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Eisen-Kohlenstoff-Zustandsdiagramm

Das Eisen-Kohlenstoff-Zustandsdiagramm bildet ab, welches Gefüge bei einem Eisenwerkstoff in Abhängigkeit von Temperatur und Kohlenstoffgehalt vorliegt. Dabei trennen mehrere Gefügebegrenzungslinien die Bereiche, in denen ein bestimmtes Gefüge vorliegt, voneinander ab. Es gilt: Sobald eine dieser Begrenzungslinien gequert wird, sei es durch Erwärmung, Abkühlung oder Veränderung des Kohlenstoffgehaltes, stellt sich eine Gefügeänderung im Werkstoff ein.

Eisen-Gusswerkstoffe, Normung

Analog zu den Stählen sind auch die Eisen-Gusswerkstoffe genormt, die Bezeichnungen sind inzwischen nach EN 1560 europaweit genormt. Nach dieser Norm erhalten die Gusswerkstoffe Kurznamen aus sechs Bestandteilen, die aber nicht alle belegt sein müssen. Der erste Namensbestandteil ist stets „EN“, um zu signalisieren dass es sich um eine europäische Norm handelt. Die restlichen fünf Teile geben an, ob es sich um Eisen oder Guss handelt, welche Graphit- und Gefügestruktur vorhanden ist (z.B. Austenit, Ferrit, Perlit, usw.), wie die chemische Zusammensetzung oder Mindestzugfestigkeit ist, welche Bruchdehnung oder Härte gegeben ist, und welche Zusatzanforderungen zu beachten sind. Darüber hinaus legt DIN EN 1560 auch Werkstoffnummern für die Gusseisenwerkstoffe fest. Diese beginnen stets mit „EN“ und „J“ (für „europäische Norm“ bzw. „Metallart: Eisen“) und geben in vier weiteren Teilen die Graphitstruktur, das Hauptmerkmal, die Werkstoffkennziffer gemäß der Norm und die besonderen Werkstoffanforderungen an.

Eisen-Gusswerkstoffe, Erschmelzen

Eisen-Gusswerkstoffe werden ähnlich wie Stähle hergestellt. Das Ausgangsmaterial bilden Gießerei-Roheisen, Guss- und Stahlschrott, Kreislaufmaterial der Gießereien und Ferrolegierungen um gezielte Gusslegierungen herzustellen. Diese Ausgangsstoffe werden in Öfen eingeschmolzen, deren Konstruktionsweise sich je nach Gussart, Ausgangsmaterial und Heizungstyp unterscheidet. Gängige Ofenarten sind der Kupolofen, der Induktions-Tiegelofen und der Lichtbogenofen.

Eisen-Gusswerkstoffe, C-Gehalt

Im Gegensatz zu Stählen enthalten Eisen-Gusswerkstoffe deutlich mehr Kohlenstoff, die Grenze zwischen Stahl und Eisen-Guss liegt bei zwei Prozent Kohlenstoff. Der hohe Anteil Kohlenstoff bildet kein homogenes Gefüge mit den restlichen Bestandteilen sondern fällt als Graphiteinlagerungen aus. Je nach Zusammensetzung, Gussverfahren, Abkühlungsgeschwindigkeit und Kohlenstoffgehalt kann das Graphit dabei als Lamellengraphit, Kugelgraphit, Vermiculargraphit oder als Graphitflocken auftreten. Die Graphiteinlagerungen wirken bei Belastung wie Sollbruchstellen, so dass die Zugfestigkeit und Bruchdehnung im Vergleich zu Stählen deutlich niedriger ausfallen. Dem gegenüber stehen Vorteile bei der Druckfestigkeit und bei den Kosten der Herstellung.