Gussstahl

Gussstahl
Stahlgussstück mit Probenmaterial (Stahlguss Gröditz)

Stahlguss ist der Ausgangswerkstoff für Gussstücke aus Stahl (im Gegensatz zu Gussstücken aus anderen Gusswerkstoffen und dem Block- und/oder Strangguss).

Beim Stahlguss werden die vorteilhaften Eigenschaften des Werkstoffes Stahl und die gestalterischen Vorteile der gießtechnischen Formgebung im Endprodukt (Stahlgussstück) vereinigt. Die meisten Schmiedestähle werden auch zu Gussteilen vergossen und werden aber mit einem G vor der Stahlmarkenbezeichnung versehen (Beispiel: G 42CrMo4). Umfassend verzeichnet werden die Gussstahlmarken im Nachschlagewerk Stahlschlüssel, Verlag Stahlschlüssel Wegst GmbH; 21. vollständig neu bearbeitete und erweiterte Auflage 2007.

Stahlguss ist vor allem aus zwei Gründen in der Herstellung wesentlich anspruchsvoller als andere Eisengusswerkstoffe wie z. B. das Gusseisen:

  • Ein Blick auf das Eisen-Kohlenstoff-Diagramm genügt, um abzuleiten, dass die Schmelztemperatur bedeutend höher liegt als beim Gusseisen (Stahl bis zu 1536 °C). Die höhere Liquidustemperatur führt beim Stahlguss zu einer wesentlich höheren Gießtemperatur (ca. 1600 °C) als beim Gusseisen. Diese erhöhten Temperaturen stellen wesentlich größere Anforderungen an die Schmelztechnik, die feuerfesten Werkstoffe der Ofenverkleidungen, der Schmelztiegel und Gießwerkzeuge und schließlich an die Formstoffe.
  • Beim Stahlguss ist die Schwindung mit 2% etwa doppelt so groß wie beim Grauguss.
  • Da die Stahlgussstücke im Gusszustand spröde, grobkörnig und dendritisch erstarrt sind, müssen diese Teile einer Wärmebehandlung unterzogen werden (Normalglühen, Vergüten, Weichglühen, Spannungsarmglühen).

Durch den großen Unterschied der spezifischen Volumina des Materials knapp unter der Erstarrungstemperatur und bei Raumtemperatur neigt Stahlguss stärker zur Bildung von Lunkern als Gusseisen, auch muss ein höheres Schwindmaß berücksichtigt werden. Ohne spezielle Gegenmaßnahmen würden Stahlgussteile durch Lunker unbrauchbar oder durch umfangreiches Fertigungsschweißen unrentabel herzustellen.

Die weit untereutektische Zusammensetzung der Stahllegierungen führt zu einer sehr zähflüssigen Schmelze und daher zu einem schlechten Formfüllvermögen, wodurch feine Strukturen nur durch nachträgliches Zerspanen hergestellt werden können.

Dafür haben Erzeugnisse aus Stahlguss bessere mechanische Eigenschaften, Stahlguss ist duktil und schweißbar. Zur Anwendung können alle üblichen Stahlsorten kommen, auch Edelstähle.

Große Stahlgussstücke können mehrere hundert Tonnen wiegen, z. B. Gehäuse für Dampfturbinen. In Deutschland werden in der Stahlguss Gröditz derzeit die größten und schwersten Stahlgussteile bis zu einer Liefermasse von 52.000 kg gefertigt.

Die ersten erfolgreichen Versuche, komplizierte Teile aus Stahl in einem Stück zu gießen, unternahm der in Dunningen geborene Jacob Mayer als technischer Direktor des Bochumer Vereins im Jahr 1841. Sein Verfahren ließ er sich am 16. Dezember 1851 patentieren.

Bearbeitungszugaben

Die Festlegung der Bearbeitungszugabe erfolgt in Abhängigkeit des Größtmaßes des Gussteiles und des angewandten Guss-(Form-)verfahrens. Die Normenwerke zu diesem Werkstoff machen Vorgaben dazu, jedoch beruhen die angewandten Werte auf den Erfahrungen jeder Stahlgießerei. Für Flächen, die in der Gussform die oberen Begrenzungen bilden, werden die pauschal festgesetzten Werte der Bearbeitungszugabe um 2 bis 10 mm erhöht. Auch bei Anwendung für Einschweißteile sollten die Zugaben 20-50% größer gewählt werden, um die Schweißabweichungen am Fertigteil ausgleichen zu können. Bohrungen und Nuten die im Verhältnis zum Gussteil als klein zu betrachten sind, werden oft vollgegossen und durch spanende Bearbeitung eingebracht.

Nennmaßbereich (größte Länge, Breite, Höhe oder größter Durchmesser des Gussteiles) in mm ...............Anhaltswert für Zugabe je Fläche in mm

                     bis 50 .....................................................................4-5
                         51-180..................................................................6
                         181-315.................................................................7
                         316-500.................................................................8
                         501-800.................................................................10
                         801-1250................................................................12
                         1251-1600...............................................................14
                         1601-2500...............................................................16
                         2501-3150...............................................................18
                         3151-4000...............................................................20
                         4001-6300...............................................................25   
                         6301-10000..............................................................30                                                            

Normung

  • Deutsche Norm Stahlguss für Druckbehälter DIN EN 10213; Januar 2008 (Alleinverkauf durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin)
  • Deutsche Norm Korrosionsbeständiger Stahlguß DIN EN 10283; Dezember 1998 (Alleinverkauf durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin)
  • Deutsche Norm Stahlguss für allgemeine Anwendungen DIN EN 10293; Juni 2005 (Alleinverkauf durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin)

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