Gusseisen ist aufgrund mehrerer Schlüsselfaktoren im Zusammenhang mit seiner Zusammensetzung und Mikrostruktur härter als reines Eisen. Hier eine ausführliche Erklärung:
Kohlenstoffgehalt:
Reines Eisen hat eine relativ geringe Härte und ist relativ weich. Wenn dem Eisen jedoch Kohlenstoff in Form von Gusseisen zugesetzt wird, erhöht sich die Härte der Legierung. Der Kohlenstoffgehalt in Gusseisen liegt typischerweise zwischen 2 % und 4,5 %, was sich erheblich auf seine mechanischen Eigenschaften auswirkt.
Mikrostruktur:
Die Mikrostruktur von Gusseisen ist durch das Vorhandensein von Graphit (einer Form von Kohlenstoff) in der Eisenmatrix gekennzeichnet. Abhängig von den Verarbeitungsbedingungen und Legierungselementen kann der Graphit in verschiedenen Formen vorliegen, z. B. in Flocken-, Kugel- oder Vermikularform.
Das Vorhandensein von Graphit im Gusseisen beeinflusst dessen Härte und Verschleißfestigkeit. Insbesondere Sphäroguss (auch Kugelgraphitguss genannt) weist eine Mikrostruktur auf, bei der der Graphit in Kugelform vorliegt, was im Vergleich zu anderen Gusseisenformen zu verbesserten mechanischen Eigenschaften wie höherer Zugfestigkeit und Härte führt.
Legierungselemente:
Gusseisen enthält häufig weitere Legierungselemente wie Silizium, Mangan, Schwefel und Phosphor. Diese Elemente können die Mikrostruktur und die Eigenschaften von Gusseisen beeinflussen.
Beispielsweise ist Silizium ein häufiges Legierungselement in Gusseisen, das dessen Härte und Korrosionsbeständigkeit erhöhen kann. Mangan kann auch die Härte und Verschleißfestigkeit von Gusseisen verbessern, indem es mit Schwefel und Phosphor harte Verbindungen bildet.
Verarbeitungsbedingungen:
Auch die Verarbeitungsbedingungen bei der Herstellung von Gusseisen können dessen Härte beeinflussen. Beispielsweise kann die Abkühlgeschwindigkeit beim Erstarren Einfluss auf die Mikrostruktur und damit auf die Härte des Gusseisens haben.
Durch schnelles Abkühlen kann sich ein feineres Gefüge mit kleineren Graphitpartikeln bilden, was die Härte des Gusseisens erhöhen kann.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Gusseisen aufgrund seines höheren Kohlenstoffgehalts, des Vorhandenseins von Graphit in seiner Mikrostruktur, der Zugabe von Legierungselementen und der Verarbeitungsbedingungen bei seiner Herstellung härter als reines Eisen ist. Diese Faktoren wirken zusammen und verleihen Gusseisen seine einzigartige Kombination aus Härte, Verschleißfestigkeit und anderen mechanischen Eigenschaften.