Was ist hochfester Stahl?
Hochfeste Stähle sind Stähle mit höherer Zugfestigkeit und besserer Schweißbarkeit als gewöhnliche Stähle.
Sie sind Stahlbleche mit einer Zugfestigkeit von etwa 500 bis 1000 Megapascal und einer Streckgrenze von 300 Megapascal oder mehr. Er wird auch als niedrig legierter hochfester Stahl bezeichnet. Zu den hochfesten Stählen gehören mischkristall- und ausscheidungsgehärtete Stahlbleche, die durch die Zugabe von Elementen wie Kohlenstoff, Nickel, Silizium und Mangan verfestigt werden sowie Stahlbleche mit Verbundstruktur, die durch Abschrecken nach dem Pressformen verfestigt werden.
Hochfeste Sthle haben eine ausgezeichnete Festigkeit und selbst wenn sie dünner gemacht werden, ist es einfach, eine Festigkeit zu gewährleisten, die der von normalem Stahl entspricht. Infolgedessen kann die Menge des verwendeten Stahls und das Gewicht reduziert werden. Wenn leichtere Stahlwerkstoffe für mobile Fahrzeuge wie normale Autos und Arbeitsfahrzeuge verwendet werden, kann der Kraftstoffverbrauch verbessert und die Wirtschaftlichkeit erhöht werden.
Anwendungen von hochfestem Stahl
Hochfeste Stähle weisen eine hohe Korrosionsbeständigkeit auf und sind selbst in Umgebungen, die Regen und Wind ausgesetzt sind wie z. B. Gebäude im Freien, rostbeständig. Daher wird er häufig in Öltanks und Hydraulikleitungen für den Transport von Flüssigkeiten sowie als Stahlmaterial für schwimmende Strukturen und Brücken im Meer und in Flüssen verwendet.
Hochfeste Stähle werden auch durch Abschrecken und Glühen von hochfesten Stählen der 60-kg-Klasse und darüber hergestellt. Aufgrund ihres hohen Streckgrenzenverhältnisses und ihrer ausgezeichneten Schweißbarkeit können vergütete hochfeste Stähle in großem Umfang für Hochdruckbehälter, Brücken und das Bauwesen verwendet werden. Geschweißter hochfester Stahl wird z. B. häufig für Brücken verwendet.
Darüber hinaus wird hochfester Stahl in einer Vielzahl anderer Bereiche verwendet wie z. B. in Industriemaschinen, Schwermaschinen, Fahrzeugen, Stadtgastanks, Flüssiggaslagertanks und im Schiffbau.
Funktionsweise von hochfestem Stahl
Hochfester Stahl wird im Englischen als high tensile strength steel und daher auch als hochzugfester Stahl bezeichnet.
Die Festigkeit von Stahl nimmt mit steigendem Kohlenstoffgehalt zu, die Schweißbarkeit nimmt jedoch tendenziell ab. Wenn man den Kohlenstoffgehalt unter 0,2 % hält und geringe Mengen Mangan, Silizium, Chrom, Molybdän, Vanadium, Titan, Niob und Bor hinzufügt, ist es daher möglich, hochfeste Stähle herzustellen, die sich durch hohe Zähigkeit und gute Schweißbarkeit auszeichnen.
Der Zusatz von Silizium als Legierungselement erhöht die Festigkeit, ohne die Zähigkeit und Duktilität zu beeinträchtigen. Härte und Festigkeit können durch Mangan erhöht werden, und die Zähigkeit kann durch Titan verbessert werden. Der Zusatz von Vanadium verringert die Verschleißfestigkeit. Durch die Zugabe von Legierungselementen und die Zusammensetzung der Verbindungen sowie durch Fortschritte in der Wärmebehandlungstechnik lassen sich verstärkte Stähle herstellen.
Arten von hochfesten Stählen
Für allgemeinen Walzstahl ist nur die Zugfestigkeit spezifiziert, mit einer garantierten Zugfestigkeit von 400 Megapascal für SS400-Material. Die Definition von hochfestem Stahl ist jedoch von Land zu Land und von Stahlhersteller zu Stahlhersteller unterschiedlich. Hochfeste Stähle sind Baustähle mit ausgezeichneter Schweißbarkeit, Verarbeitbarkeit, Kerbschlagzähigkeit und Korrosionsbeständigkeit.
Ultrahochfeste Stähle sind Stähle mit einer Zugfestigkeit von 1000 Megapascal (1 Gigapascal) oder mehr. Im Allgemeinen werden Zugfestigkeiten von etwa 1000 Megapascal oder weniger als hochfeste Stähle bezeichnet, solche zwischen 1000 und 1300 Megapascal als zähe Stähle und solche über 1300 Megapascal als extrastarke Stähle.
Auswahl von hochfesten Stählen
Die Verwendung hochfester Stähle ermöglicht es, die Dicke von Bauteilen zu verringern, was in Bezug auf Gewicht und Platzbedarf äußerst vorteilhaft ist. Allerdings besteht bei der Verwendung hochfester Stähle auch die Gefahr der Korrosion. Um diesen Nachteil auszugleichen, werden hochfesten Stähle wie den witterungsbeständigen und seewasserbeständigen Stählen Phosphor, Kupfer und Chrom zugesetzt.
Hochfeste Stähle sind selbst sehr stabil und werden bei Erwärmung nicht beschädigt. Sie sind außerdem sehr dehnbar und lassen sich nicht nur heiß, sondern auch kalt gut verarbeiten. Darüber hinaus ist der Kohlenstoffgehalt im Vergleich zu konventionellen Stählen niedrig und die Härtung durch Wärmeeinwirkung beim Schweißen ist geringer.
Hochfeste Stähle sind nicht vergütete Stähle, deren Festigkeit durch Zugabe von Legierungselementen erhöht werden kann und die kostengünstig hergestellt werden können. Es handelt sich auch um einen Werkstoff mit erheblichen wirtschaftlichen Vorteilen, da er selbst weniger Material benötigt, um verwendet zu werden.