Dross

Aus dem amerikanischen Sprachgebrauch stammende Bezeichnung für oxidische Verunreinigungen (Krätze, Schaum, Schlacke) des flüssigen Metalls.

Diese so bezeichneten Einschlüsse (z. B. MgO-, MgS-, Mg-Al-Silikat-Schlacken) treten bei Gusseisen mit Kugelgrafit unabhängig vom Formverfahren auf und sind einer der bei diesem Werkstoff am häufigsten vorkommenden Fehler (Bilder 1 bis 4). Die Dauerfestigkeit eines Bauteiles wird durch Drossfehler beträchtlich abgesenkt, wobei nicht die Menge an Dross ausschlaggebend für die Rissentstehung ist, sondern das generelle Vorhandensein von Dross.

Die Vorgänge bei der Zugabe von Magnesium zu Gusseisenschmelzen können durch folgende Reaktionsgleichungen beschrieben werden:

[O] + {Mg} → (MgO)
[S] + {Mg} → (MgS)
{Mg} → (Mg)


Dem Bild 5, welches die Temperaturabhängigkeit der freien Ausscheidungsenthalpien einiger Oxide, Sulfide, Oxisulfide, Nitride und Karbide in Eisenschmelzen zeigt, ist zu entnehmen, dass das Magnesiumoxid deutlich niedriger als das Magnesiumsulfid liegt, was anzeigt, dass das Magnesiumoxid stabiler als das Magnesiumsulfid ist. Eine weitergehende Entschwefelung tritt erst ein, wenn der Sauerstoff entfernt worden ist. Dann geht Magnesium in Lösung und bewirkt die Kugelgrafitbildung.

Nun bedingen höhere Schwefelgehalte im Basiseisen zur Herstellung von Gusseisen mit Kugelgrafit (z. B. Kupolofeneisen) demzufolge eine höhere Zugabe an Behandlungsmittel (Magnesium), d. h., die oben erwähnten unerwünschten Reaktionsprodukte nehmen zu. Die Fehlergrenze für Drossbildung kann mit 0,050 % Rest-Magnesium angegeben werden.

Auch eine falsche Grundzusammensetzung des Basiseisens (unsauberes Einsatzmaterial, zu hoher Kohlenstoffgehalt) und/oder ein zu hoher Gehalt anderer sauerstoffaffiner Elemente wie Erdalkalien, Aluminium usw., falsche Temperaturführung und als deren Folge zu niedrige Behandlungstemperaturen, zu lange Gießzeiten in Verbindung mit zu niedrigen Gießtemperaturen sowie Formsande mit zu hohen Feuchtigkeitsgehalten und wenig flüchtigen Bestandteilen (keine genügend reduzierende Atmosphäre im Formhohlraum) sind als weitere Ursachen der Drossbildung anzusehen.

Einige grundsätzliche Möglichkeiten, Drossfehler bei Gusseisen mit Kugelgrafit zu bekämpfen, sind beispielsweise

  •  Verwendung reiner Einsatzstoffe
  • den Gehalt aller Zusatzstoffe so niedrig wie möglich halten
  • auf niedrige Gehalte sauerstoffaffiner Elemente in allen Zusätzen achten
  • Kohlenstoffgehalt der Schmelze nach oben begrenzen, nicht aus Behandlungspfannen gießen und
  • dem behandelten Eisen Zeit zur Abscheidung der Reaktionsprodukte geben.

Dross stellt sich als nichtmetallische Einschlüsse von unregelmäßiger Gestalt, in deren Umgebung der Kugelgrafit häufig entartet ist, dar (s. Grafitentartung). Dross findet man vorzugsweise an der Gussteiloberfläche oder unter der Gusshaut, oft vergesellschaftet mit Gasblasen und Zunder. Teilweise werden diese Einschlüsse wegen ihrer Anordnung auch als Schlackenhäutchen bezeichnet. Auch nicht aufgelöste Impfmittelreste, Sand- und Schlackeeinschlüsse in Verbindung mit Grafitanreicherungen, die im Bruchgefüge als schwarze Flecken sichtbar werden, sind Drossfehler.

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