Spannungsarmglühen bei Gusseisen: Wann ist es notwendig?

Alexander Wosinski · 19 Juni 2026

Spannungsarmglühen ist bei Gusseisen dann notwendig, wenn nach dem Gießen oder der mechanischen Bearbeitung Eigenspannungen im Werkstück verbleiben, die die Maßhaltigkeit, Zerspanbarkeit oder Betriebssicherheit des Bauteils gefährden würden. Ob und in welchem Umfang die Wärmebehandlung erforderlich ist, hängt von der Bauteilgeometrie, dem Werkstoff und den späteren Anforderungen im Einsatz ab. Die folgenden Abschnitte beantworten die wichtigsten Fragen rund um Spannungsarmglühen bei Gusseisen.

Welche Eigenspannungen entstehen beim Gießen und Bearbeiten von Gusseisen?

Beim Gießen und bei der mechanischen Bearbeitung von Gusseisen entstehen Eigenspannungen, weil unterschiedliche Querschnitte und Wandstärken des Werkstücks unterschiedlich schnell abkühlen oder sich unter Zerspankräften ungleichmäßig verformen. Diese Spannungen sind im Werkstoff eingefroren und bleiben ohne gezielte Wärmebehandlung dauerhaft erhalten.

Beim Erstarrungsprozess kühlen dünnwandige Bereiche eines Gussstücks deutlich schneller ab als massivere Querschnitte. Die äußeren Zonen erstarren zuerst und werden durch das nachrückende, noch plastische Innenmaterial unter Druck gesetzt. Das Ergebnis sind Gefügeinhomogenitäten und Spannungsgradienten, die quer durch das gesamte Werkstück verlaufen können.

Auch die mechanische Bearbeitung trägt zur Entstehung von Eigenspannungen bei. Drehen, Fräsen und Schleifen erzeugen an der Bauteiloberfläche Wärme und plastische Verformungen, die zu Druckeigenspannungen in der Randzone führen. Bei tiefen Schnitten oder unzureichender Kühlung können diese Spannungen so ausgeprägt sein, dass das Werkstück nach der Bearbeitung seine Maße verändert. Für Bauteile mit engen Toleranzanforderungen, etwa im Formen- oder Maschinenbau, ist das ein ernstes Problem.

Wann ist Spannungsarmglühen bei Gusseisen wirklich notwendig?

Spannungsarmglühen bei Gusseisen ist notwendig, wenn das Bauteil nach dem Gießen oder nach einer ersten groben Zerspanung auf enge Maßtoleranzen fertigbearbeitet werden soll, wenn komplexe Geometrien mit stark unterschiedlichen Wandstärken vorliegen oder wenn das fertige Teil im Betrieb wechselnden thermischen oder mechanischen Belastungen ausgesetzt ist.

In der Praxis lassen sich vier Situationen benennen, in denen Spannungsarmglühen sinnvoll oder zwingend ist:

Bauteile mit engen Fertigtoleranzen, bei denen sich Eigenspannungen beim Zerspanen als Maßverzug bemerkbar machen würden
Werkstücke mit komplexer Geometrie und stark variierenden Wanddicken, bei denen der Erstarrungsprozess besonders ausgeprägte Spannungsgradienten hinterlässt
Gussteile, die im Betrieb zyklischen Temperaturschwankungen ausgesetzt sind, da Eigenspannungen in Kombination mit Betriebslasten die Dauerfestigkeit reduzieren können
Bauteile, die nach einer groben Vorbearbeitung mehrere Wochen oder Monate gelagert werden, bevor die Fertigbearbeitung erfolgt

Bei einfachen, unkritischen Bauteilen ohne enge Toleranzanforderungen kann auf Spannungsarmglühen verzichtet werden. Ob es im Einzelfall erforderlich ist, entscheidet sich anhand der Kombination aus Bauteilkomplexität, Werkstoff und Verwendungszweck.

Welche Temperaturen und Haltezeiten gelten beim Spannungsarmglühen von Gusseisen?

Für Grauguss (GJL) liegt die typische Spannungsarmglühtemperatur zwischen 500 °C und 600 °C, für Sphäroguss (GJS) zwischen 530 °C und 600 °C. Die Haltezeit richtet sich nach der Wanddicke des Bauteils und beträgt in der Regel 1 bis 3 Stunden. Entscheidend ist dabei das kontrollierte, langsame Aufheizen und Abkühlen.

Das Aufheizen sollte gleichmäßig erfolgen, typischerweise mit einer Rate von 50 °C bis 100 °C pro Stunde, um neue Temperaturgradienten und damit neue Spannungen im Bauteil zu vermeiden. Die Haltetemperatur muss unterhalb der Perlitumwandlungstemperatur bleiben, da sonst Gefügeveränderungen auftreten, die die mechanischen Eigenschaften des Werkstoffs beeinflussen.

Das Abkühlen nach der Haltezeit ist ebenso kritisch wie das Aufheizen. Eine zu schnelle Abkühlung aus dem Glühbereich würde neue Eigenspannungen einbringen und den Effekt der Behandlung teilweise zunichtemachen. Üblich ist eine kontrollierte Abkühlrate von 20 °C bis 50 °C pro Stunde bis auf eine Temperatur von etwa 200 °C, danach kann das Bauteil an ruhender Luft weiter abkühlen.

Was passiert, wenn Spannungsarmglühen bei Gusseisen weggelassen wird?

Wenn Spannungsarmglühen bei Gusseisen weggelassen wird, obwohl es erforderlich wäre, können sich die eingeschlossenen Eigenspannungen beim nachfolgenden Zerspanen oder im Betrieb freisetzen. Das führt zu Maßverzug, Rissbildung oder vorzeitigem Versagen des Bauteils unter Betriebslast.

Der Maßverzug beim Zerspanen ist die häufigste und unmittelbar sichtbare Folge. Wenn ein Werkstück nach dem Schruppen seine Form verändert, weil Eigenspannungen durch den Materialabtrag freigesetzt werden, lassen sich die vorgesehenen Fertigtoleranzen nicht mehr einhalten. Nacharbeiten sind kostspielig, und in manchen Fällen ist das Werkstück nicht mehr zu retten.

Im Betrieb können nicht abgebaute Eigenspannungen in Kombination mit Betriebslasten die Rissinitiierung begünstigen, insbesondere bei Bauteilen, die wechselnden Biegebelastungen oder thermischen Zyklen ausgesetzt sind. Bei Grauguss (GJL), der ohnehin eine geringere Zugfestigkeit als Sphäroguss (GJS) aufweist, kann dieser Effekt die Lebensdauer eines Bauteils spürbar verkürzen.

Gilt Spannungsarmglühen auch für Strangguss aus Gusseisen?

Strangguss aus Gusseisen weist im Vergleich zu konventionellem Sandguss ein deutlich homogeneres Gefüge und geringere Eigenspannungen auf, weil der kontinuierliche Erstarrungsprozess gleichmäßigere Abkühlbedingungen schafft. Spannungsarmglühen ist bei Strangguss daher seltener notwendig, kann aber bei komplexen Bearbeitungsoperationen mit engen Toleranzen dennoch sinnvoll sein.

Der Unterschied liegt im Herstellungsverfahren. Beim Strangguss erstarrt das Metall in einer wassergekühlten Kokille unter kontrollierten, kontinuierlichen Bedingungen. Das erzeugt ein feinkörnigeres Gefüge mit gleichmäßiger Verteilung der Graphitphase und deutlich geringeren Erstarrungsspannungen als beim diskontinuierlichen Sandguss, bei dem Geometrie und Formwiderstand die Abkühlung stark beeinflussen.

Für Verarbeiter, die Strangguss-Halbzeuge aus Gusseisen zerspanen, bedeutet das in der Praxis: Für viele Anwendungen kann direkt nach dem Sägen mit der Bearbeitung begonnen werden, ohne dass eine vorherige Wärmebehandlung erforderlich ist. Bei sehr engen Toleranzen oder nach einer ersten Grobbearbeitung, die erhebliche Mengen Material abnimmt, kann ein Spannungsarmglühen zwischen den Bearbeitungsstufen dennoch die Maßhaltigkeit des Fertigteils sicherstellen.

Wie unterscheidet sich Spannungsarmglühen von anderen Wärmebehandlungen bei Gusseisen?

Spannungsarmglühen unterscheidet sich von anderen Wärmebehandlungen bei Gusseisen darin, dass es ausschließlich auf den Abbau von Eigenspannungen abzielt, ohne die Gefügestruktur oder die mechanischen Kennwerte des Werkstoffs zu verändern. Andere Verfahren wie Glühen zur Gefügeumwandlung oder Vergüten greifen gezielt in das Gefüge ein und verändern Härte, Zugfestigkeit oder Zähigkeit.

Weichglühen und Normalisieren

Weichglühen bei Gusseisen zielt darauf ab, Karbide aufzulösen und die Zerspanbarkeit des Werkstoffs zu verbessern. Die dafür erforderlichen Temperaturen liegen deutlich höher als beim Spannungsarmglühen und führen zu Gefügeveränderungen. Normalisieren verbessert durch kontrollierte Abkühlung an Luft die mechanischen Eigenschaften, insbesondere bei Sphäroguss (GJS), verändert aber ebenfalls das Gefüge grundlegend.

Härten und Anlassen

Härten und Anlassen sind Verfahren zur gezielten Steigerung der Oberflächenhärte oder zur Einstellung definierter Festigkeits- und Zähigkeitseigenschaften. Sie erfordern höhere Temperaturen, schnelle Abkühlraten und sind auf bestimmte Gusseisensorten beschränkt. Spannungsarmglühen hingegen arbeitet bei niedrigeren Temperaturen und ohne die schnellen Abkühlraten, die für Härtungseffekte notwendig wären. Es verändert weder Härte noch Zugfestigkeit des Werkstoffs messbar.

Für Einkäufer und Konstrukteure, die mit Gusseisen-Halbzeugen arbeiten, ist die Unterscheidung praktisch relevant: Spannungsarmglühen ist eine prozessbegleitende Maßnahme zur Sicherung der Maßhaltigkeit, keine werkstoffverändernde Behandlung. Es kann in der Bearbeitungskette eingeplant werden, ohne dass die Werkstoffkennwerte neu bewertet werden müssen.

Wie MK Strangguss GmbH bei der Materialwahl und Bearbeitung unterstützt

MK Strangguss GmbH liefert Strangguss-Halbzeuge aus Grauguss (GJL) und Sphäroguss (GJS) nach DIN EN 16482, die aufgrund des Stranggussverfahrens ein besonders homogenes Gefüge mit geringen Eigenspannungen aufweisen. Das vereinfacht die nachfolgende Bearbeitung und reduziert in vielen Fällen den Bedarf an zusätzlichen Wärmebehandlungsschritten.

Das Angebot umfasst:

Strangguss-Rohware in Abmessungen von 20 mm bis 740 mm, ab Lager lieferbar, mit einem Lagerbestand von rund 1.000 Tonnen überwiegend aus deutscher Herstellung
Präzise Sägezuschnitte mit minimalen Aufmaßen, die den Materialverschnitt reduzieren
Vorgedrehte Halbzeuge mit einem Aufmaß von +1,0 mm, die den ersten Bearbeitungsschritt in der Fertigung einsparen
Fertigbearbeitung nach Zeichnung für einbaufertige Bauteile aus Gusseisen und Bronze
Zertifizierung nach DIN EN ISO 9001:2015 als dokumentierte Qualitätssicherung

Wenn Sie Fragen zur Werkstoffauswahl, zu Abmessungen oder zu Bearbeitungsoptionen haben, sprechen Sie unser Vertriebsteam an. Wir beraten Sie zu den passenden Güten und Lieferformen für Ihre Anwendung. Kontakt: Tel. +49 2391 607744-0 | info@mk-strangguss.de | Mo bis Fr, 07:00 bis 18:00 Uhr.