Was ist Kohlenstoffstahl?

Eisen und Kohlenstoff sind die am häufigsten vorkommenden Materialien in Stahl. Reines Eisen ist für sich genommen nicht besonders fest oder hart, so dass die Zugabe von Kohlenstoff dazu beiträgt, dem Stahl seine hohe Festigkeit zu verleihen.

Das zur Stahlherstellung verwendete Roheisen hat einen relativ hohen Kohlenstoffgehalt. Seine Kohlenstoffzusammensetzung kann bis zu 2,1 % betragen, das ist die größte Menge an Kohlenstoff, die ein Material enthalten kann, ohne als Stahl zu gelten.

Eisen kann jedoch weiterverarbeitet werden, um den Kohlenstoffgehalt zu verringern. Diese Manipulation des Kohlenstoffs verändert mehrere Materialeigenschaften, darunter:

Festigkeit: Die Last, die ein Material tragen kann, gemessen durch Streckgrenze und Zugfestigkeit. Die Streckgrenze ist der Punkt, an dem sich ein Material verformt, aber nicht bricht, und die Zugfestigkeit ist die Menge an Spannung, die erforderlich ist, um ein Material tatsächlich zu brechen.

Duktilität: Der Betrag, um den ein Material gedehnt werden kann, ohne spröde zu werden. Die Duktilität wird durch die Dehnung gemessen, d. h. den Prozentsatz, um den die Länge eines Materials zunimmt, bevor es bricht.

Härte: Die Verschleißfestigkeit des Materials und die Bearbeitbarkeit des Materials. Sie wird in der Regel auf der Rockwell-Härteskala oder der Brinell-Härteskala gemessen.

Der im Stahl vorhandene Kohlenstoff wird in der Regel reduziert, so dass er in drei Hauptkategorien von Kohlenstoffstahl eingeteilt wird: Stahl mit niedrigem (oder mildem), mittlerem und hohem Kohlenstoffgehalt. Jede dieser Kategorien enthält unterschiedliche Kohlenstoffgehalte, die in der nachstehenden Tabelle aufgeführt sind.

Art des Kohlenstoffstahls	Kohlenstoffzusammensetzung
Niedriger Kohlenstoffgehalt/Mild	0.05-0,25%
Mittelschwerer Kohlenstoff	0,26-0,60%
Hoher Kohlenstoff	0.61-1,50%

In diesem Artikel werden die Eigenschaften, Anwendungen und gängigen Stahlblechsorten untersucht, die von Lieferanten wie Leeco® Steel in den verschiedenen Kohlenstoffstahlkategorien auf Lager gehalten werden.

Was ist kohlenstoffarmer Stahl?

Auch als Baustahl bekannt, hat kohlenstoffarmer Stahl im Vergleich zu Stahl mit höherem Kohlenstoffgehalt eine geringe Festigkeit. Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt ist auch die dehnbarste – oder am besten bearbeitbare – Art von Kohlenstoffstahl.

Chemische Legierungen können auch zu Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt hinzugefügt werden, um die gewünschten Eigenschaften zu verbessern, ohne das Gewicht des Materials zu erhöhen. Wenn zum Beispiel kohlenstoffarmer Stahl für die gewünschte Anwendung eine größere Härte benötigt, kann Mangan zugesetzt werden, um die Härte zu erhöhen, ohne das Gewicht zu erhöhen. Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, der zusätzliche Legierungen enthält, wird in der Regel als hochfester, niedrig legierter Stahl (HSLA) bezeichnet.

Zu den gebräuchlichsten Stahlsorten mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, die alle bei Leeco auf Lager sind, gehören ASTM A36, A572 Grad 42 & 50 und A830-1020. Jede dieser Güten hat eine mittlere Festigkeit, eine hohe Duktilität und ein geringeres Gewicht aufgrund des niedrigen Kohlenstoffgehalts und der Beimischung anderer Legierungen. Aufgrund dieser Eigenschaften eignet sich kohlenstoffarmer Stahl ideal für strukturelle Anwendungen wie Hochbau, Brücken und Sendetürme, bei denen die Werkstoffe hohen Belastungen standhalten müssen und sich gleichzeitig leicht in strukturelle Formen bringen lassen.

Chemische Zusammensetzung üblicher kohlenstoffarmer Blechsorten

Güte	Kohlenstoff	Mangan	Phosphor	Schwefel	Silizium
A36 bis zu 3/4″ dick	0.25%	N/A	0.030%	0.030%	0.40%
A36 >3/4 – 1 ½“ dick	0.25%	0.80-1.20%	0.030%	0.030%	0.15-0.40%
A36 > 1 ½ – 2 ½“ dick	0.26%	0.80-1.20%	0.030%	0.030%	0.15-0.40%
A36 >2 ½ – 4″ dick	0.27%	0.85-1.20%	0.030%	0.030%	0.15-0.40%
A36 >4″ dick	0.29%	0.85-1.20%	0.030%	0.030%	0.15-0.40%
A572 Grad 42	0.21%	1.35%	0.030%	0.030%	0.15-0.40%
A572 Grade 50	0.23%	1.35%	0.030%	0.030%	0.15-0.40%
A830 Klasse 1020	0.18-0.23%	0.30-0.60%	0.030%	0.030%	N/A

Mechanische Eigenschaften üblicher kohlenstoffarmer Blechsorten

Güte	Dehngrenze	Zugfestigkeit
A36	36 ksi	58-80 ksi
A572 Grade 42	42 ksi	60 ksi
A572 Grade 50	50 ksi	65 ksi

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Was ist Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt?

Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt stellt ein Gleichgewicht zwischen Stahl mit niedrigem und hohem Kohlenstoffgehalt dar. Er bietet eine höhere Festigkeit und Härte als Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, ist aber dennoch dehnbarer als Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt. Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt enthält in der Regel auch andere Legierungen wie Mangan, die ebenfalls zu seinen Eigenschaften beitragen.

Bei Anwendungen, die eine höhere Zähigkeit und Härte erfordern, können Bleche aus Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt Wärmebehandlungen – wie Vergüten – unterzogen werden, die diese Eigenschaften verbessern, ohne ihre Bearbeitbarkeit zu beeinträchtigen.

Das Vergüten ist ein zweistufiger Wärmebehandlungsprozess. Beim Abschrecken wird der Stahl auf eine Temperatur zwischen 1.500 und 1.650 Grad Celsius erhitzt und dann schnell mit Wasser abgekühlt. Beim Anlassen wird der Stahl dann wieder auf eine Temperatur unter der kritischen Grenze – zwischen 300 und 700 Grad – erwärmt und an der Luft abgekühlt. Dieser Prozess verändert die Kristallkornstruktur des Stahls, um die Härte und andere mechanische Eigenschaften zu verbessern.

Zwei gängige Stahlsorten mit mittlerem Kohlenstoffgehalt, die Leeco auf Lager hat, sind ASTM A516 Grade 70 und A830-1045. Die moderate Kohlenstoffzusammensetzung und zusätzliche Legierungen verleihen diesen Güten – und anderen Güten mit mittlerem Kohlenstoffgehalt – ein ausgewogenes Verhältnis von Festigkeit, Härte, Duktilität und Verschleißfestigkeit. Aufgrund dieser Eigenschaften eignet sich Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt ideal für Anwendungen, bei denen die Werkstoffe starken Kräften standhalten müssen, ohne zu brechen oder zu verschleißen, wie z. B. bei Maschinenteilen – einschließlich Zahnrädern, Achsen und Bolzen -, Druckbehältern und Automobilteilen und -komponenten.

Chemische Zusammensetzung üblicher Güten von Blechen mit mittlerem Kohlenstoffgehalt

Güten	Kohlenstoff	Mangan	Phosphor	Schwefel	Silizium
A516 Grade 70 >2″ & ≤4″ dick	0.30%	0.85-1.20%	0.025%	0.025%	0.15-0.40%
A516 Grade 70 >4″ dick	0.31%	0.85-1.20%	0.025%	0.025%	0.15-0.40%
A830-1045	0.43-0.50%	0.60-0.90%	0.030%	0.030%	N/A

Mechanische Eigenschaften üblicher mittlerer Kohlenstoffbleche

Güten	Dehngrenze	Zugfestigkeit
A516	36 ksi	58-80 ksi

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Was ist Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt?

Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt bietet im Vergleich zu unlegiertem und mittelhartem Stahlblech die größte Festigkeit und Härte. Wie Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt kann auch Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt wärmebehandelt werden, um die Härte und Verschleißfestigkeit für Anwendungen zu erhöhen, bei denen der Stahl besonders hohen Belastungen ausgesetzt ist.

Die hohe Kohlenstoffzusammensetzung von Blechen mit hohem Kohlenstoffgehalt verleiht ihnen eine hohe Festigkeit, Härte und Verschleißfestigkeit. Diese Eigenschaften sind ideal für Anwendungen, bei denen der Stahl regelmäßig extremem Verschleiß standhalten muss, ohne zu brechen, wie z. B. bei Schneid- und Meißelwerkzeugen.

Sehr kohlenstoffreicher Stahl

Es gibt Anwendungen, die einen Stahl erfordern, der noch größeren Kräften standhalten kann als kohlenstoffreicher Stahl. In diesen Fällen wird Stahl mit sehr hohem Kohlenstoffgehalt, die stärkste Art von Kohlenstoffstahl, verwendet. Stahl mit sehr hohem Kohlenstoffgehalt lässt sich aufgrund seiner unglaublichen Festigkeit kaum schweißen, bearbeiten oder formen und ist daher weit weniger verbreitet als die anderen Arten von Kohlenstoffstahl.

Beschaffung von Kohlenstoffstahlplatten

Wenn Sie eine Quelle für Ihren Bedarf an Kohlenstoffstahlplatten in Betracht ziehen, ist es wichtig, einen Lieferanten in Betracht zu ziehen, der über die folgenden Merkmale verfügt, um sicherzustellen, dass Sie das beste Plattenprodukt und den besten Kundendienst erhalten:

• Ein großer Bestand an unlegierten, mittellegierten und hochlegierten Stahlplatten von inländischen und internationalen Werken.
• Starkes Qualitätsmanagementsystem, wie z.B. ein ISO-zertifiziertes, um sicherzustellen, dass die Bleche von hoher Qualität sind und Ihren Anforderungen entsprechen.
• Große geografische Ausdehnung in der Nähe Ihrer Lieferstandorte, um Ihre Frachtkosten zu kontrollieren.

Leeco Steel ist auf Stahlbleche spezialisiert und hält einen großen Bestand an Kohlenstoffstahl in seinen 11 strategisch gelegenen Vertriebszentren vorrätig. Leeco ist außerdem ISO 9001-zertifiziert und überprüft die Genauigkeit in allen Schritten der Auftragsabwicklung, um sicherzustellen, dass die Kunden qualitativ hochwertige Blechprodukte erhalten.

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