Was ist Stahl?
Stahl ist ein Oberbegriff für Stahlwerkstoffe, die hauptsächlich aus Eisen bestehen und in allen Industriezweigen verwendet werden.
Kein Stahlelement besteht zu 100 % aus Eisen und chemische Komponenten wie Kohlenstoff, Stickstoff und Chrom werden dem Stahl zugesetzt, um ihm Festigkeit, Verschleißfestigkeit und Temperaturbeständigkeit zu verleihen. Zu den gebräuchlichen Stahlelementen gehören SS (gewalzter Stahl für allgemeine Konstruktionszwecke), SN (gewalzter Stahl für Baukonstruktionen) und SM (gewalzter Stahl für geschweißte Konstruktionen). Rostfreier Stahl, bei dem dem Eisen mindestens 10,5 % Chrom zugesetzt wird, zeichnet sich durch seine hohe Rostbeständigkeit aus.
Anwendungen von Stahl
Stahle werden in vielen bekannten Produkten wie Haushaltsgeräten und Automobilen verwendet. An Stahlwerkstoffe werden unterschiedliche Anforderungen in Bezug auf Festigkeit, Temperatur, Leitfähigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Verschleißfestigkeit, Bearbeitbarkeit, Zähigkeit usw. gestellt. Die Herstellung von Stahlwerkstoffen wird durch die Verarbeitungsmethoden, das Verhältnis der dem Stahl zugesetzten chemischen Komponenten und die Wärmebehandlung auf diese Anforderungen abgestimmt.
Bei der Herstellung von Stahlsteinen durch die Hersteller von Metallwerkstoffen werden diese zu Stabformen wie H-Stahl, I-Stahl und C-Stahl geformt, die dann als Werkstoffformate verkauft werden. Diese werden als Baumaterial für Brücken verwendet. Darüber hinaus gibt es auch rohrförmige Formen und Stahllamellen in Plattenform, die als dünne Bleche, z. B. für Aufzugswände, verwendet werden.
Eigenschaften von Stahl-Werkstoffen
Die im Stahl enthaltenen Chemikalien setzen sich aus den folgenden fünf Elementen zusammen:
1. Kohlenstoff (C)
Der Zusatz von Kohlenstoff erhöht die Zugfestigkeit und die Härte, was wiederum die Festigkeit des Stahls erhöht. Er verbessert auch die Härtbarkeit, aber übermäßige Zusätze können zu einer Verringerung der Zähigkeit führen.
2. Silizium (Si)
Wird Metallen als Desoxidationsmittel zugesetzt, kann es die Streckgrenze und die Zugfestigkeit erhöhen, ohne die Zähigkeit oder das Dehnungsvermögen zu beeinträchtigen. Ein übermäßiger Zusatz kann jedoch zu Sprödbruch (Versprödung) führen.
3. Mangan (Mn)
Als Entschwefelungsmittel zugesetzt, bewirkt es durch Verbesserung der Härtbarkeit eine Erhöhung der Streckgrenze und der Zugfestigkeit ohne Beeinträchtigung der Zähigkeit.
4. Phosphor (P)
Dieser Stoff wird als Verunreinigung behandelt, die bei der Raffination von Stählen entsteht,# und ist für die Verringerung der Zähigkeit und der Zugfestigkeit verantwortlich. Andererseits verbessert er die Bearbeitbarkeit, aber grundsätzlich sollte sein Gehalt so gering wie möglich gehalten werden.
5. Schwefel (S)
Wie Phosphor wird auch Schwefel als Verunreinigung behandelt, die die Festigkeit und Schweißbarkeit herabsetzt, daher sollte sein Gehalt im Allgemeinen so niedrig wie möglich gehalten werden. Andererseits wirkt er in Verbindung mit Mangan als Spanbrecher, der fadenförmige Späne in angemessenem Umfang aufbricht. Daher kann es in angemessenen Mengen zugesetzt werden, um die Bearbeitbarkeit zu verbessern.
Diese fünf Elemente werden zusammen als die fünf Elemente des Stahls bezeichnet: Ein deutlich zu hoher Gehalt an einem Element wirkt sich negativ auf die Festigkeit aus, so dass das Gleichgewicht des Gehalts je nach Verwendungszweck des Stahls angepasst wird, um den richtigen Stahl für den richtigen Werkstoff zu veredeln. Die Eigenschaften von Stahlelementen hängen auch davon ab, wie sie wärmebehandelt werden, so dass Anpassungen erforderlich sind, um die Eigenschaften nach der Wärmebehandlung zu berücksichtigen.
Arten von Stählen
Die folgenden drei Stahlsorten sind typische Beispiele für die Eigenschaften von Stahlelementen:
1. Allgemeiner gewalzter Baustahl (SS-Stahl)
Bei den vier Stahlsorten SS330, SS400, SS490 und SS540 stellen die Zahlen die untere Grenze der Zugfestigkeit dar. Die chemische Zusammensetzung wird durch den Gehalt an C, Mn, P und S bestimmt. SS400 ist der am weitesten verbreitete und am häufigsten verwendete Stahl.
2. Gewalzter Stahl für Baukonstruktionen (SN-Material)
Bei den fünf Stahlarten SN400A, B, C und SN490B, C handelt es sich um Konstruktionswerkstoff für das Bauwesen mit definierten Indikatoren für Erdbebensicherheit und Schweißbarkeit. Um das plastische Verformungsvermögen zu gewährleisten, werden das Streckverhältnis und die Obergrenze der Streckgrenze festgelegt.
3. Gewalzter Stahl für geschweißte Konstruktionen (SM-Werkstoffe)
11 Arten von SM-Werkstoffen haben definierte chemische Zusammensetzungen von C, Si, Mn, P und S. SM-Werkstoffe werden als beruhigte Stähle (oder halbberuhigte Stähle) bezeichnet und zeichnen sich im Vergleich zu SS-Werkstoffen durch ihren geringeren Sauerstoffgehalt aus.