Innere Oxidation

Ausscheidung von Oxiden in mehr oder wenig großem Abstand von der Oberfläche eines
Guss-/Werkstückes infolge eindiffundierenden Sauerstoffs (nach EN 10052 – Oxidation, innere, Begriff 84). Für innere Oxidation die beim Aufkohlen entstehen kann wird auch häufig der Begriff „Randoxidation“ verwendet.

Bei Gusseisenwerkstoffen beginnt eine Oxidation bereits bei 250 °C, welche jedoch bis zu Temperaturen von ca. 400 °C so unbedeutend ist, dass sie vernachlässigt werden kann. Eine weitere Temperatursteigerung führt dann aber zu einer Vervielfachung der Oxidationsrate (Bild 1), die bei noch höheren Temperaturen sehr schnell ansteigt.

Die Zunderbeständigkeit (siehe Zundern) von unlegiertem Gusseisen mit Kugelgrafit ist etwas höher als die von Grauguss, weil hier entlang der Grafitlamellen ein zusätzlicher Oxidationsangriff erfolgt, der bei den Grafitkugeln mit ihrem vorteilhaften Volumen-Oberflächen-Verhältnis nicht eintritt. So ist ein GJL 250 im Temperaturbereich von 550 °C nach 32 Wochen etwa doppelt so stark verzundert wie unlegiertes Gusseisen mit Kugelgrafit. Dieser Unterschied wird allerdings mit steigender Temperatur geringer.

Ferritisches Gusseisen mit Kugelgrafit hat bei Temperaturen um 500 °C eine etwas bessere Zunderbeständigkeit als perlitische Sorten, aber auch hier verschwindet der Unterschied mit steigenden Temperaturen.

Die Oxidationsbeständigkeit kann durch Legierungselemente verbessert werden. Zinn (Bild 1) und besonders Silizium (Bild 2) üben einen günstigen Einfluss aus.

Ein zunderbeständiges Gusseisen mit Kugelgrafit wird mit > 4% Silizium erreicht (K. Röhrig) und kann bei Temperaturen bis zu 800 °C eingesetzt werden. Wird mit 5% Silizium legiert, kann die Einsatztemperatur knapp 900 °C betragen, bei einem Siliziumgehalt von 6 % sind 950°C möglich.

Wird die Temperatur der Ferrit-/Austenitumwandlung überschritten, treten Volumenänderungen auf, die Mikrorisse erzeugen und somit den Oxidationsangriff stark beschleunigen.

Generell wird im grauen Gusseisen bei Temperaturen unter 700 °C hauptsächlich nur Eisen oxidiert, während bei Temperaturen über 700 °C vorzugsweise der Grafit im Gefüge verbrennt.

Im niedrigeren Temperaturbereich bildet sich daher ein Oxidsaum entlang den Grafitlamellen (Bilder 3 und 4); dies verstärkt die Neigung zum Wachsen des Gusseisens, da die Oxidbildung mit einer Volumenvergrößerung verbunden ist. Die Zone innerer Oxidation wird auch „Unterzunder“ genannt.


Zurück zur Übersicht