Eisenwerkstoffe, Legierungen Was sollen Sie mitnehmen?

Größe: px

Ab Seite anzeigen:

Download "Eisenwerkstoffe, Legierungen Was sollen Sie mitnehmen?"

Curt Bach
vor 5 Jahren
Abrufe

1 Was sollen Sie mitnehmen? Was ist Stahl, Qualitätsstahl und Edelstahl? Eisenbegleiter und Legierungselemente Wirkung von Kohlenstoff Welche Legierungselemente haben welche Wirkung? Grober Überblick über die Stahlsorten G. Kalinka NUR FÜR LEHRZWECKE!

2 Definition Stahl Definition Nach der klassischen Definition ist Stahl eine Eisen- Kohlenstoff-Legierung, die weniger als 2,06 % (Masse) Kohlenstoff enthält (Ausnahme: Kaltarbeitsstähle). 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. Chemisch betrachtet handelt es sich bei dem Werkstoff Stahl um eine Legierung aus Eisen und Eisencarbid. Die einfachste Definition ist aber wohl folgende: Jedes Eisen, welches ohne Zugabe anderer Stoffe schmiedbar ist, kann man als Stahl bezeichnen. Bei höheren Anteilen von Kohlenstoff spricht man von Gusseisen. G. Kalinka NUR FÜR LEHRZWECKE!

3 Eisen-Kohlenstoff-Legierung Oberfläche durch Diffusion angereichert Vergüten: Härten+Anlassen G. Kalinka NUR FÜR LEHRZWECKE! 3

4 Was sind Stahlbegleiter G. Kalinka NUR FÜR LEHRZWECKE! 4

5 Wirkung von Stahlbegleitern (=Eisenbegleiter) G. Kalinka NUR FÜR LEHRZWECKE! 5

6 Legierungselemente, Unterschied zu Eisenbegleitern G. Kalinka NUR FÜR LEHRZWECKE! 6

7 Durch welche Mechanismen wirken Legierungselemente G. Kalinka NUR FÜR LEHRZWECKE! 7

8 Durch welche Mechanismen wirken Legierungselemente G. Kalinka NUR FÜR LEHRZWECKE! 8

9 Änderung der Streckgrenze bei Erhöhung der Legierungsanteile G. Kalinka NUR FÜR LEHRZWECKE! 9

10 Qualitative Übersicht: Wirkung von Legierungselementen G. Kalinka NUR FÜR LEHRZWECKE! 10

11 Überblick: Welche Stahlsorte wofür? G. Kalinka NUR FÜR LEHRZWECKE! 11

12 Baustahl mit höherer Festigkeit G. Kalinka NUR FÜR LEHRZWECKE! 12

13 Stähle für besondere Anwendungen G. Kalinka NUR FÜR LEHRZWECKE! 13

14 Stähle für besondere Fertigungsverfahren (Erklärung Einsatzstahl s. nächste Seite) G. Kalinka NUR FÜR LEHRZWECKE! 14

15 Was ist Edelstahl wirklich? Edelstahl (nach EN 10020) ist eine Bezeichnung für legierte oder unlegierte Stähle mit besonderem Reinheitsgrad, zum Beispiel Stähle, deren Schwefel- und Phosphorgehalt (sog. Eisenbegleiter) 0,025 % nicht übersteigt. Häufig sind danach weitere Wärmebehandlungen (z. B. Vergüten) vorgesehen. Die alleinige Begriffsdefinition, ein Edelstahl sei ein chemisch besonders reiner, rostfreier oder nichtrostender Stahl, ist ungenau bzw. falsch. Ein Edelstahl muss nicht zwangsläufig den Anforderungen eines nichtrostenden Stahls entsprechen. Trotzdem werden im Alltag häufig nur rostfreie Stähle als Edelstähle bezeichnet. Ebenso muss ein rostfreier Stahl nicht unbedingt auch ein Edelstahl sein. Der Legierungsbestandteil- Anteil der verschiedenen Sorten Edelstahl (niedrig- oder hochlegiert) ist jedoch genauestens definiert. G. Kalinka NUR FÜR LEHRZWECKE! 15

Was sind Einsatzstähle Zu den Einsatzstählen gehören die unlegierten und niedriglegierten Stähle bis zu einem maximalen Kohlenstoffgehalt von 0,20 %.

16 Was sind Einsatzstähle Zu den Einsatzstählen gehören die unlegierten und niedriglegierten Stähle bis zu einem maximalen Kohlenstoffgehalt von 0,20 %. Da Einsatzstähle zu wenig Kohlenstoff aufweisen, um beim martensitischen Härten nennenswerte Festigkeitssteigerungen zu erzeugen, werden diese in eine kohlenstoffhaltige Atmosphäre "eingesetzt" und hierzu auf Temperaturen zwischen 880 C und 1050 C erhitzt (geglüht). Das kohlenstoffhaltige Mittel wird in einem festen, flüssigen oder gasförmigen Aggregatzustand zugesetzt. Bei den hohen Temperaturen diffundiert der Kohlenstoff von außen in die Randschicht des Stahls ein (je nach Aufkohlungsmittel 0,1 0,3 mm je Stunde, stark abhängig von der Temperatur) und erhöht den Kohlenstoffanteil der Randschicht auf etwa 0,8 %, so dass die Härtung an der Oberfläche des Bauteils effektiver wird als im Inneren. Das Ergebnis ist ein Bauteil, das im Inneren eine hohe Zähigkeit und auf der Oberfläche erheblich größere Härte und somit eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Verschleiß aufweist. G. Kalinka NUR FÜR LEHRZWECKE! 16

17 Stähle für besondere Bauteile G. Kalinka NUR FÜR LEHRZWECKE! 17

18 Stähle für Werkzeuge G. Kalinka NUR FÜR LEHRZWECKE! 18

19 Guss G. Kalinka NUR FÜR LEHRZWECKE! 19

20 Kontrollfragen (Einfache) Definition von Stahl? Welches sind die typischen Eisenbegleiter? Wie entfernt man sie? Welches sind typische unerwünschte Eigenschaften? Was sind Legierungselemente? Unterschiede zu Eisenbegleitern? Nennen Sie 5 häufige Legierungselemente Welches sind typische Wirkungen von LE innerhalb der Gefüge? Welche typische Wirkungen auf äußere Werkstoffeigenschaften haben Legierungszusätze? Positive Eigenschaften von Stahlguss? Verwendungsbeispiele? Negative Eigenschaften? Was ist Edelstahl? Was Vergütungsstahl? Was Einsatzstahl? G. Kalinka NUR FÜR LEHRZWECKE! 20

Ähnliche Dokumente

Stahl - Sorten, Verwendung, Bezeichnung. Was sollen Sie mitnehmen?

Stahl - Sorten, Verwendung, Bezeichnung. Was sollen Sie mitnehmen? Was sollen Sie mitnehmen? (Grob-)Unterteilung der Stahlsorten Kennzeichnung Eisenwerkstoffe mit KURZNAMEN nach Verwendung nach Zusammensetzung Bezeichung Stahlguss Bezeichung Nichteisenmetalle G. Kalinka