Stahl


Roheisen hat ≈ 4 % Kohlenstoffanteil.
Durch Frischen wird dieser vermindert.

Definition:
Stahl ist eine Untergruppe der Eisenwerkstoffe
mit einem Kohlenstoffanteil von 0,04 % ≤ C ≤ 2,06 %.
Schmiedbarer Stahl soll 1,5 % C nicht überschreiten.

Benennung

nach Verwendungszweck
oder chemischer Zusammensetzung.
über Kurznamen oder über Numerierung:
Die Werkstoffhauptgruppennummer für Stahl ist 1.

Anschliessend folgt eine zweistellige Stahlgruppennummer.
Nr. Stahlgruppe
00 Grundstahl Grundstahl
01 Allgemeiner Baustahl Rm<500 N/mm² U
n
l
e
g
i
e
r
t
e
r 		Q
u
a
l
i
t
ä
t
s
s
t
a
h
l
02 Sonstiger Baustahl Rm<500 N/mm²
03 Stahl mit C<0,12%
oder Rm<400 N/mm²
04 Stahl mit 0,12% ≤ C < 0,25%
oder
400 N/mm² ≤ Rm< 500 N/mm²
05 Stahl mit 0,25% ≤ C < 0,55%
oder
500 N/mm² ≤ Rm< 700 N/mm²
06 Stahl mit C ≥ 0,55%
oder Rm≥ 700 N/mm²
07 Stahl mit höherem P- oder S-Gehalt
10 Stahl mit besonderen,
physikalischen Eigenschaften 		E
d
e
l
s
t
a
h
l
11 Baustahl, Maschinenbaustahl,
oder Behälterstahl
mit C<0,5%
12 Maschinenbaustahl mit C≥0,5%
13 Baustahl, Maschinenbaustahl,
oder Behälterstahl
mit besonderen Anforderungen
15 Werkzeugstahl
16 Werkzeugstahl
17 Werkzeugstahl
18 Werkzeugstahl

Diese wird durch eine zweistellige,
bei Bedarf auf vier Stelle erweiterbare,
Zählennummer erweitert.

Unlegierte Stähle,
Qualitäts- und Edelstähle

Definition:
Stähle die hauptsächlich Kohlenstoff
( 0,1 % C … 1,4 % C )
als Legierungselement haben und deren
Mangangehalt i.A. unter 1,65 % liegt,
nennt man unlegierte Stähle.
Der Siliziumgehalt liegt bei diesen
Grundstählen i.A. unter 0,40 %,
Schwefel und Phosphor liegen unter 0.045 %.
Die genauen, maximalen
Legierungsbestandteile in %:
Al 0,30 Bi 0,10 Co 0,30 Cu 0,40 Mn 1,65
Mo 0,08 Nb 0,06 Ni 0,30 Pb 0,40 Se 0,1
Si 0,60 Te 0,10 Ti 0,05 V 0,10 W 0,3

Für die Wärmebehandlung wird kein gleichmäßiges
Auf- und/oder Einhärten gewährleistet.
Liegt der Schwefelgehalt dieser Qualitätsstähle
unter 0,035 % spricht man von Edelstahl (E R).
Für die Wärmebehandlung wird hier gleichmäßiges
Auf- und/oder Einhärten gewährleistet.
Die chemische Zusammensetzung ist genauer eingestellt
und der Reinheitsgrad ist höher.
Als Edelstahl wird fälschlicher Weise umgangssprachlich,
hochlegierter korossionsbeständiger Chromstahl bezeichnet.
Die Legierungselemente (Cr+Mo+Ni) ≤ 0,63%.
Der Kurzname begint mit einem vorangestellten C,
gefolgt vom 10 000 fachen des Kohlenstoffgehaltes
und gegebenenfalls durch ein Zusatzsymbol.
Die Dichte wird auf 7,85 kg/dm³ festgesetzt.
In der untenstehenden Tabelle habe ich den
Zusatzsymbolbuchstaben ein Wort als Eselsbrücke
in kursiver Schrift beigefügt.

C Kohlen-
stoff-
gehalt
in %
× 100.

60
heißt
0,6 % 		E End maximaler S-/P-Gehalt ≤ 0,035 %
R Range S-Gehalt-Bereich [0,02 - 0,035] %
C Cold zum kaltumformen geeignet
G Group 1-4 un-, voll-, beruhigt vergossen
S Spring für Federn
U Utility für Werkzeuge T
W Welding für Schweißdraht
D Draw zum Drahtziehen
Beispiele: C10E, C35E, C45U oder C60

Aus den früher gebrächlichen Bezeichnungen
Ck45 und Cm45 wird C45E und C45R.
Hinter E und R kann eine Kennzahl stehen, die den
maximalen Schwefelgehalt angibt. C35E4→S≤0,04%.
Die Bezeichnungen C45W, C60W, C80W1 und C105W1
sind voraussichtlich auch nicht mehr aktuell.
Die Flamm- und Induktionshärtbarkeitsangabe f
scheint allerdings weiterhin,
anders als in der Tabelle,
direkt nach dem C zu stehen.
So gibt es immer noch die Bezeichnung Cf70.
Die Stähle Cf35 und Cf45 heissen nach
EN 86-70 auch C36 und C46. Cf 53 ≡ C53.
Über eventuelle Wärmebehandlung geben
folgende Buchstaben Auskunft.
Links stehen die alten Bezeichnungen.
Rechts ein Teil der Neuen.
Den neuen Behandlungszustandsbuchstaben kann,
um verwechslungen zu vermeiden noch ein T,
vermutlich für Treatment vorangestellt werden.
Bei den besonderen Anforderungen befindet sich
beispielsweise außer +Z15, +Z25, +Z35 für
Mindestbrucheinschnürungsangaben,
+H für besondere Härtbarkeit ( ff )
+F Feinkornstahl auch +C für Grobkornstahl.
+C kann jedoch auch kaltverformt bedeuten, wie
folgende Tabelle zeigt. Um dies zu verdeutlichen,
kann +TC für kaltverformt angegeben werden.
Wenn +TA anstatt +A für das Glühen
verwendet wird kann nicht irrtümlich angenommen
werden, das ein Aluminiumüberzug verlangt wird.

C Kohlen-
stoff-
gehalt
in %
× 100.

60
heißt
0,6 % 		A Angelassen +T
B Behandelt auf beste Bearbeitbarkeit Zerspanbarkeit
C Behandelt auf Kaltscherbarkeit ( Cold Cut ) Kaltscherbarkeit +S
E Einsatzgehärtet
G Geglüht Weichgeglüht +A GKZ→+AC
H Gehärtet +Q +QA +QO +QT +QW
HF Gehärtet, Flamme Randschichtgehärtet
HJ Gehärtet, induktiv Randschichtgehärtet
K Kaltverformt +C +Cnnn +CR +HC +LC
N Normalgeglüht +N +NT ( BG )
NT Nitriert
S Spannungsarmgeglüht
U Unbehandelt
V Vergütet +QT Quenched Tempered
Beispiele: C45 N oder C60 V


Überzüge:
Aluminium: +A Feueralumiert +AR Aluminium walzplattiert
Aluminium: +AS Al-/SI-Legierung +AZ Al-/Zn-Legierung
Zink: +ZA ZN-/Al-Legierung +Z Feuerverzinkt
Zink: +ZE Elektrolyisch verzinkt +ZF Diffussionsgeglühte Zn
Zink-Nickel: +ZN Anorganischer +IC Überzug
Kupfer: +CU spezialverchromt: +CE Elektrolytisch
Zinn: +S feuerverzinnt: +SE Elektrolytisch verzinnt
Blei-Zinn: +T getaucht +TE Elektrolytisch aufgebracht

Eine organische Beschichtung wird mit +OC bezeichnet.
Auch den Überzügen kann ein Buchstabe vorangestellt werden.
Gibt man +SA an so ist eindeutig, dass
das Bauteil feueraluminiert und nicht angelassen wurde.

Einige Liefreigenschaften:

Kurzname: Cf35 Cf45 Cf53 Cf70 Einheit
Alternativ: C36 C46 C53 ——— ———
Kohlenstoffgehalt C: 0,33-0,39 0,43-0,49 0,50-0,57 0,68-0,75 Gew.-%
Siliziumgehalt Si: 0,15-0,35 0,15-0,35 0,15-0,35 0,15-0,35 Gew.-%
Mangangehalt Mn: 0,50-0,80 0,50-0,80 0,40-0,70 0,20-0,35 Gew.-%
Phosphorgehalt P: ≤ 0,025 ≤ 0,025 ≤ 0,025 ≤ 0,025 Gew.-%
Schwefelgehalt S: ≤ 0,035 ≤ 0,035 ≤ 0,035 ≤ 0,035 Gew.-%
Werkstoffnummer: 1.1183 1.1193 1.1213 1.1249 ———
G ( weichgeglüht ) ≤183 ≤207 ≤223 ≤223 HB 30
G ( Glühtemperatur θG ) 650 - 700 650 - 700 650 - 700 650 - 700 °C
N ( Ø 16-100 ) Rp0,2 ≥270 ≥330 ≥340 ——— N/mm²
N ( Ø 16-100 ) Rm 490-640 590-740 610-760 ——— N/mm²
N ( Ø 16-100 ) A5 ≥ 21 % ≥ 17 % ≥ 16 % ——— %
N ( Glühtemperatur θN ) 860 - 890 840 - 870 830 - 860 820 - 850 °C
H (1h 150°C-180°C angel.) ≥ 51 ≥ 55 ≥ 57 ≥ 60 HRC
H ( Austenitisiertemperatur θÖl ) 850 - 880 830 - 860 815 - 845 ——— °C
H ( AC3 θWasser ) 840 - 870 820 - 850 805 - 835 790 - 820 °C
V ( Anlasstemperatur θV ) 550 - 660 550 - 660 550 - 660 550 - 660 °C
V ( Ø 40-100 ) Rp0,2 ≥320 ≥370 ≥400 ——— N/mm²
V ( Ø 40-100 ) Rm 540-690 620-760 640-780 ——— N/mm²
V ( Ø 40-100 ) A5 ≥ 20 % ≥ 17 % ≥ 15 % ——— %
V ( Ø 40-100 ) Z ≥ 45 % ≥ 40 % ≥ 35 % ≥ 30 % %
V ( Ø 40-100 ) ak 42 28 ——— ——— J/cm²
Warmformgebung θS ) 1100-850 1100-850 1050-850 1000-800 °C

Ein C10 bzw. C15 hat geglüht nur 131 HB bzw. 143 HB.
[ CNenn ± 0,03, Si ≥ 0,4, Mn 0,3… 0,6 ] %.
Gehärtet ist Re= 295 N/mm² bzw. 355 N/mm²,
Rm= 490 N/mm²… 640 N/mm² bzw. 590 N/mm²… 780 N/mm²,
A ≥ 16 bzw. ≥ 14.

Einige Beispiele für das normale Härtbarkeitsstreuband
+H ( Hardness ) an der Oberfläche, der obere
ausgeschnittene Teil des Härtbarkeitsstreubandes wird
mit +HH ( Hardness High ) bezeichnet.
Das untere reduzierte Teilband +HL ( Hardness Low ).
Ein eingeschränktes Streuband muß ≥ 6 HRC breit sein.
Diese Angaben gelten für
Vergütungsstähle DIN/EN 10083, ( früher DIN 17200 )
und Einsatzstähle DIN/EN 10084, ( früher DIN 17210 ).


Kurzname: C35 C40 C45 C50 C55 C60 Einheit
Werkstoffnummer: 1.0501 1.0511 1.0503 1.0540 1.0535 1.0601 ———
Härtbarkeit +H 58…48 60…51 62…55 63…56 65…58 67…60 HRC
Härtbarkeit +HH 58…51 60…54 62…57 63…58 65…60 67…62 HRC
Härtbarkeit +HL 55…48 57…51 60…55 61…56 63…58 65…60 HRC





Kurzname: C10 C15 C22 C25 C30 C35 C40 C45 C50 C55 C60 Einheit
Werkstoffnummer: 1.0301 1.0401 1.0402 1.0406 1.0528 1.0501 1.0511 1.0503 1.0540 1.0535 1.0601 ———
Normalglühen:θN θH+20K θH+20K 880…920 880…920 870…910 860…900 850…890 840…880 830…870 825…865 820…860 °C
Stirnabschr.: θJ




870 870 850 850 830 830 °C
Hätetemperatur θH 880…920 880…920 860…900 860…900 850…890 840…880 830…870 820…860 810…850 805…845 800…840 °C
Abschreckmedium: Wasser Wasser > Öl Öl > Wasser ———

Die Werte gelten auch für Edelstähle ( E R ).



Kurzname: C60W C70W2 C80W1 C85W C105 W1 Einheit
Werkstoffnummer: 1.1740 1.1620 1.1525 1.1830 1.1545 ———
Schmieden:θS 1050…850 1050…850 1050…850 1050…850 1050…850 °C
Weichglühen:θG 680…710 680…710 680…710 680…710 680…710 °C
Glühhärte: HG ≥ 231 ≥ 183 ≥ 192 ≥ 222 ≥ 213 HB
Hätetemperatur θH 800…830 790…820 780…810 800…830 770…800 °C
Abschreckmedium: Öl Wasser Wasser Öl Wasser ———
Durchhärtung: ≤Ø 12 10 10 12 10 mm
Einhärtungstiefe:1) 3,5 3,0 2,5 4,5 2,5 mm
Oberflächenhärte
unangelassen: 		58 64 64 63 65 HRC
Oberflächenhärte
mit 100 °C entspannt: 		58 63 64 63 64 HRC
Oberflächenhärte
mit 200 °C angelassen: 		54 60 60 59 62 HRC
Oberflächenhärte
mit 300 °C angelassen: 		48 53 54 54 56 HRC

1) Für Vierkantstahl a = 30mm

Unlegierte Baustähle

Für Baustähle stehen die mechanischen Eigenschaften,
Festigkeitswerte wie die Streckgrenze im Vordergrund.
Die Zerspanbarkeit, Umformbarkeit und Schweißeignung
sind weitere für die wirtschaftliche Fertigung
wichtige Eigenschaften. Die Korrosions- und Verschleiß-
festigkeit bestimmen die Lebensdauer des Produktes mit.
Diese Stähle sind nicht für eine Wärmebehandlung
vorgesehen und daher dafür nur unzureichend geeignet.
Die Stahlbezeichnung beginnt mit einem Buchstaben.

E Maschinenbau Mindest-
streck-
grenze
Re
in N/mm²
für die
geringste
Erzeugnis-
dicke 		Weitere
techno-
logische
Eigenschaften
in
Abhängigkeit
des
Haupt-
symbols
S Stahlbau
P Druckbehälterbau
H kaltgewalzte Flacherzeugnisse
aus höherfesten Stählen
L Leitungsbau
B Betonstähle

Beispiel: S235JRG2FW
Unlegierter Baustahl
mit Re=235 N/mm²,
Kerbschlagarbeit 27J bei 20 °C,
beruhigt vergossen,
zum Schmieden, wetterfest.

Früher wurde die Mindestzugfestigkeit Rm,
anstatt der,
für die Dimensionsberechnung sinnvolleren,
Streckgrenze Re oder Rp0,2 verwand.
So war ein St37-2, ein unberuhigt vergossener,
allgemeiner, unlegierter Baustahl,
mit einer Mindestzugfestigkeit von
Rm=37 kg/mm² · 9,80665 m/s² = 363 N/mm².
Bei einem StE240.7 (1.0457) nach DIN 17172
wurde die gewährleistete Streckgrenze
mit Re ≈ 240 N/mm² angegeben.
Re=24 kg/mm² · 9,80665 m/s² = 235 N/mm².
Die aufgeführten Bezeichnungen entsprechen
im wesentlichen dem gleichen Stahl,
mit einem Gehalt an
C ≈ 0,17, Si ≤ 0,45, Mn ≈ 1,4,
P ≤ 0,045, S ≤ 0,045, N ≤ 0,009.
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