Was zeigt eine metallografische Untersuchung bei Gusseisen?

Alexander Wosinski · 24 Sep. 2026

Eine metallografische Untersuchung bei Gusseisen zeigt die innere Gefügestruktur des Werkstoffs: Graphitform, Graphitverteilung, Matrixgefüge und eventuelle Gefügefehler wie Poren oder Einschlüsse. Diese Merkmale bestimmen direkt die mechanischen Eigenschaften des Bauteils und erlauben eine zuverlässige Beurteilung der Gussqualität. Die folgenden Abschnitte beantworten die wichtigsten Fragen rund um Gefügeanalyse, Probenaufbereitung und Normgrundlagen für Grauguss und Sphäroguss.

Welche Gefügemerkmale werden bei Gusseisen analysiert?

Bei der Gefügeanalyse von Gusseisen werden vier Hauptmerkmale beurteilt: die Form und Verteilung des Graphits, das Matrixgefüge (Perlit, Ferrit oder Mischgefüge), der Anteil an Karbiden sowie das Vorhandensein von Lunkern, Poren oder nichtmetallischen Einschlüssen. Jedes dieser Merkmale hat direkten Einfluss auf Festigkeit, Zähigkeit und Bearbeitbarkeit des Werkstoffs.

Das Matrixgefüge bestimmt, wie sich der Werkstoff unter mechanischer Belastung verhält. Perlitisches Gefüge erhöht die Festigkeit, ferritisches Gefüge verbessert die Duktilität. Bei Sphäroguss (GJS) ist das Verhältnis von Ferrit zu Perlit ein zentrales Qualitätsmerkmal, das direkt mit der Gütebezeichnung korreliert, also von GJS-400-15C bis GJS-700-3C nach DIN EN 16482.

Karbide, die bei zu schneller Abkühlung oder falscher Legierungszusammensetzung entstehen, gelten als Gefügefehler. Sie erhöhen zwar die Härte, verringern aber die Zerspanbarkeit erheblich und können beim Drehen oder Fräsen zu Werkzeugverschleiß führen. Für Einkäufer und Fertigungsleiter ist die Karbidfreiheit daher ein relevantes Abnahmekriterium.

Was ist der Unterschied zwischen Grauguss und Sphäroguss im Gefüge?

Der entscheidende Unterschied liegt in der Graphitmorphologie: Bei Grauguss (GJL) liegt der Graphit in Form von unregelmäßigen Lamellen vor, bei Sphäroguss (GJS) dagegen als kugelförmige Noduli. Diese geometrische Differenz hat weitreichende Konsequenzen für die mechanischen Eigenschaften, insbesondere für Zugfestigkeit und Bruchdehnung.

Lamellarer Graphit wirkt im Grauguss als innere Kerbwirkung. Das Material ist gut dämpfend und gut zerspanbar, aber spröde unter Zugbelastung. Sphäroguss überwindet diesen Nachteil: Die kugelförmigen Graphiteinschlüsse unterbrechen die Metallmatrix weniger abrupt, was zu deutlich höherer Duktilität führt. GJS-400-15C erreicht beispielsweise eine Mindestbruchdehnung von 15 Prozent, während Grauguss praktisch keine messbare Dehnung aufweist.

Im Schliffbild ist dieser Unterschied eindeutig erkennbar. Grauguss zeigt ein charakteristisches Muster aus feinen, verzweigten Graphitlamellen. Sphäroguss zeigt runde, gleichmäßig verteilte Graphitkugeln in einer Ferrit-Perlit-Matrix. Die Kugelform entsteht durch die Zugabe von Magnesium während des Schmelzprozesses, was die Graphitausscheidung geometrisch kontrolliert.

Wie wird eine metallografische Probe aus Gusseisen vorbereitet?

Die Probenvorbereitung für eine metallografische Untersuchung von Gusseisen umfasst vier Schritte: Probenahme und Trennen, Einbetten, Schleifen und Polieren sowie abschließendes Ätzen. Jeder Schritt muss sorgfältig ausgeführt werden, da Fehler bei der Präparation zu Artefakten führen, die echte Gefügefehler vortäuschen oder überdecken können.

Die Probenahme erfolgt aus einem definierten Bereich des Gussstücks, der für die Gesamtqualität repräsentativ ist. Bei Strangguss-Halbzeugen wird häufig ein Querschliff aus dem Randbereich und ein weiterer aus der Mitte entnommen, da Abkühlungsunterschiede zu Gefügegradienten führen können. Das Trennen erfolgt mit einer Nasstrennscheibe, um thermische Schädigung des Gefüges zu vermeiden.

Nach dem Einbetten in Kunstharz wird die Probe in mehreren Stufen geschliffen, beginnend mit grobem Schleifpapier und endend mit einer Körnung von 1200 oder feiner. Die abschließende Politur mit Diamantsuspension erzeugt eine kratzerfreie, spiegelglatte Oberfläche. Erst dann wird geätzt, typischerweise mit Nital (Salpetersäure in Ethanol), um die Gefügestruktur sichtbar zu machen. Für Grauguss reicht oft eine kurze Ätzzeit von wenigen Sekunden.

Was sagen Graphitform und -verteilung über die Gussqualität aus?

Graphitform und Graphitverteilung sind direkte Indikatoren für die Prozessqualität beim Gießen. Eine ungleichmäßige Verteilung oder abweichende Graphitmorphologie zeigt an, dass Schmelztemperatur, Abkühlungsgeschwindigkeit oder Legierungszusammensetzung außerhalb der Spezifikation lagen. Für den Anwender bedeutet das: Vorhersehbare mechanische Eigenschaften sind nur bei definierter Graphitmorphologie gewährleistet.

Bei Sphäroguss ist der Nodularitätsgrad, also der Anteil kugelförmiger Graphitnoduli an der Gesamtgraphitmenge, das zentrale Qualitätsmerkmal. Ein Nodularitätsgrad unter 80 Prozent gilt in der Regel als Abweichung von der Spezifikation und kann die Zugfestigkeit und Bruchdehnung signifikant reduzieren. Die Norm ISO 945-1 klassifiziert Graphitformen systematisch von Typ I (Lamellen) bis Typ VI (Kugeln), was eine einheitliche Bewertungsbasis schafft.

Die Graphitverteilung gibt Auskunft über die Gleichmäßigkeit der Erstarrung. Konzentrierte Graphitansammlungen, sogenannte Graphitnester, entstehen bei lokaler Überhitzung oder unzureichender Impfung der Schmelze. Bei Strangguss-Halbzeugen aus Grauguss und Sphäroguss ist eine gleichmäßige Graphitverteilung über den gesamten Querschnitt ein Qualitätsmerkmal, das durch das kontinuierliche Gießverfahren begünstigt wird.

Wann ist eine metallografische Untersuchung bei Strangguss notwendig?

Eine metallografische Untersuchung bei Strangguss-Halbzeugen ist dann notwendig, wenn mechanische Eigenschaften des Werkstoffs zuverlässig nachgewiesen werden müssen, wenn Bearbeitungsprobleme auf Gefügeabweichungen hindeuten oder wenn qualitätskritische Bauteile eine dokumentierte Werkstoffprüfung erfordern. In der Praxis sind drei Situationen besonders relevant.

Erstens bei der Erstbemusterung eines neuen Werkstoffs oder Lieferanten: Eine Gefügeanalyse bestätigt, dass der gelieferte Strangguss den spezifizierten Materialeigenschaften nach DIN EN 16482 entspricht. Zweitens bei Bearbeitungsproblemen wie erhöhtem Werkzeugverschleiß, Rissen oder unerwarteten Härteschwankungen, die auf Karbidausscheidungen oder ungleichmäßige Graphitverteilung hinweisen können. Drittens im Rahmen der Qualitätssicherung für sicherheitsrelevante Bauteile in der Hydraulik- oder Antriebstechnik, wo Materialversagen schwerwiegende Folgen hätte.

Für Routinelieferungen von zertifizierten Strangguss-Halbzeugen nach DIN EN 16482 ist eine vollständige metallografische Prüfung jeder Charge nicht zwingend erforderlich. Die Werkstoffzertifikate des Herstellers belegen die chemische Zusammensetzung und mechanischen Kennwerte. Eine stichprobenartige Gefügeprüfung empfiehlt sich dennoch bei der Qualifikation neuer Chargen oder bei Änderungen im Fertigungsprozess des Lieferanten.

Welche Normen gelten für die Gefügeprüfung von Gusseisen?

Für die Gefügeprüfung von Gusseisen sind drei Normen zentral: ISO 945-1 für die Klassifizierung von Graphit in Gusseisen (Form, Verteilung, Größe), EN ISO 6506 für die Härteprüfung nach Brinell sowie DIN EN 16482 als produktspezifische Norm für Strangguss-Halbzeuge aus Gusseisen. Diese Normen bilden zusammen die Grundlage für eine vollständige Werkstoffbeurteilung.

ISO 945-1 definiert sechs Graphitformen (I bis VI), fünf Verteilungstypen (A bis E) und acht Größenklassen. Diese Klassifizierung ermöglicht eine einheitliche Kommunikation zwischen Gießerei, Händler und Anwender. Ein Schliffbild, das nach ISO 945-1 ausgewertet ist, liefert eindeutige, vergleichbare Ergebnisse, unabhängig davon, welches Labor die Prüfung durchführt.

DIN EN 16482 regelt speziell die Anforderungen an Strangguss-Halbzeuge aus Gusseisen, einschließlich der zulässigen Werkstoffgüten, Abmessungstoleranzen und Prüfanforderungen. Für Einkäufer im Maschinenbau und in der Hydraulikindustrie ist diese Norm die maßgebliche Referenz bei der Lieferantenqualifikation. Werkstücke, die nach DIN EN 16482 geliefert werden, müssen definierte mechanische Mindestwerte nachweisen, die durch Zugversuche und Härteprüfungen belegt werden.

Wie MK Strangguss GmbH bei der Werkstoffqualität von Gusseisen unterstützt

MK Strangguss GmbH liefert Strangguss-Halbzeuge aus Grauguss (GJL) und Sphäroguss (GJS) nach DIN EN 16482, deren Werkstoffeigenschaften durch die Herkunft aus überwiegend deutscher Produktion gleichbleibend hoch sind. Für Einkäufer und Fertigungsleiter, die auf eine dokumentierte Gefügequalität angewiesen sind, bietet das konkrete Vorteile:

Werkstoffe nach DIN EN 16482, darunter GJL-250C, GJL-300C sowie GJS-400-15C bis GJS-700-3C, ab Lager lieferbar in Abmessungen von 20 mm bis 740 mm
Rund 1.000 Tonnen Lagerbestand für kurze Reaktionszeiten, auch bei kurzfristigem Bedarf
Lieferung als Rohware, gesägter Zuschnitt, vorgedrehtes Halbzeug oder einbaufertiges Bauteil nach Zeichnung aus der eigenen Fertigung im märkischen Sauerland
Qualitätssicherung nach DIN EN ISO 9001:2015 mit dokumentierten Prüfprozessen
Werkstoffzertifikate als Grundlage für Ihre eigene Qualitätsdokumentation

Wenn Sie Strangguss-Halbzeuge benötigen, bei denen Gefügequalität und Liefertreue keine Kompromisse erlauben, sprechen Sie unser Vertriebsteam an. Wir beraten Sie zu Werkstoffen, Abmessungen und Bearbeitungsoptionen: Tel. +49 2391 607744-0 | info@mk-strangguss.de | Mo bis Fr, 07:00 bis 18:00 Uhr.