Was ist Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt?

Stahl ist eine Legierung aus Metallen, die hauptsächlich aus Eisen besteht und 0,2 bis 2,1 Prozent Kohlenstoff enthält. Jeder Stahl enthält Kohlenstoff, aber der Begriff „Kohlenstoffstahl“ gilt speziell für Stahl, der Kohlenstoff als Hauptlegierungsbestandteil enthält. Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt ist Kohlenstoffstahl, der zwischen 0,30 und 0,60 Prozent Kohlenstoff enthält. Es hat auch einen Mangangehalt zwischen 0,6 und 1,65 Prozent. Diese Stahlsorte bietet ein gutes Gleichgewicht zwischen Festigkeit und Duktilität und ist in vielen Arten von Stahlteilen üblich.

Eisen besteht aus einem Kristallgitter aus Eisenatomen, die es den Atomen ermöglichen, aneinander vorbei zu gleiten, wodurch reines Eisen relativ weich wird. Der Kohlenstoff im Stahl verringert diese Tendenz und macht Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt härter als Eisen. Auch Zusatzelemente wie Chrom, Mangan, Wolfram und Vanadium können als Härter im Stahl wirken. Der genaue Anteil dieser Elemente bestimmt die spezifischen Eigenschaften des Stahls.

Zusätzlicher Kohlenstoff macht den Stahl härter, aber auch spröder, sodass die Herstellung von Kohlenstoffstahl ein Gleichgewicht zwischen Härte und Duktilität erfordert. Die häufigsten Anwendungen von Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt sind schwere Maschinen wie Achsen, Kurbelwellen, Kupplungen und Zahnräder. Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt zwischen 0,4 und 0,6 Prozent wird üblicherweise in der Eisenbahnindustrie zur Herstellung von Achsen, Schienen und Rädern verwendet.

Die Wärmebehandlung von Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt verändert die mechanischen Eigenschaften wie Duktilität, Härte und Festigkeit erheblich. Die Wärmebehandlung von Stahl wirkt sich geringfügig auf andere Eigenschaften aus, wie z. B. die Fähigkeit, Wärme und Strom zu leiten. Es gibt eine Vielzahl von Verfahren zum Behandeln von Stahl mit Wärme.

Der Kohlenstoff- und Mangangehalt in Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt macht das Abschrecken und Anlassen zur gebräuchlichsten Methode der Wärmebehandlung für diese Art von Stahl. Bei diesem Verfahren wird der Stahl im Allgemeinen wiederholt auf weniger als 723 °C (1.333 °F) erhitzt und schnell abgekühlt, indem er in einer Flüssigkeit wie Öl oder Wasser abgeschreckt wird. Die Temperatur und Zeit dieses Prozesses ermöglicht es dem Hersteller, die endgültigen Eigenschaften des Stahls genau zu steuern.

Einsatzhärten ist ein Verfahren zum Härten von Stahl, das nur das Äußere des Stahls betrifft. Dies erzeugt ein hartes, wasserbeständiges Äußeres mit einem duktileren Inneren. Kohlenstoffstahl wird häufig einsatzgehärtet, da es schwierig ist, ein dickes Kohlenstoffstahlteil vollständig zu härten. Stahl mit mehr Legierungsmitteln als Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt kann besser gehärtet werden und muss möglicherweise nicht einsatzgehärtet werden.