Stähle gehören zu den wichtigsten und beliebtesten Werkstoffen in der Gießereiindustrie. Sie zeichnen sich durch außergewöhnliche Festigkeit und Verschleißfestigkeit aus, was sie für die Herstellung vieler Maschinenteile und Werkzeuge unentbehrlich macht. In diesem Artikel werden wir uns mit den Kohlenstoffstählen befassen.

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 Aus diesem Artikel erfahren Sie:

• was Kohlenstoffstähle sind,
• welche chemische Zusammensetzung sie haben und welche Arten von ihnen es gibt,
• wie Kohlenstoffgussstähle hergestellt werden,
• die Eigenschaften von Kohlenstoffstählen,

Kohlenstoffstähle

Kohlenstoffstähle gehören zu den unlegierten Stählen, bei denen der Mindestgehalt an Elementen unter bestimmten Grenzwerten liegt (PN-EN 10020:1996).

Die Eigenschaften dieser Stähle werden durch ihren Kohlenstoffgehalt und ihre Kristallstruktur bestimmt Gussstücke aus Kohlenstoffstählen können thermischen und thermochemischen Behandlungen unterzogen werden.

Möchten Sie einige allgemeine Informationen über Stahlguss und Gusseisen erfahren? Lesen Sie den Artikel: Wodurch unterscheiden sich Gusseisen und Stahlguss?

Wie sieht die chemische Zusammensetzung von Kohlenstoffstahl aus?

Kohlenstoffstähle sind Eisenlegierungen, die in ihrer chemischen Zusammensetzung Folgendes enthalten: C, Si, Mn, P und S. Die anderen Elemente, die in diesen Legierungen vorkommen, sind Rückstände aus den verwendeten Vormaterialien.

Ein Beispiel für die chemische Zusammensetzung ist unten dargestellt. Es handelt sich um einen Kohlenstoffstahl mit einer Bezeichnung von 200-400.

• C -max. 0,25%
• Si - max.0,6%
• Mn - max. 1%
• P - max.0,035%
• S - max.0,035%

Cu, Cr, Ni können ebenfalls enthalten sein, dürfen aber die in der Norm angegebenen Werte nicht überschreiten.

Arten von Kohlenstoffstählen

Kohlenstoffstähle können je nach ihrem Kohlenstoffgehalt in drei Kategorien eingeteilt werden:

• niedriger Kohlenstoffgehalt (bis zu 0,3 % C),
• mittlerer Kohlenstoffgehalt (0,3-0,6 % C),
• hoher Kohlenstoffgehalt (0,6-2,1% C).

 Es ist erwähnenswert, dass der höhere Kohlenstoffgehalt von Kohlenstoffstählen sie spröder und schwieriger zu bearbeiten macht als Stähle mit geringerem Kohlenstoffgehalt.

Im Hinblick auf die physikalischen Eigenschaften, die mechanischen Eigenschaften und die damit verbundenen Möglichkeiten der praktischen Anwendung werden zwei Gruppen von Stahlguss unterschieden:

• normale Qualität - LI
• Höhere Qualität - LII

Die früher verwendete Bezeichnung bestand aus dem Buchstaben L (Stahlguss), der Gruppenbezeichnung (I oder II) und einer Zahl, die die Mindestzugfestigkeit (Rm) in MPa angab, z.B.

• LI400 ist eine gewöhnliche Stahlsorte mit Rm = 400 MPa.

Gegenwärtig wird diese Sorte durch das Symbol: Stahlguss 200-400 nach PN-ISO 3755 1994 beschrieben.
Spezifische Stahlgusssorten sind in den Normen PN ISO 3755:1994 oder PN90/H83161 zu finden.

Kohlenstoffstähle – Herstellung

Stahl wird derzeit in Lichtbogenöfen oder Induktionsöfen hergestellt.

Struktur und mechanische Eigenschaften von Kohlenstoffstählen

 Der Kohlenstoffgehalt hat einen erheblichen Einfluss auf die einzelnen Eigenschaften des Stahls

• Ein Kohlenstoffgehalt von bis zu 0,8 % beeinflusst das Auftreten des charakteristischen ferritisch-perlitischen Gefüges,
• ein Kohlenstoffgehalt von mehr als 0,8 % führt zu einem Gefüge, bei dem neben Perlit auch sekundärer Zementit vorhanden ist.

Der Kohlenstoffgehalt beeinflusst die mechanischen und duktilen Eigenschaften erheblich und verschlechtert vor allem die Schweißbarkeit des Stahls.

Im Allgemeinen weist Kohlenstoffstahl viele wünschenswerte mechanische Eigenschaften auf, die von seiner chemischen Zusammensetzung, dem Herstellungsverfahren und der Wärmebehandlung abhängen.

Zu den wichtigsten Eigenschaften von Kohlenstoffstahl gehören:

• gute Schweißbarkeit (unter 0,25% C),
• gute Spanfähigkeit,
• thermische und thermo-chemische Bearbeitbarkeit.

Kohlenstoffstahl – Anwendungsbereiche

Gussstücke aus Kohlenstoffstahl werden im Bauwesen, in der Automobilindustrie, im Maschinenbau und in vielen anderen Bereichen der Fertigung verwendet.

• In der Automobilindustrie wird Kohlenstoffstahl für Motorteile, Getriebegehäuse und andere Teile verwendet.
• In der Schifffahrtsindustrie wird Kohlenstoffstahl zur Herstellung von Propellerwellen, Schiffsrümpfen und anderen Teilen verwendet. 
• In der Bauindustrie wird Kohlenstoffstahl zur Herstellung von Bauteilen verwendet. Insgesamt ist Kohlenstoffstahlguss einer der am häufigsten verwendeten Guss- und Konstruktionswerkstoffe.

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