Was ist legierter Stahl?

Stahl ist ein gängiges und vielseitiges Material mit Verwendung in Konstruktion, Fertigung, Maschinenbau und mehr, und in diesem Artikel werden wir legierte Stähle untersuchen. Stähle lassen sich grob in vier Kategorien einteilen:Kohlenstoff, Edelstahl, Werkzeug und Legierungen. Technisch gesehen ist jeder Stahl eine Legierung, da er durch die Verbindung von Eisen mit Kohlenstoff entsteht, aber um offiziell als „legierter Stahl“ bezeichnet zu werden, muss er neben diesen beiden noch ein oder mehrere andere Elemente enthalten. Der Grund für die Herstellung von legierten Stählen besteht darin, die mechanischen oder physikalischen Eigenschaften des Metalls wie Festigkeit, Verarbeitbarkeit oder Korrosionsbeständigkeit zu verbessern.

Stähle werden normalerweise in die beiden Hauptkategorien hochlegiert oder niedriglegiert unterteilt. Es ist allgemein anerkannt, dass niedrig legierte Stähle bis zu 8 % Legierungselemente enthalten und alles über 8 % in die Kategorie der hochlegierten Stähle fällt.

Häufige Legierungselemente von Stahl.

Obwohl die Liste nicht vollständig ist, sind dies einige der beliebtesten Elemente, die beim Legieren von Stahl verwendet werden. Schätzungsweise 75 % aller Stahllegierungen wurden allein in den letzten 20 Jahren hergestellt, und die Entwicklung geht weiter. Viele Legierungen erfordern eine Wärmebehandlung, um ihre gewünschten Eigenschaften weiter zu entwickeln. Obwohl diese Liste eine Vorstellung von den Eigenschaften gibt, die durch verschiedene Legierungsmaterialien beeinflusst werden können, enthalten die meisten Legierungen zwei oder mehr Elemente, um einen bestimmten gewünschten Effekt zu erzielen. Ein typisches Beispiel ist die Chrom-Molybdän-Legierung der Serie 4100, die in vielen Bereichen von Bauprojekten bis hin zu militärischer Ausrüstung verwendet wird.

Aluminium

Aluminium wird in relativ geringen Mengen verwendet, was zu einem robusten und leichten Metall mit hoher Korrosionsbeständigkeit führt, was jedoch je nach Anteil mit erhöhter Sprödigkeit und schlechter Stoßfestigkeit einhergehen kann.

Chrom

Ein kleiner Chromanteil in einer Legierung kann die Härte und Zähigkeit erhöhen, allerdings mit einem gewissen Verlust an Duktilität. Größere Chromanteile erhöhen die Korrosionsbeständigkeit erheblich; Edelstahl ist die bekannteste Legierung in dieser Kategorie, mit ungefähr 11 % Chromgehalt oder mehr.

Kobalt

Kobaltlegierungen haben eine erhöhte Härte und eine dramatisch verbesserte Beständigkeit gegen Verzunderung bei hohen Temperaturen, was sie zu einem beliebten Werkzeugstahl macht.

Silizium

Silizium wird in kleinen Mengen, im Allgemeinen etwa 3 %, verwendet, um die Festigkeit leicht zu verbessern, während es den Magnetismus erhöht und als hochwirksames Desoxidationsmittel wirkt. Dies macht sie für elektrische Anwendungen wie Transformatoren, Motoren und Generatoren nützlich.

Mangan

Mangan verbessert sowohl die Duktilität als auch die Härte, reduziert die Sprödigkeit und erhöht die Verschleiß- und Stoßfestigkeit erheblich. Diese Legierungen sind die ideale Wahl zum Hämmern oder dort, wo das Metall unter Spannung steht.

Nickel

Nickel, ein weiteres Desoxidationsmittel, erhöht die Korrosionsbeständigkeit erheblich, wenn es in höheren Anteilen verwendet wird. Es verbessert auch die Festigkeit und Härte, ohne die Duktilität wie einige Legierungen zu beeinträchtigen.

Wolfram

Neben erhöhter Festigkeit und Härte werden Wolframlegierungen vor allem wegen ihrer beeindruckenden Hitzebeständigkeit mit einem höheren Schmelzpunkt als die meisten Stähle verwendet. Diese Fähigkeit, die Zähigkeit bei hohen Temperaturen beizubehalten, macht sie ideal für Hochgeschwindigkeitswerkzeuge und Maschinenteile wie Bohrer und Schneidklingen.

Vanadium

Vanadiumlegierungen sind eine großartige Allround-Wahl mit erhöhter Zugfestigkeit, Zähigkeit, Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Diese werden oft mit Chrom legiert, um ein brauchbares Formbarkeitsniveau beizubehalten.

Anwendungen und Verwendung von legierten Stählen

Legierte Stähle haben unbegrenzte Verwendungsmöglichkeiten in einer Vielzahl von Branchen.

In der Bauindustrie werden legierte Stähle verwendet, um eine breite Palette von Produkten herzustellen, darunter Träger, Stäbe, Rohre, Platten, Bleche, Stäbe, Balken und vieles mehr. Große Infrastrukturprojekte wie Brücken, Autobahnsperren, Strommasten und Eisenbahnen werden alle hauptsächlich aus Stahlsorten gebaut. Rostfreier Stahl und andere legierte Stähle werden in vielen Vorrichtungen und Beschlägen wie Befestigungselementen, Halterungen und Fassungen verwendet; die Liste ist fast endlos.

Stahllegierungen sind fast überall zu finden, und manchmal an unerwarteten Orten; Beispielsweise ist Titan-Stahl in letzter Zeit zu einer modischen Wahl in der Schmuckindustrie geworden. Andere Produkte mit Stahllegierungen sind viele Haushaltsgeräte, Kochgeräte, Haushaltswaren, Lebensmittelbehälter, medizinische Geräte, Automobile, Luft- und Raumfahrtprodukte, Beleuchtung – alles von der Büroklammer bis zum neuesten iPhone!