9 Schlüsseleigenschaften von Stahl:Definitionen, Eigenschaften und praktische Anwendungen

In diesem Artikel erfahren Sie Was ist Stahl?  Seine Definition, Eigenschaften und Eigenschaften von Stahl sind alle mit Bildern erklärt.

Sie können auch die PDF-Datei herunterladen  am Ende dieses Artikels.

Was ist Stahl?

Im Gegensatz zu anderen Eisenformen besteht Stahl aus Eisen, das mit Kohlenstoff vermischt ist, um seine Festigkeit und Bruchfestigkeit zu verbessern. Darüber hinaus können viele andere Elemente vorhanden oder hinzugefügt sein. Als Grundmetall für Stahl spielt Eisen eine sehr wichtige Rolle.

Die Festigkeit und die geringen Kosten von Stahl machen ihn zu einem hervorragenden Material für Gebäude, Infrastruktur, Werkzeuge, Schiffe, Züge, Autos, Maschinen, Elektrogeräte, Waffen und Raketen. Die Stahlproduktion begann vor Tausenden von Jahren in Hochöfen, ihre industrielle Nutzung begann jedoch mit der Einführung des Hochofens im 17. Jahrhundert, der Tiegelstahl herstellte.

Die mechanischen Eigenschaften von Stahl entscheiden darüber, ob er auch in den abrasivsten und verschleißintensivsten Anwendungen lange und effizient hält oder häufig oder katastrophal ausfällt. Es gibt viele Arten von Stahl und jede Art hat einzigartige Eigenschaften, die sich auf ihre Leistung auswirken.

Bei der Auswahl der richtigen abriebfesten Stahlsorte ist das Verständnis dieser Eigenschaften von entscheidender Bedeutung. Also fangen wir an.

Lesen Sie auch:Definitionen und Begriffe für mechanische Messungen

Im Folgenden sind die wichtigen Eigenschaften von Stahl aufgeführt:

1. Bearbeitbarkeit
2. Schweißbarkeit
3. Härtbarkeit
4. Bearbeitbarkeit (Biegen oder Formen)
5. Verschleißfestigkeit
6. Korrosionsbeständigkeit

Bearbeitbarkeit Nr. 1

Beim Schneiden oder Entfernen von Material für einzigartige Designs sollte die Bearbeitbarkeit des Stahls bei der Materialauswahl eine Rolle spielen. Die Bearbeitbarkeit hängt von vielen Faktoren ab. Wenn das Material beispielsweise aushärtet, verringert sich die Werkzeuglebensdauer und die Kosten des Teils steigen.

Im Allgemeinen hat der Kohlenstoffgehalt von Stahl einen erheblichen Einfluss auf seine Bearbeitbarkeit. Stahlmaterialien mit hohem Kohlenstoffgehalt sind wesentlich schwieriger zu bearbeiten, da sie fester sind und Karbide enthalten können, die das Schneidwerkzeug angreifen.

Alternativ sind kohlenstoffarme Stähle aufgrund ihrer Weichheit problematisch. Stähle mit niedrigem Kohlenstoffgehalt neigen dazu, am Schneidwerkzeug festzukleben, was zu einer Aufbauschneide führt, die die Standzeit des Werkzeugs verkürzt. Daher weist Stahl mit einem moderaten Kohlenstoffgehalt von etwa 0,20 % die beste Bearbeitbarkeit auf.

#2 Schweißbarkeit

Die Schweißbarkeit ist eine Eigenschaft von Stahl, die beschreibt, wie leicht er in der Fertigung und Fertigung eingesetzt werden kann. Wie der Name schon sagt, bezieht sich die Schweißbarkeit eines Materials auf seine Schweißfähigkeit. Materialien mit geringer Schweißbarkeit neigen aufgrund lokaler Spannungen und Erwärmung an der Schweißverbindung zur Rissbildung.

Die Schweißbarkeit eines Materials ist umgekehrt proportional zu seiner Härte. Wenn ein Material aushärtbar ist, neigt es daher dazu, während des Schweißvorgangs auszuhärten, was zu Sprödigkeit und Rissbildung führt.

Für die Schweißbarkeit von Stahl können verschiedene Versagensarten gemessen werden, darunter wasserstoffinduzierte Kaltrisse, Lamellenrisse und Ablösungen von Schweißpunkten. Das bekannteste davon ist die wasserstoffinduzierte Kaltrissbildung.

#3 Härtbarkeit

Die Härtbarkeit von Stahl ist ein Maß dafür, wie stark das Material nach der Behandlung unter Hitzeeinwirkung aushärtet. Dies ist nicht mit der Härte zu verwechseln, die die Widerstandsfähigkeit einer Probe gegen Einkerbungen und Kratzer berücksichtigt.

Sie ist eine wesentliche Eigenschaft für das Schweißen, da sie umgekehrt proportional zur Schweißbarkeit ist, d. h. mit zunehmender Härtbarkeit nimmt die Schweißbarkeit ab und umgekehrt. Hochharter Stahl kann während der Konstruktionsphase bestimmte Härtegrade aufweisen.

Es ist der Standard für Werkzeuge und Anwendungen, die eine Oberflächenbeständigkeit erfordern. Es ist möglich, die Eigenschaften eines Materials durch Anpassen seiner Härte anzupassen, da Härte und Duktilität in einem umgekehrten Verhältnis zueinander stehen.

Lesen Sie auch:Arten von Schweißprozessen:Ihre Vor- und Nachteile [PDF]

#4 Bearbeitbarkeit (Biegen oder Formen)

Die Bearbeitbarkeit ist die Fähigkeit, sich ein Material in einem bestimmten Metallbearbeitungsprozess zu verformen. Dies beeinflusst, wie leicht sich ein Material biegen oder formen lässt. Es wird häufig verwendet, um Bleche oder Stahlplatten in verschiedene Formen zu bringen, von Autoblechen bis hin zu riesigen gewalzten Stahlrohren.

Die Härte und Duktilität eines Metalls können die Bearbeitbarkeit stark beeinflussen. Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt hat eine geringe Duktilität, wodurch er weniger bearbeitbar ist als Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, der eine hohe Duktilität aufweist. Die Bearbeitbarkeit kann auch durch Erhitzen des Metalls erhöht werden, was als Warmumformung bezeichnet wird.

Wenn das Metall erhitzt wird, erhöht sich seine Duktilität und die Streckgrenze nimmt ab, wodurch sich die Bearbeitbarkeit erhöht. Es kann zum Erhitzen hochfester Metalle verwendet werden, die normalerweise bei der Kaltumformung reißen.

#5 Verschleißfestigkeit

Bei der Herstellung einer Schneidkante oder eines Prägestempels bestimmt die Verschleißfestigkeit des Stahls, wie lange das Werkzeug verwendet werden kann, bevor es ausfällt. Es bezieht sich auf die Fähigkeit eines Materials, Materialverlust durch mechanische Einwirkung wie Abrieb, Erosion, Adhäsion, Ermüdung oder Kavitation zu widerstehen.

Diamant- und Saphirmaterialien weisen eine außergewöhnlich hohe Verschleißfestigkeit auf und eignen sich daher hervorragend für den Einsatz als Edelsteine oder für anspruchsvolle Schneidwerkzeuge. Die Verschleißfestigkeit eines Materials wird maßgeblich von der Härte der Oberfläche beeinflusst. Die hohe Oberflächenhärte einer Feile ermöglicht es ihr, andere Metalle mit geringerer Härte ohne nennenswerten Verschleiß abzunutzen.

#6 Korrosionsbeständigkeit

Die Korrosionsbeständigkeit beschreibt, wie gut ein Material Schäden durch Oxidation oder andere chemische Reaktionen standhält. Verschiedene Metalle weisen unterschiedliche Korrosionsbeständigkeitsgrade auf. Metalle, die Regen, Wasser, Feuchtigkeit oder anderen Dingen ausgesetzt sind, die die Metalloberfläche oxidieren können, sind anfällig für Korrosionsschäden.

Mit rostfreiem oder verzinktem Stahl, Titan, Aluminium und witterungsbeständigem Stahl lässt sich Korrosion leicht kontrollieren und eine Versiegelungsschicht wie Farbe aufrechterhalten. Diese Metalle sind sehr korrosionsbeständig, aber nicht korrosionsbeständig.

Wird das Metall einem Vakuum ausgesetzt, kommt es nach einiger Zeit zu Rostbildung. Aus diesem Grund ist für jede kritische Komponente eine Wartung und Überwachung des Korrosionsschutzes erforderlich. Sie müssen die Korrosionsrate berechnen, um Wartungsempfehlungen zu ermitteln.

Lesen Sie auch:10 verschiedene Arten von Korrosion und ihre Beispiele

Eigenschaften von Stahl

Einige der Haupteigenschaften von Stahl sind wie folgt:

1. Härte
2. Zähigkeit
3. Streckgrenze
4. Zugfestigkeit
5. Duktilität
6. Haltbarkeit
7. Formbarkeit
8. Magnetisch
9. Wärmeleitfähigkeit

Härte Nr. 1

Bild:fractory.com

Härte ist definiert als die Fähigkeit, Reibung und Abrieb des Materials standzuhalten, und ist ein Maß dafür, wie haltbar es ist. Es handelt sich um die am schlechtesten definierte Materialeigenschaft, da sie auf Kratzfestigkeit, Abriebfestigkeit, Einkerbungs- oder Verformungsbeständigkeit oder Beständigkeit gegen lokale plastische Verformung hinweisen kann.

#2 Zähigkeit

Zähigkeit ist die Eigenschaft von Stahl, die als seine Fähigkeit definiert ist, Energie zu absorbieren, ohne zu brechen oder zu brechen. Vereinfacht ausgedrückt handelt es sich dabei um die Bruchfestigkeit eines Materials unter Belastung. Es kommt stark auf Stärke und Flexibilität an.

Die Zähigkeit eines Materials wird normalerweise in Fuß-Pfund pro Quadratzoll oder Joule pro Quadratzentimeter gemessen. Stahl kann unter statischer Belastung eine zufriedenstellende Zähigkeit aufweisen, bei dynamischer Belastung oder Stößen jedoch versagen. Es wird durch Härte als ein Material angegeben, das sich stark verformt, ohne zu brechen, und es kann als extrem zäh, aber nicht hart angesehen werden.

#3 Streckgrenze

Unter Streckgrenze versteht man das Maß für die Kraft, die erforderlich ist, um eine Verformung (d. h. Biegung oder Verwerfung) eines Materials einzuleiten. Vereinfacht ausgedrückt ist es die maximale Kraft, die auf ein Objekt ausgeübt wird, bevor es seine Form und Struktur ändert. Die Streckgrenze ist der wichtige Faktor, der bei der Auswahl des geeigneten Baumaterials basierend auf den Anforderungen hilft.

Lesen Sie auch:Was ist Schmieden? Typen, Operationen und Vorteile

#4 Zugfestigkeit

Bild:azom.com

Die Zugfestigkeit ist definiert als Maß für die Kraft, die erforderlich ist, um ein Material zu brechen. Die Zugfestigkeit von Stahl ist fast ebenso hoch, was ihn relativ unempfindlich gegenüber Rissen oder Brüchen macht, was für seine Verwendung im Bauwerksbau wichtig ist. Eine typische Zugfestigkeit für Baustahl beträgt 400 Megapascal (MPa), während eine typische Zugfestigkeit für Kohlenstoffstahl 841 MPa beträgt.

#5 Duktilität

Bild:Thoughtco.com

Eine der wertvollen mechanischen Eigenschaften von Stahl ist seine Duktilität, d. h. seine Fähigkeit, unter dem Einfluss einer auf ihn einwirkenden Kraft seine Form so zu ändern, dass er nicht reißt. Dies ist eine der wichtigsten mechanischen Eigenschaften von Stahl.

Die Eigenschaft, die es ermöglicht, verschiedene Formen und Strukturen anzunehmen, wird als Duktilität bezeichnet. Dadurch kann es je nach Form und Struktur als dünne Drähte oder als große Automobilteile und -platten verwendet werden.

#6 Haltbarkeit

Bild:blog.dahlstromrollform.com

Die Haltbarkeit eines Metalls bezieht sich auf seine Fähigkeit, Abrieb, Druck und Beschädigung über einen langen Zeitraum standzuhalten. Stahl ist außerdem eine äußerst langlebige Metallart. Da Stahl außerdem stark und duktil ist, ist er äußerst widerstandsfähig gegen unbeabsichtigte Beschädigungen.

Da Stahl ein Verbundmetall ist, das aus Eisen und Kohlenstoff in einer bestimmten Kombination besteht, ist es für die meisten Komponenten bemerkenswert unempfindlich und eignet sich daher perfekt für Gebiete wie Küstengebiete und Städte, in denen es zu starken Winden, häufigen Stürmen und schwierigen Bedingungen kommt. 

Lesen Sie auch:Arten der Verzahnung:ihre Vor- und Nachteile

#7 Formbarkeit

Bild:hevvypumps.com

Wenn Metalle formbar sind, bedeutet das, dass sie geschlagen, gequetscht oder zu dünnen oder dicken Blechen gebogen werden können, ohne zu brechen, was darauf hinweist, dass sie die physikalische Eigenschaft der Formbarkeit besitzen. Einfach ausgedrückt ist es die Eigenschaft eines Metalls, sich unter Druck zu verformen und eine andere Form anzunehmen.

#8 Magnetisch

Bild:monnigindustry.com

Auch Stahl ist ein magnetisches Material, allerdings kommt es darauf an, um welche Stahlsorte es sich handelt. Bei Stahlgefäßen beispielsweise sind die Bestandteile, aus denen das Gefäß besteht, ferromagnetisch, beispielsweise Eisen, das von Magneten gut angezogen wird. Austenitischer Edelstahl wirkt aufgrund der hohen Konzentration an Chrom und Nickel nicht magnetisch.

#9 Wärmeleitfähigkeit

Bild:Stainless-structurals.com

Die Wärmeleitfähigkeit ist die Geschwindigkeit, mit der Wärmeenergie durch ein Material transportiert wird. Sie wird üblicherweise in Watt pro Meter pro Grad Kelvin (W/(mK)) gemessen. Ein Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit kann Wärme schneller und effizienter transportieren als ein Material mit niedriger Wärmeleitfähigkeit.

Kohlenstoffstahl hat im Vergleich zu Aluminium eine sehr geringe Leitfähigkeit. Normalerweise beträgt dieser Wert etwa 45 Watt pro Kelvin pro Meter. Elektrische Leitfähigkeit bei Raumtemperatur etwa 6 Millionen Siemens pro Meter. Es ist die erste physikalische Eigenschaft, die die Leitfähigkeit von Stahl bestimmt.

Abschluss

Das ist es. Danke fürs Lesen. Ich hoffe, ich habe alles über die „Eigenschaften von Stahl abgedeckt „Wenn ich etwas verpasst habe oder Sie irgendwelche Zweifel haben, lassen Sie es mich in den Kommentaren wissen. Wenn Ihnen dieser Artikel gefallen hat, teilen Sie ihn bitte mit Ihren Freunden.

Möchten Sie kostenlose PDFs direkt in Ihren Posteingang? Dann abonnieren Sie unseren Newsletter.

PDF dieses Artikels herunterladen:

Vielleicht möchten Sie mehr in unserem Blog lesen:

1. Verstehen Sie die verschiedenen Arten von Krafthämmern, die beim Schmieden verwendet werden
2. Verschiedene Arten von Blechbearbeitungen mit Diagrammen
3. Extrusionsprozess:Funktionsweise, Typen, Anwendungen und Vorteile