Gussgefüge

Endresultat der Vorgänge während der Erstarrung von Legierungen. Exogen wachsende Kristalle finden sich im erstarrten Gusskörper als Körner mit bevorzugter Streckung in Längsrichtung (Stängelkristalle, Säulenkristalle, columnar crystals) wieder; endogen wachsende Kristalle werden zu Globuliten (equi-axed crystals).

Wie im Bild 1 gezeigt können auch die Makrostrukturen von Gusskörpern auf wenige Typen zurückgeführt werden.

Im Fall A in Bild 1 sind die Eigenschaften des Gusskörpers im Wesentlichen isotrop, das Gefüge besteht ausschließlich aus Globuliten. Im Fall B sind ausschließlich Stängelkristalle ersichtlich; die Eigenschaften sind anisotrop.

Am einfachsten kann zur Deutung der Entstehung der Gussgefüge die Darstellung eines Blockes herangezogen werden. So wie aus Bild 2 ersichtlich, was im Übrigen auch der Realität näher kommt als C in Bild 1, enthält er Stängelkristalle und Globuliten.

Deutlich sind drei Zonen zu unterscheiden, die äußere Globulitenzone 1, die Stängelkristallzone 2 und die innere Globulitenzone 3. Zur Erklärung der äußeren Globulitenzone wird auf die klassische Theorie der Keimbildung zurückgegriffen. Danach wird dem flüssigen Metall beim Eingießen in die kalte Form durch den Formstoff schnell Wärme entzogen, so dass sich an der Formwand Unterkühlungen ergeben, die zur Keimbildung führen. Unter Mitwirkung der Formwand und in der Schmelze schwebender Fremdteilchen (s. Impfen) entstehen heterogen immer mehr Keime, die sich zu rundlichen Kristallen auswachsen. Durch die freiwerdende Erstarrungswärme wird dann die Unterkühlung beseitigt und das Wachstum gebremst. Das anschließende Stängelkristallwachstum wird wie folgt erklärt: Die günstig zum Wärmefluss und somit senkrecht zur Formwand orientierten Kristalle können in das Blockinnere weiterwachsen, die übrigen Kristalle, Zitat nach S. Engler "wachsen sich tot".

Die Entstehung der inneren Globulitzone erfolgt nach heutiger Ansicht durch konstitutionelle Unterkühlung, d. h. die Keimbildung der inneren Globuliten erfolgt heterogen vor der Front der wachsenden Stängelkristalle. Diese Vorstellung ist bereits im Jahre 1929 von G. Tammann und G. Masing qualitativ formuliert worden. Eine zweite Möglichkeit besteht im Herantransport von Kristallen bzw. Kristallfragmenten aus den äußeren Bereichen eines Gusskörpers in das Innere.

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