4 Arten von Stahl: Was sind ihre Unterschiede?

Verschiedene Arten von Stahl

Die Formbarkeit des Stahls in verschiedene Typen durch Variation seiner Zusammensetzung verbessert seine Vielseitigkeit weiter. Verschiedene Stahlsorten verleihen ihm spezifische Eigenschaften, die für eine bestimmte Anwendung geeignet sind.

Hier sind die vier wichtigsten Stahlsorten aufgeführt:

1. Kohlenstoffstahl

Kohlenstoffstahl wird so genannt, weil er einen höheren Kohlenstoffgehalt hat. Er enthält mehr C und nur minimale Spuren anderer Elemente, was Kohlenstoffstahl einfach, aber sehr haltbar macht.

Im Allgemeinen halten viele Menschen Kohlenstoffstahl für die stärkste Stahlsorte. Aus diesem Grund wird dieser Stahl für Bauteile verwendet, die besonders robust sein müssen. Einige Anwendungen von Kohlenstoffstahl sind Schneidwerkzeuge, Kochgeschirr, Gussstücke und schwere Maschinen. Heute entfallen auf Kohlenstoffstahl 90% der gesamten weltweiten Stahlproduktion. In den USA entfallen etwa 85% der gesamten Stahlproduktion auf Kohlenstoffstahl.

Obwohl Kohlenstoffstahl oft mit Gusseisen verwechselt wird, sind sie dennoch unterschiedlich. Kohlenstoffstahl hat mehr oder weniger 1% Kohlenstoff, überschreitet aber nie die 2%-Schwelle. Im Gegensatz dazu enthält Gusseisen einen höheren Kohlenstoffgehalt von 2% bis 3,5% Gewicht. Der höhere Kohlenstoffgehalt in Gusseisen führt zu einer gröberen Körnung und Sprödigkeit.

Arten von Kohlenstoffstahl

Kohlenstoffstahl wird auf der Grundlage seines Gesamtkohlenstoffgehalts in drei Untertypen eingeteilt. Diese Sorten dienen unterschiedlichen Zwecken und haben unterschiedliche Eigenschaften.

• Kohlenstoffarm: Stähle mit niedrigem Kohlenstoffgehalt werden auch als Weichstahl bezeichnet. Sie enthalten bis zu 0,30% Kohlenstoff. Dieser niedrigere Kohlenstoffgehalt macht Baustahl dehnbar und formbar. Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt ist der billigste und wird am häufigsten für Rohre, Konservendosen und Drähte verwendet.
• Mittlerer Kohlenstoff: Fügt man 0,31% bis 0,60% Kohlenstoff hinzu, erhält man Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt. Diese Unterart enthält manchmal Mangan mit einem Gewichtsanteil zwischen 0,6% und 1,65%. Mit einem höheren Kohlenstoffanteil sind Stähle mit mittlerem Kohlenstoffgehalt weniger dehnbar und fester als Stähle mit niedrigem Kohlenstoffgehalt. Sie werden für die Herstellung von Kurbelwellen, Zahnrädern, Schmiedeteilen und Eisenbahnschienen verwendet.
• Hoher Kohlenstoffgehalt: Mit einem hohen Kohlenstoffgehalt von 0,61%, aber nicht mehr als 2,0%, ist Hochkohlenstoff die zäheste Sorte. Im Vergleich zu Stahl mit niedrigerem Kohlenstoffgehalt ist dieser Stahl jedoch spröder und schwieriger zu schweißen. Aufgrund seiner Härte wird er häufig für abriebfeste Bauteile verwendet.

2. Legierter Stahl

Bei der Herstellung von Kohlenstoffstahl werden Eisen und Kohlenstoff kombiniert, um das Material herzustellen. Allerdings wird Kohlenstoffstahl mit einem Legierungselement kombiniert, um legierten Stahl zu erzeugen. Legierter Stahl besteht im Wesentlichen aus Eisen, Kohlenstoff und einem oder mehreren Legierungselementen.

Die spezifischen Eigenschaften einer Legierung hängen davon ab, welches Element sie enthält und wie viel sie enthält. Je nach den Anforderungen kann ein legierter Stahl 1% bis 50% eines Legierungselements in seinem Gesamtgewicht enthalten.

Da jedoch nicht alle Legierungselemente so reichlich vorhanden sind wie Eisen oder Kohlenstoff, kann legierter Stahl teurer sein. Dennoch lassen sich mit diesen Elementen sehr spezifische Eigenschaften für besondere Anwendungen erzielen.

Eine Titanlegierung zum Beispiel kann sehr teuer sein. Aber sie garantiert extreme Zugfestigkeit und Härte auch bei extrem hohen Temperaturen. Daher ist die Titanlegierung oft auf hochwertige Anwendungen wie Schmuck, medizinische Geräte und Raumfahrzeuge beschränkt.

Hier finden Sie weitere gängige Legierungen und ihre Eigenschaften.

• Kupfer: Ein effizienter Wärmeleiter, der korrosionsbeständig ist. Ideal für die elektrische Verdrahtung.
• Aluminium: Hohe Flexibilität, hitzebeständig und leicht.
• Silizium: Verbesserte Elastizität aufgrund der weichen Beschaffenheit des Elements. Es ist verformbar und magnetisch, ideal für elektrische Transformatoren.
• Mangan: Robust und stoßfest, daher ideal für Tresore und kugelsichere Schränke.

3. Rostfreier Stahl

Nichtrostender Stahl ist eine der stärksten und markantesten Stahlsorten auf dem Markt. Er wird häufig in Bauteile eingegossen, die rostfrei sein müssen. Wir sehen diesen Stahl oft in medizinischen Geräten, Werkzeugen, Besteck und Utensilien.

Die spiegelnde und glänzende Oberfläche des Edelstahls ist auf sein Hauptlegierungselement, das Chrom, zurückzuführen. Der Chromgehalt eines solchen Stahls liegt normalerweise zwischen 10,5% und 30% seines Gesamtgewichts. Je höher der Chromgehalt beim Polieren, desto glänzender ist die Oberfläche des Stahls.

Abgesehen von seiner Ästhetik ist Edelstahl auch langlebig, schweißbar und aufgrund seiner Sauberkeit hygienisch. Hier sind die gängigen Unterarten:

• Martensitischer rostfreier Stahl: Verfügt über die hohe Zugfestigkeit, Härte und Schlagfestigkeit von rostfreiem Stahl. Martensitischer rostfreier Stahl weist jedoch eine geringere Korrosionsbeständigkeit auf als andere Sorten. Er ist auch die am wenigsten verbreitete Sorte.
• Ferritischer rostfreier Stahl: Er gilt als eine der gängigsten nichtrostenden Stahlsorten. Aufgrund des geringeren Nickelgehalts ist er weniger teuer. Im Gegensatz zu einem austenitischen Edelstahl ist er magnetisch.
• Austenitischer rostfreier Stahl: Bekannt als die häufigste Kategorie mit höheren Chrom- und Nickelkonzentrationen. Aus diesem Grund hat austenitischer Edelstahl eine höhere Korrosionsbeständigkeit und nichtmagnetische Eigenschaften.
• Duplex-Edelstahl: Duplex-Legierungen kombinieren ferritische und austenitische Stähle. Dieses Metall hat die Eigenschaften von Duplex, d. h. die hohe Korrosionsbeständigkeit, Duktilität und Festigkeit der beiden Legierungen. Duplex-Legierungen werden häufig in Gaspipelines und in der chemischen Industrie verwendet.

4. Werkzeugstähle

Bei diesem Stahl handelt es sich um ein Metall mit hohem Kohlenstoffgehalt, das speziell für die Herstellung von Werkzeugen geeignet ist, daher der Name. Das Vorhandensein von Legierungsmetallen wie Wolfram und Kobalt macht den Werkzeugstahl außergewöhnlich zäh. Dies trägt auch dazu bei, dass der Stahl nach schwerer und längerer Arbeit seine Form behält.

Die Elemente und der Vergütungsprozess machen den Werkzeugstahl hitzebeständig und abrasiv, was ideal für Anwendungen mit hoher Beanspruchung ist.

Gängige Arten von Werkzeugstählen

• Wasserhärtung: Wassergehärtet und das preisgünstigste und Standardmaterial für Alltagswerkzeuge.
• Lufthärtung: Es wird durch natürliche Luftabschreckung gehärtet. Nur die Metalle, die an der Luft gehärtet werden sollen, müssen diesem Verfahren unterzogen werden.
• Warmumformung: Zähere Werkzeugstähle sind ideal für Hochtemperaturanwendungen wie Gießen oder Schmieden. Werkzeuge der Güteklasse H besitzen höhere Legierungs- und niedrigere Kohlenstoffspuren.
• Schockresistent: Stahlwerkzeuge, die sich ideal für Stress- und Niedrigtemperaturanwendungen eignen. Werkzeuge, die hohen Stößen standhalten, aber eine begrenzte Abriebfestigkeit aufweisen.
• Hochgeschwindigkeit: Dies sind Werkzeuge, die häufig zum Schneiden verwendet werden. Sie werden so genannt, weil sie schneller schneiden können als Kohlenstoffstahl. Schnellarbeitsstähle werden in T-Typ (Wolframbasis) und M-Typ (Molybdänbasis) unterteilt.