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Härte von Gusseisen: HB-Werte, Messung und Bedeutung für die Bearbeitung

Alexander Wosinski ·
Brinell-Härteprüfer drückt Wolframkarbidkugel in polierten Grauguss-Rohling, kreisförmiger Eindruck auf dunkelgrauer Metalloberfläche sichtbar.

Die Härte von Gusseisen liegt je nach Werkstoffgüte zwischen etwa 130 und 320 HB (Brinellhärte). Grauguss (GJL) bewegt sich typischerweise im Bereich von 150 bis 260 HB, während Sphäroguss (GJS) je nach Güte zwischen 130 und 320 HB erreichen kann. Welcher HB-Wert für Ihre Anwendung relevant ist, hängt von der gewählten Werkstoffgüte nach DIN EN 16482 ab. Die folgenden Abschnitte erläutern Messmethoden, Einflussfaktoren und die praktische Bedeutung der Härte für die spanende Bearbeitung.

Welche HB-Werte haben Grauguss und Sphäroguss?

Grauguss (GJL) nach DIN EN 16482 weist Brinellhärten von etwa 150 bis 260 HB auf, abhängig von der Güte. Sphäroguss (GJS) deckt einen breiteren Bereich ab: von rund 130 HB bei weichen Güten bis über 300 HB bei hochfesten Varianten. Die genauen Werte sind normativ festgelegt und damit für die Werkstoffauswahl verbindlich.

HB-Werte der Grauguss-Güten (GJL)

Die Grauguss-Güten nach DIN EN 16482 unterscheiden sich in ihren mechanischen Eigenschaften, wobei die Härte mit der Festigkeit ansteigt:

  • GJL-HB150C: Brinellhärte bis ca. 150 HB, gut zerspanbar, für weniger druckbelastete Bauteile
  • GJL-250C: Brinellhärte ca. 180 bis 230 HB, guter Kompromiss aus Festigkeit und Bearbeitbarkeit
  • GJL-300C: Brinellhärte ca. 200 bis 260 HB, für höhere Festigkeitsanforderungen im Maschinenbau

HB-Werte der Sphäroguss-Güten (GJS)

Sphäroguss erreicht durch die kugelförmige Graphitstruktur deutlich höhere Zähigkeit bei vergleichbarer oder höherer Festigkeit als Grauguss. Die Härte variiert entsprechend stark:

  • GJS-400-15C: Brinellhärte ca. 130 bis 180 HB, hohe Duktilität, geeignet für dynamisch belastete Bauteile
  • GJS-500-7C: Brinellhärte ca. 170 bis 230 HB, ausgewogene Festigkeit und Verformbarkeit
  • GJS-600-3C: Brinellhärte ca. 190 bis 270 HB, für erhöhte Festigkeitsanforderungen
  • GJS-700-3C: Brinellhärte ca. 225 bis 320 HB, hohe Zugfestigkeit, anspruchsvollere Zerspanung

Wie wird die Härte von Gusseisen gemessen?

Die Härte von Gusseisen wird in der industriellen Praxis überwiegend nach dem Brinell-Verfahren (HB) gemessen. Dabei wird eine Hartmetallkugel mit definierter Kraft in die Werkstückoberfläche gedrückt und der Durchmesser des entstehenden Eindrucks ausgemessen. Das Verfahren eignet sich besonders gut für Gusseisen, weil die relativ große Prüffläche die inhomogene Gefügestruktur mit Graphiteinlagerungen statistisch ausgleicht.

Für die Brinellhärteprüfung an Gusseisen werden in der Regel eine Kugel mit 10 mm Durchmesser und eine Prüfkraft von 3000 kp (29,42 kN) verwendet, was der Prüfbedingung HBW 10/3000 entspricht. Die Messung erfolgt an einer sauber bearbeiteten oder geschliffenen Oberfläche, um Messverfälschungen durch Zunder, Gusshaut oder Bearbeitungsriefen zu vermeiden.

Alternativ kommen in der Werkstattpraxis auch das Vickers-Verfahren (HV) und das Rockwell-Verfahren (HRC) zum Einsatz. Beide liefern präzise Ergebnisse bei kleinen Prüfbereichen, sind jedoch für inhomogene Werkstoffe wie Grauguss weniger repräsentativ als die Brinellmessung. Für die Qualitätsdokumentation nach DIN EN 16482 ist die Brinellhärte die normativ relevante Kenngröße.

Was beeinflusst die Härte von Gusseisen?

Die Härte von Gusseisen wird durch drei wesentliche Faktoren bestimmt: die chemische Zusammensetzung (insbesondere Kohlenstoff- und Siliziumgehalt), die Abkühlgeschwindigkeit beim Gießen und die Wärmebehandlung nach dem Guss. Zusammen legen diese Faktoren fest, in welcher Form der Kohlenstoff im Gefüge vorliegt und wie die Matrix aufgebaut ist.

Bei Grauguss liegt der Kohlenstoff als lamellarer Graphit vor. Ein höherer Siliziumgehalt fördert die Graphitbildung und senkt tendenziell die Härte, während ein niedrigerer Siliziumgehalt die Bildung von Zementit begünstigt und die Härte erhöht. Schnelle Abkühlung beim Strangguss führt zu einer feineren Gefügestruktur und kann die Härte gegenüber Sandguss merklich erhöhen.

Bei Sphäroguss wird der Kohlenstoff durch Magnesiumbehandlung in Kugelform gebracht. Die Härte hängt hier stark von der Matrixstruktur ab: Eine ferritische Matrix ergibt niedrigere Härtewerte (wie bei GJS-400-15C), eine perlitische Matrix deutlich höhere Werte (wie bei GJS-700-3C). Durch gezielte Wärmebehandlung lässt sich die Matrix und damit die Härte innerhalb einer Güte gezielt einstellen.

Beim Strangguss kommt die definierte, gerichtete Erstarrung als weiterer Faktor hinzu. Sie erzeugt ein gleichmäßigeres Gefüge als konventionelle Gussverfahren, was zu konsistenteren Härtewerten über den gesamten Querschnitt führt. Das ist ein wesentlicher Vorteil für die spanende Bearbeitung, weil das Bearbeitungszentrum mit stabilen Schnittwerten kalkulieren kann.

Warum ist die Härte entscheidend für die spanende Bearbeitung?

Die Brinellhärte von Gusseisen bestimmt direkt die Wahl der Schnittparameter, der Werkzeuggeometrie und des Werkzeugwerkstoffs. Ein zu weicher Werkstoff neigt zum Schmieren und erschwert saubere Oberflächen; ein zu harter Werkstoff erhöht den Werkzeugverschleiß und erfordert reduzierte Schnittgeschwindigkeiten. Die Kenntnis des HB-Werts ist damit eine Grundvoraussetzung für die Prozessplanung.

Grauguss mit Härtewerten bis etwa 230 HB gilt als gut zerspanbar. Der lamellare Graphit wirkt als interner Schmierstoff und ermöglicht hohe Schnittgeschwindigkeiten mit Hartmetallwerkzeugen. Oberhalb von 260 HB steigen Werkzeugverschleiß und Bearbeitungszeit spürbar an, was bei der Werkstoffauswahl berücksichtigt werden sollte.

Sphäroguss stellt höhere Anforderungen an die Zerspanung als Grauguss gleicher Härte, weil die zähere Matrix und die kugelförmigen Graphiteinschlüsse andere Spanbrucheigenschaften erzeugen. Bei GJS-700-3C mit Härtewerten bis 320 HB sind angepasste Werkzeuggeometrien und reduzierte Vorschübe erforderlich. Für Betriebe, die Strangguss bearbeiten, ist die genaue Kenntnis der Werkstoffgüte deshalb keine Formalität, sondern eine direkte Kalkulationsgrundlage.

Schwankende Härtewerte innerhalb einer Lieferung sind ein bekanntes Problem bei minderwertigen Gussmaterialien. Sie führen zu instabilen Schnittwerten, erhöhtem Werkzeugverschleiß und unvorhersehbaren Standzeiten. Gleichmäßige Materialeigenschaften über den gesamten Querschnitt, wie sie der Strangguss durch seine gerichtete Erstarrung bietet, reduzieren dieses Risiko erheblich.

Welcher Gusseisenwerkstoff ist der richtige für meine Anwendung?

Die Werkstoffauswahl hängt von den mechanischen Anforderungen, der Bearbeitbarkeit und dem Einsatzbereich ab. Grauguss (GJL) ist die wirtschaftlichere Wahl für Bauteile mit überwiegend statischer Belastung und hohen Anforderungen an Dämpfung und Zerspanbarkeit. Sphäroguss (GJS) ist die richtige Wahl, wenn dynamische Belastungen, Zähigkeit oder höhere Zugfestigkeit gefragt sind.

Für den Maschinenbau und den Formenbau sind GJL-250C und GJL-300C bewährte Güten: ausreichend fest, gut zerspanbar und ab Lager in Abmessungen von 20 mm bis 740 mm verfügbar. Im Lieferprogramm Gusseisen finden sich alle gängigen Güten nach DIN EN 16482, sodass kein Kompromiss bei der Werkstoffspezifikation notwendig ist.

Für Hydraulik- und Antriebskomponenten, die hohen Druckbelastungen ausgesetzt sind, empfiehlt sich Sphäroguss GJS-400-15C bis GJS-500-7C: ausreichend fest, noch gut zerspanbar und mit definierter Duktilität für dynamische Lastfälle. GJS-600-3C und GJS-700-3C kommen dort zum Einsatz, wo maximale Festigkeit Vorrang vor einfacher Bearbeitbarkeit hat.

Bei der Wahl zwischen den Güten lohnt es sich, nicht nur die Zugfestigkeit, sondern auch den HB-Wert zu berücksichtigen, weil er unmittelbar auf die Bearbeitungskosten wirkt. Ein Werkstoff mit unnötig hoher Härte verlängert die Bearbeitungszeit und erhöht den Werkzeugverschleiß, ohne dass ein Festigkeitsvorteil für die Anwendung entsteht.

Wie MK Strangguss GmbH bei der Werkstoffauswahl und Beschaffung unterstützt

MK Strangguss GmbH liefert Strangguss-Halbzeuge aus Grauguss und Sphäroguss nach DIN EN 16482 ab Lager in Plettenberg im märkischen Sauerland. Der Lagerbestand umfasst rund 1.000 Tonnen in Abmessungen von 20 mm bis 740 mm, ab einem Stück bestellbar und kurzfristig lieferbar. Alle Werkstoffe stammen überwiegend aus deutscher Herstellung, was gleichbleibende Materialeigenschaften und rückverfolgbare Qualitätssicherung gewährleistet.

Als Vollservice-Partner übernimmt MK Strangguss auf Wunsch die gesamte Bearbeitungskette:

  • Rohware in allen gängigen Güten (GJL-HB150C bis GJL-300C, GJS-400-15C bis GJS-700-3C)
  • Präzise Sägezuschnitte mit minimalem Aufmaß für reduzierten Materialverschnitt
  • Vorgedrehte Rundstäbe mit einem Aufmaß von +1,0 mm, die den ersten Bearbeitungsschritt in Ihrer Fertigung einsparen
  • Einbaufertige Bauteile nach Zeichnung über ausgewählte Bearbeitungspartner

Die Zertifizierung nach DIN EN ISO 9001:2015 sichert die Qualitätsdokumentation für Ihre eigenen Audits. Sprechen Sie unser Vertriebsteam an, wenn Sie Fragen zu Werkstoffgüten, Härtewerten oder Lieferzeiten haben: Tel. +49 2391 607744-0 | info@mk-strangguss.de | Mo–Fr, 07:00–18:00 Uhr.

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