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Stahl
Stahl bezeichnet alle metallischen Legierungen, deren Hauptbestandteil Eisen ist und die durch Schmieden oder Walzen plastisch umformbar sind.
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Internationale
Vergleichs Tab.
Feinguss
Stahlguss
Eisenguss
Gusseisen mit
Lamellengraphit
Gusseisen
mit Kugelgraphit
Temperguss
Aluminium-
guss
Gussverfahren
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Inhaltsverzeichnis
1 Definition
2 Eigenschaften
3 Stahlherstellung
3.1 Hochofenroute
3.2 Direktreduktion
3.3 Stahlherstellungsverfahren
3.4 Historische Verfahren
3.4.1 Meteoreisen
3.4.2 Rennfeuer
3.4.3 Stück- oder Wolfsofen
3.4.4 Gussstahl
3.4.5 Puddel-Verfahren
3.4.6 Thomas- und Bessemer-
verfahren, DSN-Verfahren
3.4.7 OBM-Verfahren
3.5 Aktuelle Verfahren
3.5.1 Linz-Donawitz-Verfahren
3.5.2 Siemens-Martin-Verfahren
3.5.3 Elektrostahlverfahren
4 Wirtschaftliche und
historische Bedeutung
5 Rohstoffsituation
6 Ökologie
7 Konkurrenzmaterialien
8 Arten von Stählen
8.1 Unlegierte Stähle
8.2 Niedriglegierte Stähle
8.3 Hochlegierte Stähle
8.4 Einteilung nach
Anwendungsgebieten
9 Bezeichnung der Stähle
9.1 Bezeichnung nach der
Mindeststreckgrenze
9.1.1 Stähle für Stahlbau
9.1.2 Stähle für Druckbehälter
9.1.3 Stähle für Leitungsrohre
9.1.4 Maschinenbaustähle
9.1.5 Kaltgewalzte Flacher-
zeugnisse aus höherfesten
Stählen
9.1.6 Flacherzeugnisse
zum Kaltumformen
9.1.7 Weitere
9.2 Bezeichnung nach
der Zusammensetzung
9.2.1 Einsatzstähle
und Vergütungsstähle
9.2.2 Niedriglegierte Stähle
9.2.3 Hochlegierte Stähle
9.3 Weitere Bezeichnungen
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Definition
Nach der klassischen Definition ist Stahl eine Eisen-Kohlenstoff-Legierung, die weniger als 2,06 % (Masse) Kohlenstoff enthält. Dieser Definition folgt auch die DIN EN 10020, nach der Stähle "Werkstoffe, deren Massenanteil an Eisen grösser ist als der jedes anderen Elements, dessen Kohlenstoffgehalt im allgemeinen kleiner als 2 Gew.-% C" sind. Bei höheren Anteilen von Kohlenstoff spricht man von Gusseisen, hier liegt der Kohlenstoff in Form von Graphit oder Zementit vor. Gegenwärtig gibt es aber einige Gruppen von Stählen, in denen Kohlenstoff kein Legierungsbestandteil mehr ist. Ein Beispiel dafür sind IF-Stähle, in deren Eisenmatrix kein Kohlenstoff interstitiell eingelagert ist. Gegenwärtig werden unter Stählen eisenbasierte Legierungen verstanden, die plastisch umgeformt werden können.
Eigenschaften
Stähle sind die am meisten verwendeten metallischen Werkstoffe. Durch Legieren mit Kohlenstoff und anderen Elementen in Kombination mit Wärme- und thermomechanischer Behandlung (gleichzeitige thermischer Behandlung mit plastischer Umformung) können die Eigenschaften von Stahl für einen breiten Anwendungsbereich angepasst werden. Der Stahl kann zum Beispiel sehr weich und dafür ausgezeichnet verformbar hergestellt werden, wie etwa das Weissblech der Getränkedosen. Demgegenüber kann er sehr hart und dafür spröde hergestellt werden, wie z. B. martensitische Stähle für Messer (Messerstahl). Moderne Entwicklungen zielen darauf, den Stahl gleichzeitig fest und duktil (verformbar) herzustellen, als ein Beitrag für den Leichtbau von Maschinen.
Das wichtigste Legierungselement im Stahl ist Kohlenstoff. Er liegt entweder atomar oder als Verbindung vor. Die Bedeutung von Kohlenstoff im Stahl ergibt sich aus seinem Einfluss auf die Stahleigenschaften und Phasenumwandlungen. Im Allgemeinen wird Stahl mit höherem Kohlenstoffanteil fester, aber auch spröder. Durch Legieren mit Kohlenstoff entstehen in Abhängigkeit von der Konzentration und der Umgebungstemperatur unterschiedliche allotrope Phasen, Austenit, Ferrit, Perlit, Ledeburit und Zementit. Durch beschleunigtes Abkühlen von Austenit, in dem Kohlenstoff gelöst ist, können die weiteren Phasen Sorbit, Troostit, Bainit und Martensit entstehen (siehe auch Härten).
Die Kristallitstruktur von Stahl kann mit dem Eisen-Kohlenstoff-Diagramm beschrieben werden.
Stahlherstellung
Hochofenroute
Stahl kann entweder aus Eisenerz oder aus Schrott hergestellt werden.
Die Stahlherstellung aus Eisenerz erfolgt gegenwärtig üblicherweise mit einem Hochofen. Das Eisenerz wird zunächst gesintert, um eine geeignete Stückigkeit einzustellen. Der Sinter wird mit Kalk und Koks zum Möller vermischt und anschliessend in den Hochofen chargiert. Der Hochofen ist ein metallurgischer Reaktor, in dem im Gegenstrom die Möllersäule mit heisser Luft, dem so genannten Wind reagiert. Durch Verbrennen des Kohlenstoffs aus dem Koks entstehen die für die Reaktion nötige Wärme und Kohlenmonoxid, das die Möllersäule durchströmt und das Eisenoxid reduziert. Als Ergebnis entstehen Roheisen und Schlacke, die periodisch abgestochen wird.
Da das Roheisen sehr viel Kohlenstoff enthält, muss es einen weiteren Prozessschritt durchlaufen. Durch Aufblasen von Sauerstoff, dem so genannten Frischen, wird der Kohlenstoff oxidiert und es entsteht flüssiger Stahl. Nach dem Zulegieren der gewünschten Elemente wird er im Strang oder in der Kokille zu Halbzeug vergossen. Das Vergiessen bedarf besonderer Techniken, man unterscheidet zwischen beruhigt und unberuhigt vergossenen Stählen (unter Beruhigen versteht man das Binden des in der Schmelze gelösten Sauerstoffs durch Zulegieren von Aluminium oder Silizium). Dies hat Einfluss auf im erkaltenden Stahl entstehende Seigerungen (Materialentmischungen, z. B. Schwefelablagerungen) oder Lunker (durch das Schwinden des Materials bedingte Hohlräume). Beide sind mit Qualitätsverlusten verbunden.
Direktreduktion
Die Nachteile des Hochofens sind, dass hohe Ansprüche an die Einsatzmaterialien gestellt werden und der Ausstoss an Kohlendioxid. Der eingesetzte Eisenträger und der Koks müssen stückig und hart sein, so dass genügend Hohlräume in der Möllersäule bestehen bleiben, die das Durchströmen durch den eingeblasenen Wind gewährleisten. Der CO2-Ausstoss stellt eine hohe Umweltbelastung dar. Deshalb gibt es Bestrebungen, die Hochofenroute abzulösen. Bisher hat sich aber kein Verfahren gegenüber dem Hochofen etablieren können. Zu nennen sind hier die Eisenschwamm- und Pelletsherstellung in Drehrohröfen sowie die Corex-, Midrex- und Finex-Verfahren.
Die bisher am meisten verbreiteten Verfahren sind Midrex - bzw HYL Direktreductionsverfahren, die Eisenschwamm bzw. HBI ( Hot Briquetted Iron ), als festes Einsatzmaterial erzeugen. Dieses ist immer noch mit einer gewissen Menge von Gangart des Ausgangserzes belastet, aber der Kohlenstoffgehalt ist normalerweise nicht höher als 1%.
Das Corex-Verfahren ist neueren Datums und erzeugt ein flüssiges, roheisenähnliches Vormaterial, dessen Kohlenstoffgehalt bei ca. 3,5 bis 4% liegt Dieses Verfahren verwendet zwei Gefässe, eins zum Reduzieren des Erzes und das zweite zum Vergasen der Kohle und Aufschmelzen des Eisens. Da keine hohe Möllersäule getragen werden muss, kann minderwertige Kohle verwendet werden. In den Konverter wird eine grosse Menge Sauerstoff eingeblasen (ca. 1 t O2 je t Eisen) und es wird eine grosse Menge CO- haltiges Corex-Gas frei, das weiterverwendet werden muss. Die Rentabilität des Verfahrens hängt von den Kosten für den Sauerstoff und von den Erträgen durch die Verwertung des Corex- Gases ab. Diese Restriktionen bedingen gewöhnlich hohe Investitionen in der Peripherie, die die Integration des Verfahrens in gewachsene Hüttenwerke behindern.
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Stahlherstellungsverfahren
Man kann zwischen so genannten Blasverfahren und Herdfrischverfahren unterscheiden.
In den Blasverfahren wird das Roheisen mit Sauerstoff oder Luft gefrischt. Der Oxidationsprozess, der den Kohlenstoffanteil senkt (das Frischen), liefert in diesen Verfahren genug Wärme, um den Stahl flüssig zu halten, eine externe Wärmezufuhr ist in den Konvertern deshalb nicht notwendig. Die Blasverfahren kann man zusätzlich in Aufblasverfahren und Bodenblasverfahren unterteilen. Zu den Bodenblasverfahren gehören das Bessemerverfahren, das Thomasverfahren, die Rennfeuer und frühen Hochöfen. Das bekannteste Aufblasverfahren ist das LD Verfahren.
Bei den Herdfrischverfahren wird der zur Oxidation notwendige Sauerstoff dem zugesetzten Schrott und Erz entnommen. Ausserdem muss Herdfrischkonvertern extern Wärme zugeführt werden. Die bekanntesten Herdfrischverfahren sind das Siemens-Martin-Verfahren und der Elektroofenprozess.
Historische Verfahren
Meteoreisen
Ursprünglich wurde das Eisen von Meteoriten verarbeitet.
Rennfeuer
Ca. 1500 Jahre vor unserer Zeitrechnung sind die ersten Rennfeuer entstanden. Diese sind Lehmöfen, in die Holzkohle und Eisenerz schichtweise eingebracht wurden. Im Rennofen entstehen Temperaturen zwischen etwa 1200 und 1300 °C, die das taube Gestein aufschmelzen und als Schlacke ablaufen lassen. Daher stammt auch der Name: Rennen von Rinnen. Das Eisen wird durch die Holzkohle reduziert. Es entsteht eine von Schlacketeilchen durchsetzte Luppe, die durch Schmieden weiterverarbeitet werden kann.
Stück- oder Wolfsofen
Ab etwa dem 12. Jahrhundert wurden die Öfen nicht mehr in die Erde sondern oberirdisch gebaut (Vorläufer der Hochöfen) und zusätzlich durch wassergetriebene Blasebälge mit Luft versorgt. Auch wurde der Stahl mit wassergetriebenen Hammerwerken bearbeitet.
Gussstahl
Das Roheisen wird im seit 1842 angewendeten Gussstahlverfahren zusammen mit Schrott geschmolzen. Der Sauerstoffanteil im Schrott frischt das Roheisen und verbessert somit die Qualität des Stahls.
Puddel-Verfahren
Im Jahre 1784 von Henry Cord in England erfundenen Puddel-Verfahren wird die schon zäh werdende Roheisenmasse mit Stangen gewendet, so dass möglichst viel der Oberfläche mit der Umgebungsluft in Berührung kommen kann. Durch diesen Sauerstoffkontakt wird das Roheisen gefrischt und so zu Stahl verarbeitet (siehe auch Eiffelturm).
Thomas- und Bessemerverfahren, DSN-Verfahren
Diese sind Konverterverfahren, bei denen durch Bodendüsen des Konverters Gase in die Roheisenschmelze gedrückt werden. Die Thomas- und Bessemerverfahren verwenden Luft, im DSN-Verfahren (Dampf-Sauerstoff-Neunkirchen) wird Sauerstoff zusammen mit Wasserdampf statt Luft eingesetzt. Das auch "saures Windfrischverfahren" genannte Bessemerverfahren wurde 1855 von Henry Bessemer entwickelt. Das Thomasverfahren (auch "basisches Windfrischverfahren" genannt und bekannt durch die Konverterform: die Thomasbirne) wurde 1878 von Percy Gilchrist und Sidney Thomas erfunden. Sie unterscheiden sich durch die Ausmauerung des Ofens, welche entweder sauer oder basisch wirkt und so verschiedene Eigenschaften aufweist (im Thomasverfahren eine Dolomit-Teer-Mischung).
OBM-Verfahren
Im OBM-Verfahren (Oxygen-Bottom-Maxhütte oder Oxygen-Bodenblas-Metallurgie-Verfahren) werden Sauerstoff und Butan oder Propan durch den Boden des Konverters eingeblasen. Mit der Stillegung der Neuen Maxhütte in Sulzbach-Rosenberg im Jahr 2003 ist der einzige deutsche OBM Konverter stillgelegt worden. In Charleroi (Belgien) existieren OBM Konverter im Stahlwerk Duferco Carsid.
Aktuelle Verfahren
Linz-Donawitz-Verfahren
Im so genannten LD-Verfahren (benannt nach den Standorten der österreichischen Unternehmen VOEST und Alpine Montan, jetzt fusioniert zur VOEST-ALPINE STAHL AG, die dieses Verfahren entwickelten) wird durch eine Lanze Sauerstoff auf das Schmelzbad im Konverter geblasen, so werden unerwünschte Begleitstoffe oxidiert und können dann als Schlacke abgestochen werden. In den Konverter muss flüssiges Roheisen chargiert werden, da das Verfahren die Einsatzstoffe nicht aufschmelzen kann. Durch Zugabe von Schrott und Erz kann der Roheiseneinsatz verringert und die Schmelze gekühlt werden. Der fertige Stahl wird durch Kippen des Konvertergefässes in Pfannen abgestochen. - In LD-Varianten kann z. B. gleichzeitig Sauerstoff oder auch anschliessend Argon durch Bodendüsen eingeleitet werden (LBE, Lance Bubbling Equilibrium) oder es wird zusammen mit dem Sauerstoff Kalkpulver eingeblasen (LD-AC-Verfahren).
Siemens-Martin-Verfahren
Dieses war von seiner Erfindung 1864 durch Friedrich Siemens und Wilhelm Siemens und seiner Umsetzung zusammen mit durch Emile Martin und Pierre Martin bis in die erste Hälfte des 20. Jahrhunderts die bevorzugte Stahlherstellungsmethode. Der SM-Ofen besteht aus dem Oberofen, mit dem vom Gewölbe überspanntem Schmelzraum und dem Unterofen. Im Oberofen wird Roheisen und/oder der Schrott chargiert. Im Unterofen sind die Regenerationskammern zur Luft- und Gasvorwärmung untergebracht. Im Oberofen wird mit öl- oder gasbetriebenen Brennern der Schmelzraum beheizt. Die Reduktion des Kohlenstoffs (Frischen) erfolgt durch den Sauerstoffüberschuss der Brennerflamme oder durch Zugabe von Eisenerz. In westlichen Ländern wurde dieses Verfahren durch Sauerstoffblasverfahren verdrängt. 1993 wurde in Brandenburg an der Havel der letzte deutsche SM-Ofen stillgelegt. Er ist heute als technisches Denkmal erhalten.
Elektrostahlverfahren
Durch Schmelzen im Lichtbogenofen kann aus Schrott und Eisenschwamm Stahl hergestellt werden. Durch den Lichtbogen wird der Ofeninhalt aufgeschmolzen. Den Sauerstoff bezieht dieses Verfahren aus der Umgebungsluft. Zusätzlich kann mit einer Lanze Sauerstoff auf die Schmelze geblasen werden. Dieses Verfahren wird vorwiegend in Ministahlwerken eingesetzt, die keine Flüssigstrecke zum Herstellen von flüssigem Roheisen benötigen. Dieses Verfahren wurde 1904 von Paul-Louis Heroult entwickelt.
Wirtschaftliche und historische Bedeutung
Der Werkstoff Stahl und die Steigerung seiner Produktion ging über etwa 130 Jahre direkt einher mit der weltwirtschaftlichen Entwicklung bis in die Gegenwart. In manchen Wirtschaftsbereichen (z. B. Schiffbau) stellte die Stahlproduktion die einzige Wachstumsgrenze dar. Die technisch-industrielle Revolution der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts und die enorme Steigerung der Stahlproduktion bedingten sich gegenseitig. Der Pariser Eiffelturm symbolisiert als gewaltige Stahlkonstruktion diesen Zeitabschnitt. Die Stahlproduktion einer Volkswirtschaft wurde lange Zeit sogar als Mass für ihre Leistungsfähigkeit angesehen.
Vor und nach dem Zweiten Weltkrieg spielte der Stahl bei der Produktion von Rüstungsgütern, insbesondere von Panzern, die Hauptrolle. Deutschlands Norwegenfeldzug wurde wegen des schwedischen Eisenerzes unternommen, und die Alliierten wollten das Ruhrgebiet, damals der grösste geografische Waffenproduzent Europas, mittels gezielter Dammbrüche überschwemmen.
In der Nachkriegszeit wurde in Europa die Montanunion gegründet, um die Stahlproduktion unter Kontrolle zu halten. Aus dieser Verbindung entstand in mehreren Schritten die Europäische Union.
Rohstoffsituation
Obwohl die Erdkruste zu fünf Prozent aus Eisen, das Ausgangsmaterial für Stahl, besteht, wird gegenwärtig der Rohstoffbedarf der Industrie nicht gedeckt. Beginnend im 2. Halbjahr 2003 zeigt sich eine dramatisch veränderte Rohstoffsituation, die vor allem durch den stark steigenden Stahlbedarf der Volkswirtschaften in China, Indien und Brasilien verursacht wurde. Seit einigen Jahren wächst allein die Stahlproduktion in China jährlich um mehr als die gegenwärtige Gesamtproduktion Deutschlands. Plötzlich reichte die Erzeugung der Erzminen nicht mehr aus, die Umschlagkapazitäten der Erzhäfen waren erschöpft, und es waren auch nicht mehr genug Schiffe für den Erztransport verfügbar. Ähnliche Entwicklungen ergaben sich für Koks, welcher für die Roheisenherstellung benötigt wird, und für Schrott als Sekundärrohstoff für die Stahlerzeugung.
Die Konsequenzen aus dieser Entwicklung wurden von den grossen Stahlherstellern der Industrieländer unterschätzt, so dass der aktuelle Rohstoffbedarf nicht gedeckt werden kann. Infolgedessen haben sich die Preise für Rohstoffe und Stahlprodukte vervielfacht. Gegenwärtig ist Stahl knapp und teuer.
Es ist keine Trendwende in Sicht, die Stahlproduktion und der Rohstoffbedarf werden weiter steigen, obwohl die Wachstumsrate durch staatliche Eingriffe gegenwärtig sinkt. Der Bedarf an Eisenerz wird durch das Erschliessen neuer Abbaugebiete gedeckt werden können.
Ausser der Stahlindustrie sind auch Beton und Aluminium von diesem Phänomen betroffen. Eine Ursache für den hohen Erdölpreis ist ebenfalls der gestiegene Rohstoffbedarf der Schwellenländer.
Ökologie
Stahl ist aus ökologischer Sicht ein hervorragender Werkstoff, da er nahezu ohne Qualitätsverlust unbegrenzt recycelbar ist, indem der Schrott wieder geschmolzen wird.
Demgegenüber ist der Hochofenprozess ökologisch bedenklich, da er ein bedeutender Emittent von Kohlendioxid ist. Deshalb wird intensiv an neuen Verfahren der Roheisenerzeugung geforscht.
Konkurrenzmaterialien
Stahl steht insbesondere in der Automobilindustrie in direkter Konkurrenz mit Werkstoffen mit geringerem spezifischem Gewicht, wie Aluminium, Magnesium, Kunststoffen und Faserverbundwerkstoffen. Da diese Werkstoffe aber durchweg weniger fest sind als Stahl, kann der Gewichtsvorteil durch gezieltes Verwenden von hochfesten Stählen und konstruktiven Massnahmen (etwa dünneres Blech mit Aussparungen aber dafür Sicken) ausgeglichen werden.
Arten von Stählen
Nach DIN EN 10020 wird zwischen den zwei Hauptgüteklassen- Qualitätsstahl (QS) und
- Edelstahl (SS)
unterschieden. Die Kurznamen der Stähle sind in der DIN EN 10027 festgelegt.
Die Stahlwerkstoffe werden nach den Legierungselementen, den Gefügebestandteilen und den mechanischen Eigenschaften in Gruppen eingeteilt.
In Abhängigkeit vom Legierungsgehalt wird unterteilt in:
Unlegierte Stähle
Unlegierte Stähle werden in Stahlwerkstoffe, die nicht für eine Wärmebehandlung vorgesehen sind, und in Stähle für eine Wärmebehandlung eingeteilt.
Niedriglegierte Stähle
(Der Gehalt jedes Legierungselementes beträgt < 5%)
Niedriglegierte Stähle haben prinzipiell ähnliche Eigenschaften wie unlegierte Stähle. Technisch wichtig ist ihre wesentlich bessere Eignung zur Beeinflussung der mechanischen Eigenschaften durch Wärmebehandlung und mit speziellen Legierungskombinationen auch die erhöhte Warmfestigkeit.
Hochlegierte Stähle
(Der Gehalt eines der Legierungselemente beträgt mindestens 5%)
Hochlegierte Stähle sind für Sondereigenschaften erforderlich. Zunderbeständigkeit oder besondere physikalische Eigenschaften lassen sich nur durch hochlegierte Stähle erzeugen.
Einteilung nach Anwendungsgebieten
Weitere wichtige Eigenschaften für den Anwender sind die Einsatzbereiche und Verwendungsmöglichkeiten der Stähle. Daher ist auch eine Kennzeichnung sinnvoll, aus denen dies entnommen werden kann:- Allgemeiner Baustahl
- Automatenstahl
- Einsatzstahl
- Vergütungsstahl
- Nitrierstahl
- Tiefziehstahl - Darunter werden diejenigen Stahlsorten zusammengefasst, die zum Weiterverarbeiten durch Tiefziehen geeignet sind. Diese Stähle sind im Allgemeinen sehr weich und dürfen keine ausgeprägte Streckgrenze aufweisen.
- Werkzeugstahl - Wird zur Herstellung von Werkzeugen und Formen verwendet.
- Schnellarbeitsstahl
- Damaszener Stahl - Dieser ist ein Werkstoff für Säbel und ist für seine Flexibilität und Festigkeit bekannt. Damaszener Stahl ist kein Stahl im eigentlichen Sinn, sondern ein Verbundwerkstoff aus verschiedenen Stählen, die durch Feuerschweissen verbunden werden.
- Nichtrostender Stahl (Nirosta) - Diese gibt es als ferritische und austenitische Stähle. Ersterer wird durch Legieren von mindestens zehn Prozent Chrom erhalten. In austenitischen nichtrostenden Stählen ist zusätzlich Nickel legiert. Diese Stähle sind bei Raumtemperatur nichtmagnetisch.
- Säurebeständiger Stahl
Bezeichnung der Stähle
Die Bezeichnung der Stähle ist in DIN EN 10027 definiert.
Bezeichnung nach der Mindeststreckgrenze
Stähle für Stahlbau
Bezeichnung S + Mindeststreckgrenze Weitere Zusätze:-
Garantierte Kerbschlagzähigkeit:
J: 27J, K: 40J, L: 60J
Bei R: 20 °C, 0: 0 °C, 2: -20 °C usw.
- A: Ausscheidungshärtend
- M: thermomechanisch behandelt
- N: Normalisiert (entweder geglüht oder gewalzt)
- Q: Vergütet (quenched)
- G: andere Merkmale
- Weitere Zusätze, die den vorgesehenen Einsatzzweck kennzeichnen, sind möglich.
Stähle für Druckbehälter
Bezeichnung P + Mindeststreckgrenze
Stähle für Leitungsrohre
Bezeichnung L + Mindeststreckgrenze
Maschinenbaustähle
Bezeichnung E + Mindeststreckgrenze
Kaltgewalzte Flacherzeugnisse aus höherfesten Stählen
Bezeichnung H + Mindeststreckgrenze
Flacherzeugnisse zum Kaltumformen
Bezeichnung D.
Weitere
Bezeichnung B, Y, R, T, M
Weiterhin gibt es Stähle, deren Zusammensetzung wichtiger ist als die Mindeststreckgrenze. Für diese wird die Zusammensetzung nach einem definierten Schlüssel angegeben.
Bezeichnung nach der Zusammensetzung
Einsatzstähle und Vergütungsstähle
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C 10, C15 ... C60 ... C n
- C bedeutet der Anteil des Kohlenstoffes in n/100 in %
- Bei einem Kohlenstoffgehalt < 0,25 % ist der Stahl einsatzhärtbar, darüber vergütbar.
(Achtung: bei Stahl gibt es einen Kohlenstoffgehalt von max. 2 % !)
Niedriglegierte Stähle
Bei niedriglegierten Stählen liegt der Anteil an Legierungselementen unter 5 %.
Zum Beispiel steht das Kürzel 15CrNi6 für:
- 15/100 in % C, aber: bei der Ermittlung des Legierungsanteil wird der C-Anteil nicht mitgerechnet!
- Cr und Ni charakterisieren die Legierungselemente
- 6 = 6/Konstante % Cr - in diesem Fall 1,5 %
- Ni hat einen Anteil von unter 1 %
Zur Vorgangsweise: Das Legierungselement mit dem höchsten Anteil an der Legierung steht an erster Stelle, im Falle des Beispiels Cr - diesem wird die erste Zahl zugeordnet, dem zweiten Element die zweite Zahl usw. Kann man keine Zahl zuordnen so ist der Anteil automatisch unter 1 %.
Die Konstanten sind in einer Tabelle fixiert - sie entsteht durch die Zuweisung einer Konstanten zu einem bestimmten Legierungselement (z. B.: bei Cr würde die Konstante 4 sein). Die Konstanten (auch Multiplikatoren genannt) sind 100 für C, N, P und S. (Eselsbrücke zum Merken: Mit 100 PS nach Canstatt) 10 für Al, Cu, Mo, Ta, Ti und V. 4 für Cr, Co, Mn, Ni, Si und W (Eselsbrücke zum Merken: CroCoManNiSiWe, bzw in der Studentenfreundlicheren Version: Chrom konnte man nicht sicher warnehmen. (leider ist dann ein Rechtschreibfehler enthalten), Eine weitere Regel: Man sieht nie 4 weisse Crocodile)
Hochlegierte Stähle
Der Anteil von mindestens einem Legierungselement ist grösser als 5 %
Erklärung anhand des Beispiels X5CrNiMoV18-8-2-
X - Kennzahl für alle hochlegierten Stähle
- 5/100 in % C
- Cr, Ni, Mo, V charakterisieren die Legierungselemente
- 18 % Cr , 8 % Ni, 2 % Mo, unter 1 % V
Die Vorgangsweise ist gleich wie in Gruppe 3 - der Unterschied besteht darin, dass der Anteil in Prozent nicht erst über eine Konstante umgerechnet werden muss, sondern direkt abgelesen werden kann.
Weitere Bezeichnungen
Jedem Stahl ist zusätzlich eine Werkstoffnummer zugeordnet, die ihn eindeutig charakterisiert.
Allgemein ist zu sagen, dass die Bezeichnung der Stähle gegenwärtig zwar eindeutig definiert ist, diese sich aber in den letzten Jahren mehrfach geändert hat. Weiterhin gibt es Markennamen und historisch gewachsene Bezeichnungen (z.B.: St52, V2A, Invar, Nirosta, ...) für bestimmte Stähle, so dass die Benennung der Stähle im Allgemeinen etwas verwirrend erscheint. |
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Wir beraten Sie gerne, nehmen Sie mit uns Kontakt auf.
Wir stehen Ihnen mit grossem Know-How und langjähriger Erfahrung beratend zur Seite. |
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