Was sind Einschlüsse im Gusseisen und wie erkennt man sie?

Alexander Wosinski · 01 Okt. 2026

Einschlüsse im Gusseisen sind Fremdphasen oder Verunreinigungen, die während des Erstarrungsprozesses in das Gefüge eingeschlossen werden. Sie entstehen aus oxidischen, sulfidischen oder schlackehaltigen Verbindungen und können die mechanischen Eigenschaften des Werkstoffs erheblich beeinflussen. Die folgenden Abschnitte klären, welche Typen vorkommen, wie sie entstehen, wie man sie nachweist und wann sie normativ zulässig sind.

Welche Arten von Einschlüssen kommen im Gusseisen vor?

Im Gusseisen unterscheidet man grundsätzlich zwischen oxidischen, sulfidischen, schlackehaltigen und karbidischen Einschlüssen. Oxidische Einschlüsse, häufig aus Eisenoxid oder Siliziumdioxid, gehören zu den häufigsten Typen. Sulfidische Einschlüsse entstehen bei erhöhtem Schwefelgehalt der Schmelze. Schlackeeinschlüsse resultieren aus unvollständiger Trennung von Metallschmelze und Schlacke vor dem Abguss.

Bei Grauguss (GJL) treten zusätzlich Graphiteinschlüsse auf, die jedoch konstruktiv erwünscht sind und den Werkstoff charakterisieren. Beim Sphäroguss (GJS) wird der Graphit durch Magnesiumbehandlung in Kugelform gebracht. Unerwünschte Einschlüsse unterscheiden sich davon durch ihre unregelmäßige Geometrie, ihre Lage an Korngrenzen und ihre fremdartige chemische Zusammensetzung.

Oxidische Einschlüsse: Eisenoxid, Manganoxid, Siliziumdioxid
Sulfidische Einschlüsse: Mangansulfid, Eisensulfid
Schlackeeinschlüsse: Gemische aus Oxiden und Silikaten
Karbidische Einschlüsse: Zementit, der bei zu rascher Abkühlung entsteht
Gaseinschlüsse (Poren): Entstehen durch gelöste Gase in der Schmelze

Die Art des Einschlusses bestimmt maßgeblich, welche Prüfmethode zur Erkennung geeignet ist und wie stark die mechanischen Eigenschaften des Werkstücks beeinträchtigt werden.

Wie entstehen Einschlüsse beim Gusseisen-Herstellungsprozess?

Einschlüsse im Gusseisen entstehen durch Reaktionen in der Schmelze, beim Abguss oder während der Erstarrung. Die häufigsten Ursachen sind Oxidation der Schmelzeoberfläche, unvollständige Schlackenabscheidung, Reaktionen zwischen Schmelze und Formstoff sowie zu hohe oder zu niedrige Abgusstemperaturen. Auch Turbulenz beim Befüllen der Form begünstigt das Einschleppen von Schlacke und Oxiden.

Oxidische Einschlüsse bilden sich bevorzugt, wenn die Schmelze zu lange an der Luft steht oder unzureichend desoxidiert wurde. Sulfidische Einschlüsse entstehen, wenn der Schwefelgehalt der Charge zu hoch ist, was besonders bei minderwertigen Rohmaterialien vorkommt. Schlackeeinschlüsse treten auf, wenn das Gießsystem nicht so ausgelegt ist, dass Schlacke zuverlässig zurückgehalten wird.

Beim Stranggussverfahren, bei dem flüssiges Metall kontinuierlich in eine gekühlte Kokille gegossen wird, spielen Prozessparameter wie Gießgeschwindigkeit, Temperaturführung und Schutzgasatmosphäre eine entscheidende Rolle. Ein stabiler, kontrollierter Prozess reduziert die Entstehung von Einschlüssen erheblich, was einer der Qualitätsvorteile von Strangguss-Halbzeugen aus kontrollierter Fertigung gegenüber konventionellem Sandguss ist.

Wie erkennt man Einschlüsse im Gusseisen zuverlässig?

Einschlüsse im Gusseisen werden durch zerstörungsfreie und zerstörende Prüfverfahren nachgewiesen. Zu den zuverlässigsten Methoden zählen Ultraschallprüfung, Röntgenprüfung, metallografische Schliffuntersuchung und Magnetpulverprüfung. Die Wahl des Verfahrens hängt von der Bauteilgeometrie, der Einschlussgröße und den normativen Anforderungen ab.

Zerstörungsfreie Prüfverfahren

Die Ultraschallprüfung eignet sich besonders für volumetrische Einschlüsse in dickwandigen Querschnitten. Schallwellen werden an Einschlüssen reflektiert, was im Prüfbild als charakteristisches Echo erscheint. Die Röntgenprüfung (Radiografie) macht Einschlüsse durch Dichteunterschiede sichtbar und ist bei komplexen Geometrien vorteilhaft. Die Magnetpulverprüfung deckt oberflächennahe Einschlüsse in ferromagnetischen Werkstoffen wie Grauguss zuverlässig auf.

Metallografische Schliffuntersuchung

Die metallografische Analyse ist das präziseste Verfahren zur Charakterisierung von Einschlüssen. Ein polierter Querschnitt wird unter dem Lichtmikroskop oder Rasterelektronenmikroskop untersucht. Art, Größe, Verteilung und chemische Zusammensetzung der Einschlüsse lassen sich so genau bestimmen. Dieses Verfahren wird in der Werkstoffprüfung nach DIN EN 16482 zur Qualitätssicherung eingesetzt und liefert die Grundlage für die normative Bewertung.

Welche Auswirkungen haben Einschlüsse auf die mechanischen Eigenschaften?

Einschlüsse im Gusseisen wirken als Kerbstellen im Gefüge und reduzieren Zugfestigkeit, Dehnung und Dauerfestigkeit des Werkstoffs. Je größer und unregelmäßiger die Einschlüsse, desto stärker ist die Kerbwirkung. Besonders kritisch sind Einschlüsse an der Oberfläche oder in hochbeanspruchten Querschnitten, da dort Rissinitiierung bevorzugt einsetzt.

Bei Grauguss (GJL) ist die Kerbwirkung durch den lamellaren Graphit ohnehin vorhanden, weshalb die Zugfestigkeit im Vergleich zu Sphäroguss (GJS) grundsätzlich geringer ist. Zusätzliche unerwünschte Einschlüsse verstärken diesen Effekt. Bei Sphäroguss, der für seine höhere Zähigkeit und Dehnung bekannt ist, können Einschlüsse die Kugelmorphologie des Graphits stören und die charakteristischen Eigenschaften des Werkstoffs deutlich verschlechtern.

Für druckbelastete Bauteile in der Hydraulik- und Antriebstechnik ist eine einschlussarme Werkstoffqualität besonders relevant. Einschlüsse können dort Leckagen oder Versagen unter Betriebsdruck verursachen. Auch für die spanende Bearbeitung sind Einschlüsse nachteilig: Harte oxidische oder karbidische Einschlüsse führen zu erhöhtem Werkzeugverschleiß und können Maßhaltigkeit und Oberflächenqualität beeinträchtigen.

Wann gelten Einschlüsse als zulässig oder unzulässig nach Norm?

Die Zulässigkeit von Einschlüssen im Gusseisen wird durch werkstoffspezifische Normen und bauteilbezogene Prüfvorschriften geregelt. Nach DIN EN 16482 werden für Strangguss-Halbzeuge aus Grauguss und Sphäroguss definierte Anforderungen an die Werkstoffhomogenität gestellt. Ob ein Einschluss zulässig ist, hängt von seiner Größe, seiner Lage im Querschnitt und der Beanspruchungsklasse des Bauteils ab.

Grundsätzlich unterscheidet die Normung zwischen zulässigen Inhomogenitäten, die die Funktion nicht beeinträchtigen, und unzulässigen Fehlern, die zum Ausschuss führen. Für sicherheitsrelevante Bauteile gelten engere Toleranzen als für weniger beanspruchte Anwendungen. Die Prüfklasse wird in der Regel zwischen Auftraggeber und Hersteller vereinbart und im Prüfplan festgelegt.

Für den Gusseisen-Strangguss nach DIN EN 16482 gilt, dass die kontinuierliche Erstarrung in der Kokille eine homogenere Gefügestruktur erzeugt als der konventionelle Sandguss. Das reduziert die Wahrscheinlichkeit grober Einschlüsse und erleichtert die Einhaltung normkonformer Qualitätsanforderungen. Dennoch ist eine bauteilspezifische Prüfvereinbarung bei sicherheitskritischen Anwendungen unerlässlich.

Wie lassen sich Einschlüsse im Gusseisen minimieren oder vermeiden?

Einschlüsse im Gusseisen lassen sich durch konsequente Prozessführung, Schmelzebehandlung und Gießsystemgestaltung minimieren. Die wichtigsten Maßnahmen setzen an der Ursache an: Schmelzequalität, Abgusstemperatur, Formgestaltung und Nachbehandlung. Eine vollständige Vermeidung ist verfahrensbedingt nicht möglich, aber eine zuverlässige Reduzierung auf normkonforme Niveaus ist bei kontrollierter Produktion erreichbar.

Folgende Maßnahmen haben sich in der Praxis bewährt:

Sorgfältige Schmelzeaufbereitung mit Desoxidation und Entschwefelung vor dem Abguss
Einsatz von Schlackenrückhaltesystemen im Gießlauf (Filter, Schlackenabscheider)
Kontrolle der Abgusstemperatur, um Turbulenz und Oxidation zu minimieren
Optimierte Gießgeschwindigkeit für laminare Formfüllung ohne Lufteinschlüsse
Verwendung hochwertiger, kontrollierter Einsatzstoffe mit definierten Schwefel- und Sauerstoffgehalten
Regelmäßige Schmelzeanalyse zur Überwachung der chemischen Zusammensetzung

Beim Stranggussverfahren bietet die kontrollierte, kontinuierliche Erstarrung unter definierten Bedingungen einen strukturellen Vorteil gegenüber diskontinuierlichen Gussverfahren. Die Kokille ermöglicht eine gerichtete Erstarrung, die Seigerungen und Einschlüsse in den Randbereich drängt, der beim Sägen als Aufmaß entfernt wird.

Wie MK Strangguss GmbH einschlussarme Qualität sicherstellt

MK Strangguss GmbH bezieht seine Strangguss-Halbzeuge überwiegend aus deutscher Herstellung und setzt dabei auf Lieferanten, deren Prozesse die Entstehung von Einschlüssen systematisch minimieren. Das Ergebnis sind Werkstoffe nach DIN EN 16482 mit gleichbleibend hoher Gefügegüte, die direkt in die spanende Bearbeitung gehen können. Als Vollservice-Partner bietet MK Strangguss GmbH dabei folgende Leistungen:

Grauguss (GJL) und Sphäroguss (GJS) ab Lager in Abmessungen von 20 mm bis 740 mm, mit rund 1.000 Tonnen Lagerbestand für kurze Reaktionszeiten
Präzise Sägezuschnitte mit minimalem Aufmaß, die den einschlussreichen Randbereich des Stranggussstabs gezielt abtrennen
Vorgedrehte Halbzeuge mit einem Aufmaß von +1,0 mm sowie einbaufertige Bauteile nach Zeichnung über ausgewählte Bearbeitungspartner
Qualitätssicherung nach DIN EN ISO 9001:2015 mit dokumentierter Rückverfolgbarkeit der Werkstoffcharge

Für Einkäufer und Fertigungsleiter, die keine Kompromisse bei Werkstoffgüte und Liefertreue eingehen können, ist eine zuverlässige Werkstoffbasis entscheidend. Sprechen Sie unser Vertriebsteam an, um Abmessungen, Werkstoffgüten und Lieferzeiten für Ihre Anwendung zu klären: Tel. +49 2391 607744-0 | info@mk-strangguss.de | Mo bis Fr, 07:00 bis 18:00 Uhr.