Gusseisen ist eine Eisenlegierung, die durch Wiedereinschmelzen von Roheisen in einem Schmelzofen hergestellt wird, bis es flüssig ist. Das flüssige Eisen wird in Formen gegossen, um Gusseisenprodukte mit den gewünschten Abmessungen herzustellen. Je nach Anwendungsbereich des Gusseisens variieren die dem Ofen zugesetzten Legierungselemente. Häufig werden Kohlenstoff und Silizium zugesetzt. Weitere Legierungselemente sind beispielsweise Chrom, Molybdän, Kupfer, Titan und Vanadium.
Die Mikrostruktur des Gusseisens kann je nach den zugesetzten Legierungselementen, dem Erstarrungsprozess und der angewandten Wärmebehandlung variieren. Je nach Anwendung und den gewünschten mechanischen Eigenschaften lassen sich Eisengussteile wie folgt klassifizieren.
Weißes Gusseisen
Beim Bruch von weißem Gusseisen bilden sich aufgrund von Karbidverunreinigungen durchgehend weiße Risse. Weißes Gusseisen ist hart, aber spröde. Es hat einen geringen Siliziumgehalt und einen niedrigen Schmelzpunkt. Der im weißen Gusseisen enthaltene Kohlenstoff scheidet sich ab und bildet große Partikel, die die Härte des Gusseisens erhöhen. Es ist abriebfest und kostengünstig und eignet sich daher für verschiedene Anwendungen wie Hubstangen und Gehäuseauskleidungen in Mühlen, Verschleißflächen von Pumpen, Kugeln und Ringe von Kohlenmühlen usw.
Grauguss ist das vielseitigste und am weitesten verbreitete Gusseisen. Der Kohlenstoffgehalt führt zur Bildung von Graphitlamellen, die beim Bruch des Materials das Durchdringen von Rissen verhindern. Stattdessen entstehen beim Bruch zahlreiche neue Risse durch den Graphit. Das gebrochene Gusseisen ist gräulich, was ihm auch seinen Namen gibt. Die Graphitlamellen verleihen dem Grauguss eine geringe Stoßfestigkeit. Zudem ist er wenig elastisch und hat eine geringe Zugfestigkeit.
Die Graphiteinschlüsse verleihen dem Gusseisen hervorragende Bearbeitbarkeit, Dämpfungseigenschaften sowie gute Schmiereigenschaften, wodurch es in vielen industriellen Anwendungen eingesetzt werden kann. Das Graphitgefüge des Gusseisens besteht aus einer Matrix aus Ferrit, Perlit oder einer Kombination aus beiden. Das flüssige Grauguss besitzt eine hohe Fließfähigkeit und dehnt sich beim Erstarren gut aus. Dies macht es in Branchen wie der Landwirtschaft, der Automobilindustrie, der Textilindustrie usw. nützlich.
Temperguss ist im Grunde weißes Gusseisen, das einer Wärmebehandlung unterzogen wird, um die Karbide in Graphit umzuwandeln. Das so entstandene Gusseisen weist Eigenschaften auf, die sich von denen grauen und weißen Gusseisens unterscheiden. Bei Temperguss bildet sich die Graphitstruktur in Form unregelmäßig geformter, kugelförmiger Partikel anstelle der üblicherweise in grauem Gusseisen vorkommenden Lamellen. Dadurch verhält sich Temperguss ähnlich wie kohlenstoffarmer Stahl. Es kommt zu einer erheblichen Schwindung, die die Gusseisenproduktion verringert und die Kosten erhöht. Temperguss ist leicht an seinen abgerundeten Kanten zu erkennen.
Sphäroguss ist eine weitere Art von Eisenlegierung, die in vielen Anwendungen als Konstruktionswerkstoff eingesetzt wird. Zur Herstellung von Sphäroguss wird dem flüssigen Eisen eine geringe Menge Magnesium zugesetzt, wodurch sich die Graphitstruktur verändert. Das Magnesium reagiert mit Sauerstoff und Schwefel im flüssigen Eisen und führt zur Bildung von kugelförmigem Graphit, der dem Gusseisen seinen Namen gibt. Wie Temperguss ist auch Sphäroguss flexibel und weist ein lineares Spannungs-Dehnungs-Verhalten auf. Er kann in verschiedenen Größen und Dicken gegossen werden.