Werkstoffberatung
Stahlguss ersetzen durch Gusseisen
Stahlguss braucht ein Modell, eine Gießerei und Wochen an Vorlauf. Für einen großen Teil der Bauteile, die heute in GE240 oder G20Mn5 ausgeschrieben sind, gibt es einen Gusseisenwerkstoff, der die Anforderungen erfüllt – und den wir als Strangguss ab Lager auf Länge sägen.
Welcher Gusseisenwerkstoff ersetzt welchen Stahlguss
Zuordnung nach Festigkeit und Einsatzverhalten. Die rechte Spalte nennt die Bedingung, unter der die Substitution trägt. Wir weisen explizit darauf hin, das es sich hierbei um Empfehlungen handelt und jeder Bedarf von Fall zu Fall im Detail geklärt werden muss.
| Stahlguss | Gusseisen-Alternative | Rm N/mm² | Rp0,2 N/mm² | A % | Voraussetzung |
|---|---|---|---|---|---|
| GE200 · 1.0420 | EN-GJS-400-15C | 400 | 250 | 15 | Unkritisch, sofern nicht geschweißt wird |
| GE240 · 1.0446 (GS-52) | EN-GJS-500-7C | 500 | 320 | 7 | Höhere Streckgrenze, dafür geringere Bruchdehnung |
| GE300 · 1.0558 | EN-GJS-600-3C | 600 | 370 | 3 | Nur bei überwiegend statischer Last |
| G20Mn5 · 1.6220 | EN-GJS-400-18-LT | 400 | 240 | 18 | Einziger Zähigkeitskandidat, Kerbschlagwerte bis −20 °C |
| G42CrMo4 vergütet | ADI EN-GJS-800-8 bis 1400-1 | 800–1400 | 500–1100 | 8–1 | Zwischenstufenvergütung erforderlich, deutlich besser zerspanbar |
| Verschleißteile aus Stahlguss | Hartguss EN 12513 | – | – | – | Nur druckbeansprucht, keine Schlagbelastung |
| Warmfeste Bauteile | SiMo-Gusseisen, EN 13835 | – | – | – | Bis rund 800 °C, Zunderbeständigkeit prüfen |
Kennwerte im Direktvergleich
Richtwerte, getrennt gegossene Probestücke. Maßgebend für die Auslegung ist der Wert im Bauteil bei der jeweiligen Wanddicke.
| Eigenschaft | Stahlguss GE240 | EN-GJS-500-7 | EN-GJL-250 |
|---|---|---|---|
| Zugfestigkeit Rm | 450–600 | 500 | 250 |
| Streckgrenze Rp0,2 | 240 | 320 | nicht definiert |
| Bruchdehnung A | 22 % | 7 % | < 1 % |
| Elastizitätsmodul | 210 GPa | 169–176 GPa | 103–118 GPa |
| Dichte | 7,85 kg/dm³ | 7,10 kg/dm³ | 7,15 kg/dm³ |
| Wärmeleitfähigkeit | 40–48 W/mK | 30–36 W/mK | 45–50 W/mK |
| Schwingungsdämpfung | gering | mittel | hoch |
| Schweißbarkeit | gut | bedingt | nein |
| Zerspanbarkeit | mäßig | gut | sehr gut |
| Als Strangguss ab Lager | nein | ja | ja |
Wann der Wechsel trägt – und wann nicht
Drei Kriterien entscheiden praktisch immer: Schweißnaht, Steifigkeit, Tieftemperatur.
Dafür spricht Gusseisen
Wechsel prüfen
- Kein Modell, keine MindestmengeRundstangen von 20 bis 740 mm liegen am Lager, gesägt ab 5 mm Länge, ab 1 Stück.
- Lieferzeit in Tagen statt WochenKein Modellbau, kein Gießtermin, kein Abguss-Los.
- Rund 10 % weniger Gewicht7,1 gegenüber 7,85 kg/dm³ bei gleicher Geometrie.
- Spürbar bessere ZerspanbarkeitHöhere Schnittgeschwindigkeit, längere Werkzeugstandzeit, kurzbrechender Span.
- Höhere DämpfungBei Ständern, Gehäusen und Spindelkästen ein Funktions-, kein Nebenargument.
Dabei bleibt Stahlguss gesetzt
Kein Wechsel
- Das Teil wird eingeschweißtGJS lässt sich nur mit Nickelbasis-Zusatz und Vorwärmung fügen, GJL praktisch gar nicht. Tragende Nähte schließen Gusseisen aus.
- Die Auslegung ist steifigkeitsgetrieben169 statt 210 GPa bedeuten rund 20 % mehr Verformung bei gleichem Querschnitt.
- Einsatz unter −40 °CG20Mn5 ist dafür ausgelegt, GJS-400-18-LT nur mit deutlich weniger Reserve.
- Normativ vorgeschriebener WerkstoffBahn, Offshore und Druckgeräte lassen die Substitution oft nicht zu.
- Stoß- und schlagbeanspruchte Bauteile22 % gegen 7 % Bruchdehnung sind der entscheidende Unterschied.
Zwischenstufe, wenn die Zeichnung Stahlguss vorschreibt: Bei kleinen bis mittleren Durchmessern und Stückzahlen unter etwa 50 ist gesägter Stabstahl häufig günstiger als jeder Abguss. Verlangt die Konstruktion dagegen das Gussgefüge – wegen Dämpfung, Notlaufeigenschaften oder Geometrie – führt der Weg zu GJS, nicht zu Stabstahl.
Stahlgusssorten ohne Gusseisen-Alternative
Bei diesen Werkstoffen trägt kein Gusseisen. Entweder fehlt die Korrosions- oder Warmfestigkeit, oder die geforderte Zähigkeit ist mit Graphitgefüge nicht erreichbar.
| Stahlgusssorte | Werkstoff-Nr. | Typischer Einsatz | Warum Gusseisen ausfällt |
|---|---|---|---|
| Nichtrostend · EN 10283 | |||
| GX5CrNi19-10 | 1.4308 | Armaturen, Pumpengehäuse, Lebensmittel | Gusseisen hat keine Passivschicht. Austenitisches Gusseisen nach EN 13835 kommt nicht annähernd an die Beständigkeit heran. |
| GX5CrNiMo19-11-2 | 1.4408 | Chemie, Seewasser, chloridhaltige Medien | Lochkorrosionsbeständigkeit durch Molybdän, ohne Entsprechung im Gusseisen |
| GX2CrNiMoN22-5-3 | 1.4470 | Duplex, Offshore, Entschwefelung | Kombination aus Festigkeit und Spannungsrissbeständigkeit ist nicht substituierbar |
| Hitzebeständig · EN 10295 | |||
| GX40CrNiSi25-20 | 1.4848 | Ofenbau, Glühkisten, Wärmebehandlung | Dauereinsatz bis rund 1.100 °C. SiMo-Gusseisen endet bei etwa 800 °C. |
| GX40NiCrSi35-25 | 1.4857 | Reformerrohre, Petrochemie | Zeitstandfestigkeit unter Innendruck bei hoher Temperatur |
| Tieftemperatur · EN 10213 | |||
| G17Mn5 | 1.1131 | Armaturen bis −40 °C | GJS-400-18-LT hat bei dieser Temperatur kaum Reserve, geschweißt gar keine |
| G9Ni14 | 1.5638 | Verflüssigte Gase bis −100 °C | Kerbschlagzähigkeit in diesem Bereich mit Graphitgefüge unerreichbar |
| Druckführend und warmfest · EN 10213 | |||
| GP240GH | 1.0619 | Druckbehälter, Dampfarmaturen | Regelwerk und Zulassung schreiben Stahlguss vor, unabhängig vom Kennwert |
| G17CrMo5-5 | 1.7357 | Kraftwerksbau, Heißdampf | Zeitstandfestigkeit über 400 °C, dazu Schweißbarkeit für Rohranschlüsse |
| Verschleiß mit Schlagbeanspruchung | |||
| GX120Mn12 | 1.3401 | Brecherbacken, Baggerzähne, Weichen | Kaltverfestigung unter Schlag ist der Funktionsmechanismus. Hartguss bricht unter derselben Last. |
| Geschweißte Konstruktionen | |||
| G20Mn5 und alle GE-Sorten | 1.6220 u. a. | Gussteil als Knoten in einer Schweißkonstruktion | Tragende Nähte an Gusseisen sind nicht auslegbar, unabhängig vom Festigkeitsniveau |
Wichtig für die Beschaffung: Für diese Werkstoffe gibt es keine Stangenware. Stahlguss ist definitionsgemäß Formguss und wird nach Modell abgegossen – er ist weder als Rundstange noch als gesägter Abschnitt ab Lager verfügbar. Wir liefern hier nicht. Der Weg führt über eine Stahlgießerei mit Modellkosten, Mindestmenge und mehreren Wochen Vorlauf.
Vor der Gießerei einen Umweg prüfen: Bei einfacher Geometrie und kleinen Stückzahlen ist ein gewalzter oder geschmiedeter Stab in vergleichbarer Analyse meist schneller und günstiger – 1.4404 statt 1.4408, 1.4841 statt 1.4848, S355J2 statt GE240. Voraussetzung ist, dass die Konstruktion nicht ausdrücklich das Gussgefüge verlangt.
Was das für die Beschaffung bedeutet
Der Werkstoffwechsel löst in der Regel auch das Termin- und Mengenproblem.
Werkstoffe nach DIN EN 16482: GJL-HB150C, GJL-250C, GJL-300C, GJS-400-15C, GJS-500-7C, GJS-600-3C, GJS-700-3C. Auf Wunsch vorgedreht ohne Gusshaut. Abnahmeprüfzeugnis 3.1 nach DIN EN 10204 auf Anforderung. Zum vollständigen Lieferprogramm
Kennwerte nach EN 16482 und EN 10293. Angaben ohne Gewähr, keine zugesicherte Eigenschaft. Die Eignung für den konkreten Anwendungsfall ist konstruktiv nachzuweisen.
