Stahl: Eigenschaften, Kennzeichnungen, GOST-Normen und Stahlsorten

Stahl, als eines der am häufigsten vorkommenden Metalle, hat heute die breiteste Anwendung gefunden. Verarbeitung und Schneiden Dieses Material ist eine Aufgabe, die mit den unterschiedlichsten Werkzeugen und Technologien gelöst werden kann. Eigenschaften von Stahl ermöglichen eine präzise und schnelle Bearbeitung durch folgende Bearbeitungsarten:

• mechanisches Schneiden;
• Wasserstrahl;
• Argon-Lichtbogen;
• Lichtbogen;
• Gas;
• Plasma;
• Laser.

Je nach Stahlsorten und die gewünschten Ergebnisse erzielen, verwenden Sie die am besten geeignete Metallverarbeitungstechnologie.

Eigenschaften von Stahl

Es gibt vier Hauptindikatorenbereiche, die Stahl und seine Legierungen unterscheiden.

Zu diesen Bereichen gehören:

• chemische Eigenschaften von Stahl;
• technologisch;
• mechanische Eigenschaften von Stahl;
• magnetische Eigenschaften von Stahl.

Lassen Sie uns nun über jeden einzelnen Punkt im Detail sprechen.

Chemische Eigenschaften von Stahl

• Oxidierbarkeit. Dies ist ein Maß für die Fähigkeit, sich mit Sauerstoff zu verbinden. Die Oxidation nimmt mit steigender Metalltemperatur zu. Kohlenstoffarme Stähle oxidieren bei Kontakt mit Wasser oder feuchter Luft zu Rost (Eisenoxiden).
• Korrosionsbeständigkeit. Dies bedeutet dementsprechend, dass die Substanz keine chemischen Reaktionen eingeht und nicht oxidiert. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass diese Eigenschaft nicht bei allen Stahllegierungen vorhanden ist und eher für außergewöhnliche Sorten charakteristisch ist.
• Hitzebeständigkeit. Hitzebeständigkeit charakterisiert die Fähigkeit eines Materials, unter dem Einfluss hoher Temperaturen nicht zu oxidieren und keinen Zunder zu bilden;
• Hitzebeständigkeit. Die Hitzebeständigkeit bestimmt die Fähigkeit einer Legierung, ihre Festigkeit bei hohen Temperaturen beizubehalten. Dadurch kann Stahl zur Herstellung von Komponenten und Mechanismen verwendet werden, die thermischer Belastung ausgesetzt sind.

Technologische Eigenschaften von Stahl

Die technologischen Eigenschaften von Stahl spiegeln die Fähigkeit eines Metalls oder einer Legierung wider, verschiedene Arten der Verarbeitung zu durchlaufen. Dazu gehören:

• Bearbeitbarkeit. Alle Stähle lassen sich recht einfach bearbeiten, sowohl von Hand (mit einer Metallsäge, einem Meißel oder einer Feile) als auch mit Werkzeugmaschinen (Bohren, Drehen oder Fräsen).
• Formbarkeit. Diese Eigenschaft wird beim Walzen, Schmieden und Stanzen berücksichtigt. Stahl weist beim Erhitzen eine relativ gute Formbarkeit auf.
• Schweißbarkeit. Dieses Verfahren ist auf alle Stahlsorten anwendbar.
• Fließfähigkeit. Diese Eigenschaft ist für die Herstellung von Halbzeugen – Gussteilen, die Fertigteilen ähneln und nur geringfügig nachbearbeitet werden müssen – von entscheidender Bedeutung.
• Härtbarkeit. Die Härtbarkeit hängt von der Größe der Teile und Produkte sowie der chemischen Zusammensetzung des Stahls ab. Um die Härtbarkeit zu erhöhen, werden dem Stahl Legierungsbestandteile wie Chrom und Wolfram zugesetzt.
• Verschleißfestigkeit. Um die Verschleißfestigkeit zu erhöhen, werden Reibteile (Zahnräder) einer Wärmebehandlung (Härten) und einer chemisch-thermischen Behandlung (Aufkohlen, Nitrieren) unterzogen. Zu diesem Zweck werden dem Stahl Legierungselemente wie Mangan und Silizium zugesetzt.
• Korrosionsbeständigkeit. Um diese Beständigkeit zu erhöhen, werden dem Stahl Nickel, Chrom und Titan zugesetzt, wodurch sogenannte rostfreie Stähle entstehen.

Mechanische Eigenschaften von Stahl

• Stärke. Die Fähigkeit eines Metalls, erheblichen äußeren Belastungen standzuhalten. Diese Eigenschaft wird durch seine Streckgrenze und Zugfestigkeit charakterisiert.
  • Zugfestigkeit. Die maximale mechanische Spannung, oberhalb derer Stahl versagt.
  • Streckgrenze. Dieser Parameter zeigt die mechanische Spannung an, oberhalb derer sich das Material im Leerlauf weiter ausdehnt.
• Plastik. Die Fähigkeit, unter Belastung die Form zu ändern und sie bei Entlastung beizubehalten. Sie wird durch die relative Dehnung und den Biegewinkel quantifiziert;
• Schlagzähigkeit. Die Fähigkeit eines Metalls, dynamischen Belastungen standzuhalten. Diese Eigenschaft wird quantitativ anhand der zum Brechen einer Probe erforderlichen Arbeit geteilt durch ihre Querschnittsfläche bewertet.
• Härte. Die Fähigkeit, dem Aufprall fester Gegenstände zu widerstehen. Quantitativ charakterisiert durch die Belastung pro Fläche der Vertiefung beim Drücken mit einer Diamantpyramide (Vickers-Methode) oder einer Stahlkugel (Brinell-Methode).

Magnetische Eigenschaften von Stahl

Bekanntlich sind fast alle Stähle (mit Ausnahme einiger rostfreier Stähle) magnetisch.

Es sollte gleich gesagt werden, dass Edelstahl tatsächlich magnetisch ist.

Nicht jeder Edelstahl ist magnetisch, aber er ist magnetisch. Eine definitive Aussage dazu gibt es nicht, da die magnetischen Eigenschaften von Legierungen durch die Eigenschaften ihrer Strukturbestandteile bestimmt werden. Daher kann eine Edelstahlsorte einen Magneten erfolgreich anziehen, während eine andere völlig neutral ist. Wie funktioniert das also?

Es kommt auf die strukturelle Zusammensetzung an.

Martensit ist aus Sicht der magnetischen Eigenschaften ein reiner Ferromagnet.

Ferrit kann zwei Modifikationen aufweisen. Bei Temperaturen unterhalb des Curiepunkts ist er wie Martensit ferromagnetisch. Hochtemperatur-Delta-Ferrit ist paramagnetisch.

Korrosionsbeständige Stähle, deren Struktur aus Martensit besteht, sind magnetische Edelstähle. Diese Legierungen reagieren wie gewöhnlicher Kohlenstoffstahl auf Magnete. Ferritische oder ferritisch-martensitische Stähle können je nach Verhältnis ihrer Phasenkomponenten unterschiedliche Eigenschaften aufweisen, sind aber meist ferromagnetisch.

Aus diesem Grund gelten Chrom und einige Chrom-Nickel-Edelstahllegierungen als magnetisch.

Zu den nichtmagnetischen Legierungen zählen Chrom-Nickel- und Chrom-Mangan-Nickel-Stähle.

Ob es sich bei dem Stahl um echten Edelstahl handelt, lässt sich ganz einfach feststellen. Reinigen Sie die Oberfläche, bis sie glänzt, und tragen Sie anschließend zwei bis drei Tropfen einer konzentrierten Kupfersulfatlösung auf und reiben Sie sie ein. Ist die Kupferschicht durchscheinend (das Sulfat wird zu einer Kupferschicht), handelt es sich nicht um Edelstahl. Sind keine Veränderungen oder Einwirkungen erkennbar, handelt es sich um echten Edelstahl.

Es ist wichtig zu beachten, dass es unmöglich ist, zu Hause festzustellen, ob Edelstahl lebensmittelecht ist.

Daher sollten Sie für Küchenutensilien keine ungeprüften Metalle verwenden.

Etwas mehr über die Eigenschaften von Stählen

Die weit verbreitete Verwendung von Metall ist auf eine Reihe vorteilhafter Eigenschaften zurückzuführen. Dazu gehören die folgenden: Eigenschaften von Stahl:

• Spezifische Wärmekapazität bei 20 °C: 462 J/(kg °C) (110 cal/(kg °C));
• Dichte: 7700-7900 kg/m³;
• Schmelzpunkt: 1450-1520 °C;
• Spezifisches Gewicht: 75500–77500 N/m³ (7700–7900 kgf/m³ im MKGSS-System);
• Spezifische Schmelzwärme: 84 kJ/kg (20 kcal/kg, 23 W h/kg);
• Der Wärmeleitfähigkeitskoeffizient variiert je nach Stahlsorte und Verunreinigungen in seiner Zusammensetzung und kann zwischen 15,5 W/(m K) und 54,4 W/(m K) liegen;
• Der thermische Längenausdehnungskoeffizient liegt im Bereich von 11,9 · 10^-6 1/⁰Von 11,0 bis 10^-6 1/⁰C und hängt von der Marke und den zusätzlichen Komponenten der Legierung ab.

Die Zugfestigkeit wird für jede Stahlsorte separat bestimmt und weist die folgenden Indikatoren auf:

• Strukturell 373–412 MPa;
• Silizium-Chrom-Mangan, verwendet bei der Herstellung von Werkzeugen 1,52 GPa;
• Kohlenstofftechnik 314–785 MPa;
• Schiene 690-785 MPa.

Auch die Eigenschaften des Werkstoffes verändern sich je nach Kohlenstoffgehalt. Es gibt Stahlsorten:

• kohlenstoffarm (weniger als 0,25% Kohlenstoff);
• mittlerer Kohlenstoffgehalt (0,3 – 0,55% Kohlenstoff);
• kohlenstoffreich (0,6 – 2% Kohlenstoff).

Um die Verwendbarkeit des Stahls zu erhöhen, wird eine Legierung eingesetzt – die Zugabe von Metallen zur Stahlschmelze verändert die Eigenschaften der Legierung (Erhöhung der mechanischen Festigkeit, der elektrischen Leitfähigkeit, der Korrosionsbeständigkeit sowie der magnetischen und thermischen Leitfähigkeit). Als Legierungsmetalle werden Molybdän, Aluminium, Chrom, Nickel und eine Reihe anderer verwendet. Man unterscheidet: Stahlsorten legiert:

• Niedriglegiert – Einschlüsse von Legierungsmetallen nicht mehr als 4%;
• Mittellegiert – Legierungsmetalle machen nicht mehr als 11%-Einschlüsse aus;
• Hochlegiert – mehr als 11%.

Stahlsorten

Stahlkennzeichnung nach GOST wird durch Buchstabenbezeichnung erzeugt. Dank der Ordnung der Bezeichnungsregeln ist es möglich, zu wissen und zu lesen Stahlmarkierungen Es ist keine schwierige Aufgabe mit solchen Bezeichnungen. Es gibt eine Reihe etablierter Bezeichnungen, die verwendet werden Markierung Stahl Von GOST:

• H – Nickel;
• M – Molybdän;
• T – Titan;
• X – Chrom;
• K – Kobalt;
• B – Wolfram;
• T – Titan;
• D – Kupfer;
• G – Mangan;
• C – Silizium;
• F – Vanadium;
• R – Bor;
• A – Stickstoff;
• B – Niob;
• E – Selen;
• C – Zirkonium;
• U – Aluminium;
• Ч – bedeutet das Vorhandensein von Seltenerdmetallen.

Zur Bezeichnung verschiedener Typen je nach Zusammensetzung und Verwendungszweck des Stahls werden folgende Buchstabenbezeichnungen verwendet:

• PS – halbwegs ruhig;
• KP – kochend;
• SP – ruhig.

Dementsprechend können wir durch die Betrachtung der oben genannten Bezeichnungen in der Legierungskennzeichnung deren Zusammensetzung bestimmen und verstehen, um welche Art von Material es sich handelt.

Eine gute Hilfe wäre der Stahlanreißtisch