Niedrigkohlenstoff- vs. Hochkohlenstoffstahl: Wichtige Unterschiede erklärt

Nach chemischer Zusammensetzung unterteilt man Stahl in Kohlenstoffstahl und Legierungsstahl.

Kohlenstoffstahl wird eingeteilt in:

• Niedrigkohlenstoffstahl: C < 0,25 %
• Mittelkohlenstoffstahl: C = 0,25–0,60 %
• Hochkohlenstoffstahl: C > 0,60 %

Niedrigkohlenstoffstahl (Mild Steel)

C < 0,25 %. Geringe Festigkeit, Härte, weich → „Weichstahl“. Umfasst die meisten allgemeinen Baustähle und einige Qualitätsbaustähle. Meist ohne Wärmebehandlung für konstruktive Bauteile; einige nach Einsatzhärten etc. für verschleißfeste Maschinenteile.

Mittelkohlenstoffstahl

Gute Warmumformbarkeit und Zerspanbarkeit, schlechte Schweißbarkeit. Festigkeit/Härte > Niedrigkohlenstoffstahl; Plastizität/Zähigkeit < Niedrigkohlenstoffstahl. Direkt einsetzbar (kaltgewalzt, kaltgezogen) oder nach Wärmebehandlung. Vergüteter Mittelkohlenstoffstahl hat beste Gesamteigenschaften. Max. Härte ca. HRC 55 (HB 538), σb = 600–1100 MPa. Deshalb am weitesten verbreitet für mittlere Festigkeitsanforderungen. Neben Baustahl vielfältig für Maschinenteile.

Hochkohlenstoffstahl (Werkzeugstahl)

C = 0,60–1,70 %. Härtbar, schlechte Schweißbarkeit. Hämmer, Brecheisen: C ≈ 0,75 %. Schneidwerkzeuge (Bohrer, Gewindebohrer, Reibahlen): C = 0,90–1,00 %.

Schweißbarkeit von Stahl

Hauptentscheidend: chemische Zusammensetzung. Einflussreichstes Element: Kohlenstoff → Kohlenstoffgehalt bestimmt Schweißbarkeit. Andere Legierungselemente meist ungünstig, aber Einfluss weit geringer als Kohlenstoff.

• Niedrigkohlenstoffstahl: Gute Schweißbarkeit, meist ohne Sondermaßnahmen. Nur bei Tieftemperatur, dicken Blechen, hohen Ansprüchen: basische Elektroden, ggf. Vorwärmen.
• Mittelkohlenstoffstahl: Neigung zu Kaltissen. Je höher C, desto stärker Härtebildung in Wärmeeinflusszone (WEZ), desto größer Kaltissrisiko, desto schlechter Schweißbarkeit. Steigender C-Gehalt im Grundwerkstoff erhöht C im Schweißgut. Mit Schwefel → Heißrisse in der Naht. Daher: basische Elektroden mit guter Rissbeständigkeit, Vor- und Nachwärmen.
• Hochkohlenstoffstahl: Hohe Schweißspannungen durch hohen C-Gehalt. Starke Härtung und Kaltissneigung in WEZ, Naht anfälliger für Heißrisse als Mittelkohlenstoffstahl. Schlechteste Schweißbarkeit → nicht im allgemeinen Schweißbau, nur für Reparaturschweißen/Auftragsschweißen. Nach Schweißen: Anlassen zur Spannungsarmachung, Gefügefestigung, Rissverhütung, Nahtverbesserung.