verursacht, nicht mehr nachvollziehen kann, weiß nur noch, dass der Kohlenstoff beim Schmieden auf Zwischengitterplätze wandert und die Struktur verzerrt ("Martensit" nannte man das wohl früher, heute anscheinend nicht mehr).

Habe nach der Ausbildung nie in diesem Bereich gearbeitet, alles sehr lang her...

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Gusseisen besitzt einen Kohlenstoffanteil von >2%. Dem nach lässt es sich leichter gießen. Jedoch entstehen durch den "hohen" Kohlenstoffgehalt Ausscheidungen die das Verhalten stak beeinflussen und mit unter anderem nicht die Festigkeiten von Stahl erreicht. Da es meist zu scharfkantigen Ausscheidungen kommt ist Gusseisen oft spröde d.h. es bricht schnell und hat nicht die Zähigkeit wie Stahl.

WooW ok danke =)

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hat mir nicht geholfen, schlecht                

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Gusseisen wird in Form gegossen und hat dann seine "Endform". Stahl wird auch gegossen , aber dann gewalzt.. Durch das Walzen wird die kristalline Gitterform verdichtet und erhält dadurch mehr Festigkeit. Hinzu kommt, das die Legierungszusätze, bei Stahl und Gusseisen sehr stark voneinander abweichen. (Metallogie)

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