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Eisengusswerkstoffe – Stahlguss

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Als Stahlguss wird Stahl bezeichnet, der in Formen gegossen wird. Beim Stahlguss werden die gleichen Stahlgruppen wie bei Walz- und Schmiedestahl verwendet. Man nutzt die vorteilhaften Eigenschaften des Werkstoffes Stahl und zugleich die gießtechnischen Vorteile bei der Bauteilgeometrie und Formgebung.

Eigenschaften von Stahlguss

Die mechanischen Eigenschaften von Stahl sind denen des Gusseisens überlegen. Dazu ist Stahl plastisch verformbar, schweißbar und es lassen sich auch nichtrostende Stähle herstellen.

Wie man dem Eisen-Kohlenstoff-Diagramm entnehmen kann, werden zum Schmelzen von Stahl höhere Temperaturen benötigt (zur Erinnerung: Stahl liegt bei Kohlenstoffgehalten unter 2,06% vor). Stahl schmilzt je nach chemischer Zusammensetzung erst ab ca. 1400°C und mehr. Dies ist einer der Nachteile von Stahlguss, da dadurch höhere Anforderungen an die Technik notwendig werden (Ofenverkleidungen, Schmelztiegel, Gießwerkzeuge, Formen etc.). Die (untereutektische) Schmelze von Stahl ist zähflüssiger und besitzt damit ein schlechteres Formfüllvermögen, was häufig eine nachträgliche spanende Bearbeitung erforderlich macht.

Stahlgusstücke müssen einer nachträglichen Wärmebehandlung unterzogen werden, da sie im Gusszustand spröde, grobkörnig und dendritisch sind. Geeignete Wärmebehandlungen für Stahlguss sind zum Beispiel Normalglühen, Vergüten, Weichglühen und Spannungsarmglühen.

Ein weiterer gießtechnischer Nachteil von Stahlguss ist die vergleichsweise große Schwindung, die mit 2% etwa doppelt so groß ist wie bei Grauguss. Dadurch entstehen bei Stahlguss leichter Lunker (= Hohlstellen innerhalb von Gussteilen).

Vorteile von Stahlguss:
•    gießbar und zugleich gute mechanische Eigenschaften
•    verformbar
•    große Werkstoffvielfalt
•    vielfältige Anwendungsmöglichkeiten (Bauteilgröße, Wandstärke, mech. Eigenschaften etc.)
•    Festigkeitseigenschaften durch Wärmebehandlung einstellbar

Nachteile von Stahlguss:
•    höherer Schmelzpunkt als Eisen und damit höhere Anforderungen an die Technik
•    schlechteres Formfüllvermögen
•    relativ hohe Schwindung bei Erstarrung (ca. 2%)

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Einsatzgebiete für Stahlguss

Aufgrund der vielen unterschiedlichen Stahlsorten, ist Stahlguss sehr vielfältig anwendbar. Die gießtechnischen Nachteile im Vergleich zu Gusseisen schränken die Verwendung von Stahlguss jedoch ein. Er eignet sich vor allem dann, wenn hohe Festigkeiten, hohe Zähigkeit, hohe thermische Beanspruchung oder chemische Eigenschaften notwendig sind.
Was die Bauteilgröße betrifft, ist Stahlguss nahezu unbegrenzt einsetzbar. Er eignet sich für kleine sowie für große Bauteile (z.B. Gehäus für Dampfturbinen).

Typische Einsatzgebiete für Stahlguss sind:
•    Schiffbau
•    Automobilindustrie (Karosserie)
•    Maschinenbau
•    Anlagenbau

Bezeichnungssystem für Stahlguss

Nach der Norm DIN 1681 lautet die Bezeichnung für Stahlguss GS. Die Zahl hinter der Bezeichnung gibt die Mindestzugfestigkeit an.

Beispiel:
GS-38 => Mindestzugfestigkeit = 380 N/mm2

Werkstoff-Tabelle Stahlguss

Die nachstehende Tabelle zeigt einige Stahlguss-Werkstoffe und ihre wichtigsten Kennwerte.

Werkstoff-Bezeichnung
nach DIN 1681
GS-38
GS-45
GS-52 GS-60
Werkstoffnummer
nach DIN
1681
1.0420 1.0446 1.0552 1.0558
Zugfestigkeit Rm
[N/mm2]
380 450 520 600
0.2%-Streckgrenze Rp0.2 [N/mm2] 200 230 260 300
Bruchdehnung A
[%]
25 22 18 15
Kohlenstoffgehalt
[%]
ca. 0,15 ca. 0,25 ca. 0,35 ca. 0,45
Eigenschaften Geeignet für Bauteile mit mittlerer bis hoher Beanspruchung

Quelle: Tabellenbuch Metall, Juni 2011, Ulrich Fischer*

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