Gusseisen-Werkstoffe — Werkstoffkunde

Gusseisen ist kein einzelner Werkstoff, sondern eine ganze Familie – und der Unterschied steckt in der Form des Kohlenstoffs. Anders als beim Stahl liegt der Kohlenstoffgehalt hier über 2 %, und der überschüssige Kohlenstoff scheidet sich beim Erstarren als aus. Ob der Graphit als Lamellen, Kugeln oder Würmer wächst, entscheidet über alles Weitere.

Beim Grauguss (GJL) wächst der Kohlenstoff als feine -Adern. Die Lamellen wirken wie unzählige kleine Kerben – sie machen den Werkstoff spröde und praktisch unverformbar. Dafür schwingungsdämpfend, gut gießbar und hervorragend druckfest. Grauguss findest du in Maschinenbetten, Gehäusen, Bremsscheiben und alten Motoren. Beim Sphäroguss (GJS) wird der Graphit dagegen durch die zu gezwungen: Kurz vor dem Abguss bekommt die Schmelze etwas Magnesium, das den Kohlenstoff daran hindert, als spröde Lamellen zu wachsen. Kugeln sind keine Kerben – der Werkstoff wird zäh, und verformbar, fast stahlähnlich. Sphäroguss trägt Kurbelwellen, Achsschenkel und Rohrleitungen. Daneben gibt es den Kompaktgraphit-Guss (GJV) mit wurmartigem als Kompromiss, und das weiße, , bei dem der Kohlenstoff gar nicht als Graphit, sondern als hartes Eisencarbid vorliegt.

Warum ist Schweißen hier so heikel? Zwei Gründe. Erstens: Wo der den Guss aufschmilzt und die Masse danach schnell abkühlt, entsteht in der genau das, was der Gießer vermeiden wollte – harter, spröder und Ledeburit. Die wird glashart und reißt beim geringsten . Zweitens: Guss ist porös und oft mit Öl, Fett und Rost vollgesogen – beim Schweißen entweichen diese Verunreinigungen als Gase und ruinieren die Naht.

Die Reparaturstrategie heißt deshalb: Wärme kontrollieren. Entweder du schweißt „kalt“ mit wenig Wärme und speziellen Nickel-Elektroden, die weich und bleiben, oder du wärmst das ganze Bauteil auf 300–600 °C vor, schweißt warm und lässt es extrem langsam im Ofen abkühlen. In beiden Fällen gilt: Die und das langsame Abkühlen sind das A und O. Wer einen alten Grauguss-Riss mit einer normalen Baustahl-Elektrode „mal eben“ zuschweißt, macht den Riss in der Regel nur länger.

⚠️ Die 20-Grad-Falle: Beim Gusseisen genügt schon ein Unterschied von etwa 20 °C zwischen der kühlen Stelle und der Zone, die du gerade schweißt, um einen auszulösen. Der warme Bereich zieht sich beim Abkühlen zusammen und zerrt am kalten Rest – und der spröde Guss kann diese Spannung nicht abbauen. Deshalb gilt: Temperaturgefälle klein halten, egal ob du kalt oder warm schweißt.

🧊 Kaltschweißen braucht Geduld: Schweißt du Eisenguss im kalten Zustand, dann nimm dir Zeit. Setze nur kurze Strichraupen und lass das Bauteil zwischendurch immer wieder auf abkühlen, bevor du die nächste Raupe setzt. Wer hetzt und Raupe an Raupe setzt, treibt die Temperatur hoch – und genau dann schlägt die 20-Grad-Falle zu.