Unterschied zwischen Stahl mit niedrigem, mittlerem und hohem Kohlenstoffgehalt

Kohlenstoffstahl ist für seine Festigkeit, Haltbarkeit und Erschwinglichkeit bekannt und wird in zahlreichen Anwendungen häufig verwendet. Ganz gleich, ob es sich um die Radmuttern handelt, mit denen die Reifen Ihres Fahrzeugs befestigt werden, oder um die Träger, die die Brücken tragen, auf die Sie stoßen: Kohlenstoffstahl wird häufig verwendet. Darüber hinaus hat es als Werkstoff in der Industrie eine große Bedeutung CNC-Bearbeitung.

Die Klassifizierung von Kohlenstoffstahl basiert typischerweise auf seinem Kohlenstoffgehalt, was zu Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt und Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt führt. Diese Klassifizierungen geben Einblicke in ihre jeweiligen Kohlenstoffzusammensetzungen. Lassen Sie uns nun untersuchen, was diese Klassifizierungen für die Merkmale jedes einzelnen Typs bedeuten, und ihre Unterschiede kennenlernen. In diesem Artikel wird jeder Typ einzeln besprochen, bevor ein Vergleich zwischen ihnen durchgeführt wird.

Unterschied zwischen Stählen mit niedrigem, mittlerem und hohem Kohlenstoffgehalt

Eisen und Kohlenstoff sind die Hauptbestandteile von Stahl, wobei Kohlenstoff eine entscheidende Rolle dabei spielt, der Legierung Festigkeit zu verleihen. Reinem Eisen fehlt es an erheblicher Festigkeit oder Härte, daher ist die Zugabe von Kohlenstoff erforderlich, um diese Eigenschaften im Stahl zu verbessern.

Die Ausgangsform von Eisen, die bei der Stahlproduktion verwendet wird, enthält einen relativ hohen Kohlenstoffgehalt. Der Kohlenstoffgehalt kann bis zu 2,11 TP3T betragen. Dies ist der maximale Kohlenstoffgehalt, der es dem Material ermöglicht, seine Klassifizierung als Stahl beizubehalten.

Dennoch kann Eisen einer weiteren Verarbeitung unterzogen werden, um seinen Kohlenstoffgehalt zu reduzieren. Diese Manipulation des Kohlenstoffgehalts führt zu Veränderungen verschiedener Materialeigenschaften, wie zum Beispiel:

• Festigkeit: Sie bezieht sich auf die Fähigkeit eines Materials, einer Belastung standzuhalten, die anhand seiner Streckgrenze und Zugfestigkeit gemessen wird. Die Streckgrenze stellt das Stadium dar, in dem eine Verformung im Material ohne Bruch auftritt, während die Zugfestigkeit das Spannungsniveau angibt, das erforderlich ist, um das Material zu brechen.
• Duktilität: Sie misst das Ausmaß, in dem ein Material gedehnt oder gedehnt werden kann, ohne spröde zu werden. Diese Eigenschaft wird durch die Dehnung bewertet, die die prozentuale Längenzunahme quantifiziert, die ein Material durchlaufen kann, bevor es den Punkt des Versagens erreicht.
• Härte: Sie bezieht sich auf die Widerstandsfähigkeit eines Materials gegen Verschleiß und seine Fähigkeit, effektiv bearbeitet zu werden. Dieses Merkmal wird häufig anhand von Skalen wie der bewertet Rockwell-Härte Skala oder Brinell-Härteskala.

Der Kohlenstoffgehalt im Stahl wird normalerweise verringert, um ihn in drei Hauptkategorien einzuteilen: Stahl mit niedrigem (oder mildem), mittlerem und hohem Kohlenstoffgehalt.

1. Kohlenstoffarmen Stahl: Diese Art von Stahl zeichnet sich durch einen niedrigen Kohlenstoffgehalt aus, was zu einer hervorragenden Schweißbarkeit, Formbarkeit und Duktilität führt. Es wird häufig in großen Bauwerken wie Brücken und Gebäuden sowie in Drahtprodukten und Autokarosserien eingesetzt. Es ist leicht zu handhaben und wird normalerweise nicht beschädigt Wärmebehandlung.
2. Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt: Im Gegensatz zu Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt enthält Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt einen höheren Anteil an Kohlenstoff und Mangan. Dies führt zu erhöhter Festigkeit und Härte, aber verringerter Duktilität. Es wird häufig in Anwendungen wie bearbeiteten Teilen, Eisenbahnschienen usw. eingesetzt Getriebe. Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt kann untergehen Wärmebehandlung um seine Stärke zu steigern. Das Schweißen von Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt ist schwieriger als das Schweißen von Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt. Es wird besonders für mittelstarke Anwendungen geschätzt.
3. Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt: Diese Kategorie weist den höchsten Kohlenstoffgehalt unter den dreien auf, was zu außergewöhnlicher Festigkeit und Härte führt. Allerdings ist es aufgrund seines hohen Kohlenstoffgehalts tendenziell spröde und schwer zu schweißen. Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt wird häufig im Werkzeugbau wie Bohrern, Gewindebohrern und Hämmern verwendet. Aufgrund seines hohen Kohlenstoffgehalts ist es anfälliger für thermische Risse und schwer zu schweißen.

Der Hauptunterschied zwischen diesen drei Arten von Kohlenstoffstählen liegt in ihrem Kohlenstoffgehalt, was zu Variationen in ihren jeweiligen Eigenschaften führt. Die folgende Tabelle bietet eine Zusammenfassung ihres Kohlenstoffgehalts und der entsprechenden Eigenschaften.

Was ist kohlenstoffarmer Stahl?

Kohlenstoffarmer Stahl, auch Weichstahl genannt, enthält im Vergleich zu anderen Stahlvarianten einen relativ geringeren Kohlenstoffanteil. Typischerweise liegt sein Kohlenstoffgehalt zwischen 0,051 TP3T und 0,321 TP3T, bezogen auf das Gewicht. Folglich weist Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt im Vergleich zu Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt eine geringere Festigkeit, Härte und Sprödigkeit auf, besitzt aber gleichzeitig eine größere Formbarkeit und Duktilität.

Ein wesentlicher Vorteil von Weichstahl ist seine Kosteneffizienz. Aufgrund seines geringeren Bedarfs an Kohlenstoff und anderen Legierungselementen ist er im Allgemeinen kostengünstiger als andere Stahlsorten. Darüber hinaus ist Weichstahl weit verbreiteter und einfacher zu verarbeiten als Stähle mit höherem Kohlenstoffgehalt, was zu seiner Beliebtheit in einer Vielzahl von Anwendungen beiträgt.

Eigenschaften von kohlenstoffarmem Stahl

Während der Schmelzpunkt von kohlenstoffarmem Stahl relativ konstant bleibt, weist jede Sorte leicht unterschiedliche Eigenschaften auf. Wir können jedoch dennoch eine Reihe von Werten bereitstellen, um ein allgemeines Verständnis der Gesamteigenschaften dieses Materials zu vermitteln.

Sorten von kohlenstoffarmem Stahl

Die Vereinigten Staaten erkennen drei Hauptstandards für alle Kohlenstoffstähle an:

• ASTM International: Früher bekannt als American Society for Testing and Materials, ist diese Organisation für die Entwicklung und Veröffentlichung freiwilliger technischer Konsensstandards auf internationaler Ebene verantwortlich.
• AISI: Das American Iron and Steel Institute nimmt eine herausragende Stellung bei der Förderung der Weiterentwicklung und Anwendung neuer Stahl- und Stahlherstellungstechnologien ein.
• SAE: SAE International, ehemals Society of Automotive Engineers, ist eine Organisation, die sich auf die Entwicklung von Standards im Zusammenhang mit der Automobiltechnik konzentriert.

Unter diesen drei ist ASTM der am häufigsten verwendete Standard. Ein spezifischer Standard innerhalb des ASTM-Rahmens ist beispielsweise ASTM A307, der die Anforderungen für Kohlenstoffstahl festlegt Schrauben, Bolzen und Gewindestangen mit einer Zugfestigkeit von 60.000 psi.

Innerhalb dieser Norm gibt es zwei Stufen:

• Klasse A: Diese Sorte eignet sich für allgemeine Anwendungen, die keine hohe Festigkeit erfordern oder nur minimaler Belastung ausgesetzt sind.
• Klasse B: Entwickelt für Anwendungen, bei denen eine höhere Festigkeit erforderlich ist, z. B. Flanschverbindungen in Rohrleitungssystemen.

Standards spielen eine entscheidende Rolle dabei, sicherzustellen, dass Materialien die erforderlichen Leistungskriterien für ihre gewünschten Anwendungen erfüllen. Umgekehrt handelt es sich bei Güteklassen um spezifische Klassifizierungen innerhalb dieser Normen, die die Eigenschaften und Eigenschaften des Materials weiter definieren.

Jede Sorte besitzt einzigartige Eigenschaften, die durch Faktoren wie mechanische Eigenschaften, chemische Zusammensetzung und Wärmebehandlung bestimmt werden. In der folgenden Tabelle sehen Sie beispielsweise denselben Standard – SAE J403 – mit drei verschiedenen Qualitäten, was die Unterschiede im Kohlenstoffgehalt zwischen diesen Qualitäten widerspiegelt.

Die folgende Tabelle fasst einige häufig verwendete Stahlsorten mit niedrigem Kohlenstoffgehalt zusammen:

Arten von kohlenstoffarmem Stahl

Es gibt verschiedene Arten von kohlenstoffarmen Stählen mit jeweils unterschiedlichen Kohlenstoffgehalten. Hier einige Beispiele für verschiedene Typen und ihre jeweiligen Anwendungen:  

Anwendungen von kohlenstoffarmem Stahl

Normalerweise wird kohlenstoffarmer Stahl nur einer minimalen Wärmebehandlung unterzogen und wird üblicherweise bei der Herstellung verschiedener landwirtschaftlicher Maschinen, Bauteilen, Behältern, Kisten und Ofenkörpern verwendet. Dieser Stahltyp wird typischerweise zu Winkelstahl, Kanalstahl, Ich glänze, Stahlrohr, Stahlband oder Stahlplatte.

Hochwertiger kohlenstoffarmer Stahl wird zu dünnen Blechen gewalzt, um daraus tiefgezogene Produkte wie Autokabinen und Motorabdeckungen herzustellen. Darüber hinaus wird es auch zu Stangen für die Herstellung mechanischer Teile mit geringen Festigkeitsanforderungen gewalzt.

Was ist Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt?

Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt enthält typischerweise etwa 0,3 – 0,61 TP3T Kohlenstoffgehalt. Es umfasst überwiegend hochwertigen Kohlenstoffbaustahl sowie einige gewöhnliche Kohlenstoffbaustähle. Diese Stahlsorte wird überwiegend bei der Herstellung verschiedener mechanischer Teile und teilweise auch bei der Konstruktion von Strukturbauteilen verwendet.

Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt weist günstige thermische Verarbeitungs- und Schneideigenschaften auf. Allerdings ist die Schweißleistung schlechter, sodass vor dem Schweißen ein Vorwärmen erforderlich ist. Dieser Stahl weist im Vergleich zu kohlenstoffarmem Stahl eine höhere Festigkeit und Härte auf, jedoch eine geringere Plastizität und Zähigkeit als Weichstahl. Kaltgewalztes oder kaltgezogenes Material kann ohne Wärmebehandlung direkt verwendet werden, kann aber auch einer Wärmebehandlung unterzogen werden. Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt, der abgeschreckt und abgeschreckt wird Temperierung weist insgesamt hervorragende mechanische Eigenschaften auf.

Eigenschaften von Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt

Jede Stahlsorte mit mittlerem Kohlenstoffgehalt verfügt über unterschiedliche Eigenschaften, die sie von anderen Sorten dieser Kategorie unterscheiden. Die folgende Tabelle zeigt eine Reihe von Werten für verschiedene Eigenschaften von Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt.

Sorten von Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt

Produkte aus Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt entsprechen bestimmten Normen, in die verschiedene Qualitäten eingeteilt sind. Nachfolgend finden Sie Beispiele für häufig verwendete Stahlsorten mit mittlerem Kohlenstoffgehalt und die entsprechende Norm, zu der sie gehören:  

Arten von Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt

Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt umfasst mehrere gängige Typen, von denen jeder seine eigenen Anwendungsbereiche hat. Einige Beispiele für Stahlsorten mit mittlerem Kohlenstoffgehalt und ihre jeweiligen Anwendungen sind:  

Anwendungen von Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt

Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt wird üblicherweise bei der Herstellung hochfester beweglicher Komponenten wie Pumpenkolben und Dampf verwendet Turbinenlaufräder, schwere Maschinenschächte, Würmer, Luftkompressoren, Getriebe und mehr. Es wird auch bei der Herstellung von Oberflächenverschleißteilen, Kurbelwellen, Werkzeugmaschine Spindeln, Rollen, Tischwerkzeuge und andere ähnliche Gegenstände.

Was ist kohlenstoffreicher Stahl?

Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt, allgemein bezeichnet als Werkzeugstahlbesitzt einen Kohlenstoffgehalt, der typischerweise zwischen 0,6 und 1,71 TP3T liegt. Diese Stahlvariante ist aufgrund ihres hohen Kohlenstoffgehalts für ihre hervorragende Korrosionsbeständigkeit bekannt. Der erhöhte Kohlenstoffgehalt verleiht dem Stahl eine hohe Zugfestigkeit, Härte und Verschleißfestigkeit, wodurch er sich gut für Anwendungen eignet, die eine überlegene Festigkeit und Verschleißfestigkeit erfordern.

Der höhere Kohlenstoffgehalt macht diese Stähle jedoch spröder und weniger duktil, sodass sie unter bestimmten Umständen anfällig für Risse sind. Das Schweißen von Stählen mit hohem Kohlenstoffgehalt stellt im Vergleich zu Stählen mit niedrigerem Kohlenstoffgehalt zusätzliche Herausforderungen dar, da in der Wärmeeinflusszone ein erhöhtes Risiko für Rissbildung und Sprödigkeit besteht.

Eigenschaften von kohlenstoffreichem Stahl

Aufgrund unterschiedlicher Standards und Qualitäten gibt es keinen einheitlichen Wert, der die Eigenschaften von Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt umfasst. Im Folgenden finden Sie jedoch einen breiten Überblick über die zu erwartenden Eigenschaften.

Sorten von kohlenstoffreichem Stahl

Kohlenstoffstahlsorten werden in bestimmte Normen eingeteilt. Nachfolgend sind einige der am häufigsten verwendeten Kohlenstoffstahlsorten aufgeführt:

Arten von Kohlenstoffstahl

Diese Tabelle enthält Arten und Anwendungen von Kohlenstoffstahl:

Anwendungen von kohlenstoffreichem Stahl

Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt wird überwiegend in Anwendungen verwendet, die eine außergewöhnliche Haltbarkeit und Verschleißfestigkeit erfordern. Dazu gehört auch die Herstellung von Messer- oder Sägeblättern, bei denen die Zähigkeit keine wesentliche Rolle spielt, da diese Komponenten keinen starken Stößen ausgesetzt sind, die zum Bruch führen können. Im Gegensatz dazu erfordern Strukturbauteile wie I-Träger, die aus Materialien mit mittlerem oder niedrigem Kohlenstoffgehalt bestehen, unterschiedliche Eigenschaften, um den Belastungen und Stößen standzuhalten, denen sie ausgesetzt sein können.

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Fazit

Jede Kohlenstoffstahlsorte – niedrig, mittel und hoch – verfügt über einzigartige Eigenschaften, die sie für verschiedene Anwendungen geeignet machen, abhängig von ihren spezifischen Eigenschaften und Schweißanforderungen.

Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt gilt aufgrund seiner relativ hohen Duktilität, die für ausreichende Festigkeit sorgt, allgemein als die am besten schweißbare Sorte. Dies macht es zur idealen Wahl für Strukturbauteile wie I-Träger oder ähnliche tragende Strukturen, die eine Kombination aus Festigkeit und Formbarkeit in einem einzigen Material erfordern.

Andererseits bieten Stähle mit mittlerem und hohem Kohlenstoffgehalt eine verbesserte Härte und Festigkeit, weisen jedoch im Vergleich zu Stählen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt eine schwache Formbarkeit und Zähigkeit auf. Diese Eigenschaften eignen sich gut für Anwendungen, die eine hervorragende Verschleißfestigkeit erfordern, wie z. B. Werkzeuge wie Sägeblätter und Messer, die von einem abrasiven Verschleißschutz profitieren.

Das Verständnis des Verhaltens jeder Sorte während des Herstellungsprozesses ist entscheidend für die Auswahl der geeigneten Sorte für Ihre spezifische Anwendung. Ich suche Rat bei Fachleuten, wie z. B. den Experten von Runsom-Präzision die Maßanfertigungen anbieten CNC-BearbeitungsdiensteWir stellen sicher, dass Sie professionelle Vorschläge zur Materialauswahl und eine ganzheitliche Lösung für Ihre Projekte erhalten. Erhalten Sie ein sofortiges Angebot um Ihr Projekt jetzt zu starten!

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