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Stahlsorte

Klassifikation von Stahlwerkstoffen Aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie

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Als Stahlsorte werden die verschiedenen Arten von Stählen bezeichnet. Früher waren auch die Bezeichnungen Stahlmarke oder Stahlqualität üblich. Durch die Angabe der Stahlsorte garantiert der Hersteller bestimmte Eigenschaften, die von der Zusammensetzung und der thermischen Behandlung des Ausgangsmaterials abhängen.

Schnelle Fakten EN 10020 ...
Schnelle Fakten EN 10027 ...

Die Einteilung und Definition der Stahlsorten in Klassen wird in der EN 10020 beschrieben, wobei diese weiter in Hauptgüteklassen untergliedert werden.

Die Bezeichnung von Stählen ist in der EN 10027-1 und 10027-2 festgelegt. Neben der kurzgefassten Klassifizierung nach Werkstoffnummern erhält jeder Stahl noch einen Werkstoffkurznamen, der sich überwiegend nach seiner Einsatzbestimmung richtet. Außerdem ist es üblich, Stahl nach seiner chemischen Zusammensetzung, also seinen Legierungsbestandteilen, zu klassifizieren.

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Begriffsbestimmung nach EN 10020

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Weitere Informationen Abschnitt, Klasse ...
Weitere Informationen festgelegtes Element, Grenzwert Massenanteil in % ...
Weitere Informationen Abschnitt, Überschrift ...
Weitere Informationen festgelegtes Element, Grenzwert Massenanteil in % ...
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Werkstoffkurzname nach EN 10027-1

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Nach ihrem Verwendungszweck und ihren mechanischen oder physikalischen Eigenschaften bezeichnete Stähle

Stähle für den Stahlbau

Weitere Informationen G | S | n | n | n, an …a ...
Weitere Informationen Beispiele für Kurznamen für Stähle für den Stahlbau, Norm ...
Weitere Informationen EN 10025 (aktuell), EN 10025 (alt) ...

Nach der inzwischen zurückgezogenen Norm DIN 17100 wurden Baustähle in Deutschland mit St x bezeichnet, wobei x für ein Zehntel des Wertes der Zugfestigkeit in N/mm² stand (bzw. für den Wert der Zugfestigkeit in der damals gebräuchlichen Einheit kp/mm²). Diese Bezeichnung ist im Alltag noch weit verbreitet. Baustähle werden lediglich nach ihren mechanischen Eigenschaften charakterisiert. Ein Stahl mit der gleichen Bezeichnung kann je nach Hersteller und Charge also eine in den Erzeugnisnormen in Grenzen definierte abweichende chemische Zusammensetzung aufweisen.

Die ersten Buchstaben nach der Streckgrenze geben Auskunft über die Kerbschlagarbeit. Die darauf folgenden Buchstaben kennzeichnen weitere mechanische Eigenschaften oder den Einsatzzweck des hergestellten Stahls. Beispiele:

Die Desoxidationsart bzw. der Sauerstoffanteil des Stahl kann durch folgende Kennungen charakterisiert werden:

  • FU: unberuhigt vergossen (enthält viel Restsauerstoff und ausgeprägte Seigerungszonen)
  • FN: einfach beruhigt vergossen (unberuhigter Stahl nicht zulässig; enthält also weniger Restsauerstoff)
  • FF: doppelt beruhigt (auch vollberuhigt) vergossen (d. h. praktisch der gesamte Sauerstoff ist verschlackt)
  • GF: vollberuhigter Stahl mit ausreichendem Gehalt an Elementen zur Bindung des Stickstoffs und mit feinkörnigem Gefüge

Beruhigter Verguss bedeutet, dass dem flüssigen Stahl bei der Überführung von Roheisen zu Rohstahl durch das Linz-Donawitz-Verfahren entweder Silizium oder Aluminium („einfache Beruhigung“) bzw. Silizium und Aluminium („doppelte Beruhigung“) hinzugefügt wird. Der in der Schmelze vorhandene Sauerstoff reagiert mit diesen Metallen und wird verschlackt.

Von „Beruhigung“ des Stahls wird gesprochen, weil die Löslichkeit des Sauerstoffs im flüssigen Eisen während des Abkühlens sinkt und daher beim Abgießen aus der Stahlschmelze blubbernd ausgeschieden wird. Durch das Hinzufügen von Aluminium oder Silizium wird der Ausscheidungsprozess verstärkt, bis der Sauerstoff vollständig abgebunden ist. Nur beruhigter Stahl kann im Stranggussverfahren verarbeitet werden. Durch die kaum oder gar nicht vorhandenen Lufteinschlüsse und die geringe Entmischung in Seigerungszonen hat beruhigt vergossener Stahl bessere mechanische Eigenschaften und eine bessere Schweißeignung.

Bis Oktober 2004 war eine Gütekennzeichnung vorgesehen, die Auskunft über Beruhigung und Wärmebehandlungszustand des Produkts gab:

  • G1: Unberuhigter Stahl. Wird heute kaum noch produziert, da nicht im Stranggussverfahren zu verarbeiten. Kokillenguss ist möglich, aber nicht wirtschaftlich.
  • G2: Beruhigter, aber nicht normalisierter Stahl
  • G3: Vollberuhigter und normalisierter Stahl
  • G4: Wärmebehandlung nach Wahl des Herstellers. Beispielsweise:

In der aktuellen Normung EN 10025-2:2004 sind die Nachsetzzeichen G1, G2, G3 und G4 entfallen.

Mikrolegierten Stählen bzw. Feinkornbaustählen werden 0,01 bis 0,1 Massenprozent an Aluminium, Niob, Vanadium und/oder Titan zugesetzt, um etwa über Bildung von Karbiden und Nitriden und Kornfeinung eine hohe Festigkeit zu erreichen. Ihre Kurznamen bauen ebenso wie die Bezeichnungen der Baustähle auf der Mindeststreckgrenze auf.

Beispiel für Feinkornbaustahl mit der Werkstoffnummer 1.0545:

  • aktuelle Bezeichnung nach EN 10025-3, zwischenzeitlich nach EN 10113-2: SxN, Beispiel: S355N
  • alte Bezeichnung nach DIN 17102: StE x mit x = der Mindestelastizitätsgrenze in N/mm², Beispiel: StE 355

Die Legierungselemente lösen sich bei Erwärmung auf Umformtemperatur teilweise. Sie bilden bei gezielter Abkühlung Karbide mit Kohlenstoff und Nitride mit Stickstoff. Diese sind im Ferrit und im Ferrit des Perlits fein verteilt. Dadurch entsteht eine sogenannte Ausscheidungshärtung, die in diesem Fall eine höhere Festigkeit bewirkt. Eine weitere Steigerung der Festigkeit wird durch die Normalglühbehandlung erzielt, wobei die resultierende Kornfeinung durch die Mikrolegierungselemnte, welche das Kornwachstum hemmen, verbessert wird. Bei dieser Festigkeitssteigerung wird die Zähigkeit nicht herabgesetzt.

Stähle für Druckbehälter

Weitere Informationen G | P | n | n | n, an …a ...
Weitere Informationen Beispiele für Kurznamen für Stähle für Druckbehälter, Norm ...

Stähle für Leitungsrohre

Weitere Informationen L | n | n | n, an …a ...
Weitere Informationen Beispiele für Kurznamen für Stähle für Leitungsrohre, Norm ...

Anforderungsklassen:

  • A = Stahlrohre für Leitungen < 16 bar
  • B = Stahlrohre für Leitungen > 16 bar
  • C = Stahlrohre für außergewöhnliche Belastungen

Maschinenbaustähle

Weitere Informationen G | E | n | n | n, an …a ...
Weitere Informationen Beispiele für Kurznamen für Maschinenbaustähle, Norm ...

Betonstähle

Weitere Informationen B | n | n | n, an …a ...
Weitere Informationen Beispiele für Kurznamen für Betonstähle, Norm ...

Spannstähle

Weitere Informationen Y | n | n | n | n, an …a ...
Weitere Informationen Beispiele für Kurznamen für Spannstähle, Norm ...

Stähle für oder in Form von Schienen

Weitere Informationen R | n | n | n | n, an …a ...
Weitere Informationen Beispiele für Kurznamen für Stähle für Schienen, Norm ...

Flacherzeugnisse zum Kaltumformen

Weitere Informationen D | a | n | n, an …a ...
Weitere Informationen Beispiele für Kurznamen für Flacherzeugnisse zum Kaltumformen, Norm ...

Flacherzeugnisse aus höherfesten Stählen zum Kaltumformen

Weitere Informationen H | a | n | n | n, an …a ...
Weitere Informationen Beispiele für Kurznamen für Flacherzeugnisse aus höherfesten Stählen zum Kaltumformen, Norm ...

Verpackungsblech und -band

Weitere Informationen T | H | n | n | n, + an +an …a ...
Weitere Informationen Beispiele für Kurznamen für Verpackungsblech und -band, Norm ...

Elektroblech und -band

Weitere Informationen M | n | n | n | n | - | n | n | aa, Hauptsymbole ...
Weitere Informationen Beispiele für Kurznamen für Elektroblech und -band, Norm ...

Nach ihrer chemischen Zusammensetzung bezeichnete Stähle

Unlegierte Stähle mit mittlerem Mn-Gehalt < 1 % (ausgenommen Automatenstähle)

Weitere Informationen G | C | n | n | n, an …a ...
Weitere Informationen Beispiele für Kurznamen für unlegierte Stähle mit mittlerem Mn-Gehalt < 1 %, Norm ...

Unlegierte Stähle mit mittlerem Mn-Gehalt von ≥ 1 %, unlegierte Automatenstähle, sowie legierte Stähle (ausgenommen Schnellarbeitsstähle)

Weitere Informationen G | n | n | n | a … | n-n …, an …a ...
Weitere Informationen Beispiele für Kurznamen für unlegierte Stähle mit mittlerem Mn-Gehalt von ≥ 1 %, Norm ...

Beispiel: 30NiCrMo12-6 ist ein Stahl mit 0,3 % Kohlenstoff (0,3=30:100), 3 % Nickel (Ni: 3=12:4), 1,5 % Chrom (Cr: 1,5=6:4) und geringem, nicht angegebenem Anteil Molybdän (Mo).

Um sich merken zu können, welcher Faktor bei welchen Elementen angewandt wird, gibt es einige Eselsbrücken:

  • für den Faktor 4:
    • Chrom Connte Man Nicht Sicher Wahrnehmen.“
    • Man Sieht Nie 4 Weiße CroCodile.“
    • Wo Sieht Man das CroCodil ? Am Nil – es hat 4 Beine.“
  • für den Faktor 10:
    • „AlCuMoTaTiV“
    • Alle 10 Cubaner Mochten Tante Tinas Vogel“
  • für den Faktor 100: „Mit 100 P S Nach Celle“. Hier steht Celle sowohl für C als auch für Ce.

Nichtrostende und andere legierte Stähle (ausgenommen Schnellarbeitsstähle)

Weitere Informationen G | X | n | n | n | a … | n-n …, an …a ...
Weitere Informationen Beispiele für Kurznamen für nichtrostende und andere legierte Stähle, Norm ...

Beispiel: X12CrNi18-8 ist ein Stahl mit 0,12 % Kohlenstoff, 18 % Chrom (Cr) und 8 % Nickel (Ni).

Schnellarbeitsstähle

Weitere Informationen PM | HS | n-n …, a(a)a ...
Weitere Informationen Beispiele für Kurznamen für Schnellarbeitsstähle, Norm ...

Schnellarbeitsstähle (Kurzzeichen HS (früher HSS Hochleistungsschnellschnittstahl)) zeichnen sich durch hohe Verschleißbeständigkeit, Anlassbeständigkeit und Warmhärte bis 600 °C aus. Sie werden z. B. als Räumnadeln, Spiralbohrer, Fräswerkzeug, Drehmeißel und Wendeschneidplatten verwendet.

Der Kohlenstoffgehalt liegt meist zwischen 0,8 und 1,4 %, einige Sorten haben Gehalte von 2,1 %.

Bezeichnung nach EN ISO 4957 (Werkzeugstähle): Kennbuchstaben HS und nachfolgend Zahlen, die in der Reihenfolge W, Mo, V und Co die Massenanteile in ganzen, gerundeten Zahlen angeben.

Beispiel: HS2-10-1-8

  • HS: Schnellarbeitsstahl
  • 2: 2 % W (Wolfram)
  • 10: 10 % Mo (Molybdän)
  • 1: 1 % V (Vanadium)
  • 8: 8 % Co (Cobalt)

Auch bei den Schnellarbeitsstählen kann man das Lernen der beteiligten Elemente über Eselsbrücken erleichtern.

  • „WoMoVaCo“
  • Wer moechte viel Cola?“
  • Weil Montag voll cool ist.“

Manchmal findet sich noch die Bezeichnung S, gefolgt von drei bis vier Ziffern. Sind nur drei Ziffern angegeben, so ist kein Cobalt im Schnellarbeitsstahl enthalten.

Beispiel: S6-5-2

  • 6 % W (Wolfram)
  • 5 % Mo (Molybdän)
  • 2 % V (Vanadium)
  • 0 % Co (Cobalt)

In S6-5-2 ist wie in fast allen Schnellarbeitsstählen zudem noch etwa 4 % Chrom enthalten, was aus der Kurzbezeichnung allerdings genauso wenig wie der C-Gehalt hervorgeht.

Zusatzsymbole

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Stahlguss

Als Stahlguss bezeichnet man Stahlsorten, die zum direkten Guss in ihre endgültige Form vorgesehen sind (ohne nennenswerte Umformprozesse).

Bezeichnung:

Beispiel: G-17CrMo5-5 ist ein Stahlguss mit 0,17 % Kohlenstoff, 1,25 % Chrom (Cr) und 0,5 % Molybdän (Mo) nach Norm.
  • Hochlegiert entsprechend:
Beispiel: GX210CrNiMo18-8 wäre ein hochlegierter Stahlguss mit 2,1 % Kohlenstoff, 18 % Chrom, 8 % Nickel, geringer Anteil Molybdän
  • unlegiert ähnlich wie bei den Stählen für den Maschinenbau
Beispiel: GE395 ist ein Stahlguss mit einer Streckgrenze von 395 N/mm²

Weitere übliche Klassifizierungen

In der Literatur finden sich häufig geläufige, nachstehend aufgeführte Ordnungskriterien, in denen Begriffsbestimmung nach EN 10020 und Stahlbezeichnung nach EN 10027 vermischt sind und zu Missverständnissen führen können.

Unlegierte Stähle

Massenstähle für Maschinenbau und Stahlbau

Diese Stähle sind heute nach EN 10027 getrennt in Stähle für den Stahlbau und Maschinenbaustähle:

  • Bei den Stählen nach EN 10025-2 handelt es sich bei allen Stahlsorten um unlegierte Qualitätsstähle nach EN 10020.
  • Bei den Stählen nach EN 10025-3 (Feinkornbaustähle) sind die Sorten S275 und S355 unlegierte Qualitätsstähle, die Sorten S420 und S460 legierte Edelstähle nach EN 10020.
  • Bei den Stählen nach EN 10025-4 (thermomechanisch gewalzte Feinkornbaustähle) sind alle Sorten legierte Edelstähle nach EN 10020 bis auf die Sorte S275 (unlegierter Stahl).
  • Bei den Stählen nach EN 10025-5 (wetterfeste Baustähle) sind alle Sorten legierte Edelstähle nach EN 10020.
  • Bei den Stählen nach EN 10025-6 (Stähle mit höherer Streckgrenze im vergüteten Zustand) sind alle Sorten legierte Edelstähle nach EN 10020.

Diese Stähle unter einer Kennzeichnung nach EN 10027 müssen also verschiedenen Klassen bzw. Hauptgüteklassen nach EN 10020 zugeordnet werden.

Unlegierte Qualitätsstähle

Beispielsweise finden sich in der EN 10083-2 (unlegierte Vergütungsstähle) nach EN 10027 sowohl Qualitätsstähle als auch Edelstähle nach EN 10020:

Nicht alle Stähle einer Kennzeichnung nach EN 10027 gehören also zu der gleichen Klasse bzw. Hauptgüteklasse.

Unlegierte Edelstähle

Beispielsweise finden sich in der EN 10083-2 (unlegierte Vergütungsstähle) nach EN 10027 sowohl Edelstähle als auch Qualitätsstähle nach EN 10020:

Nicht alle Stähle einer Kennzeichnung nach EN 10027 gehören also zu der gleichen Klasse bzw. Hauptgüteklasse.

Legierte Stähle

Mikrolegierte Stähle

Die mikrolegierten Stähle (Feinkornbaustähle) zählen heute nach EN 10027 zu den Stählen für den Stahlbau nach EN 10025-3; die Sorten S275 und S355 sind unlegierte Qualitätsstähle, die Sorten S420 und S460 legierte Edelstähle nach EN 10020.

Niedriglegierte Stähle

Diese Bezeichnung gehört nicht zu den Klassen bzw. Hauptgüteklassen nach EN 10020 und dient lediglich zur Abgrenzung von den „hochlegierten“ Stählen nach EN 10027. Niedriglegierte Stähle enthalten in der Regel weniger als 5 % Legierungselemente wie Chrom, Molybdän oder Nickel, was ihnen eine gute Kombination aus Festigkeit und Schweißbarkeit verleiht.[2] Sie werden häufig im MAG-Schweißen eingesetzt, etwa bei der Fertigung von Baustählen oder im Maschinenbau, da sie mit Schutzgasen wie CO₂ oder Mischgasen effizient verarbeitet werden können.

Hochlegierte Stähle

Diese Bezeichnung (Stähle mit „X“ als erstem Zeichen im Werkstoffnamen) gehört nicht zu den Klassen bzw. Hauptgüteklassen nach EN 10020 und dient lediglich zur Abgrenzung von den „niedriglegierten“ Stählen nach EN 10027. Hochlegierte Stähle weisen einen Legierungsanteil von mehr als 5 % auf, insbesondere Chrom, Nickel oder Molybdän, was ihnen hervorragende Korrosionsbeständigkeit und hohe mechanische Eigenschaften verleiht, wie sie etwa bei rostfreien Stählen im MAG-Schweißen mit speziellen Schutzgasen wie Argon-Mischungen gefordert werden. Sie finden Anwendung in anspruchsvollen Bereichen wie der Chemietechnik oder der Lebensmittelindustrie.

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Werkstoffnummern nach EN 10027-2

Zusammenfassung
Kontext

Werkstoffnummern werden in Europa vom Stahlinstitut VDEh vergeben.

Bezeichnung: X.YYZZ(AA) mit

  • X: Hauptgruppe
  • Y: Sortennummern
  • Z: Zählnummern
  • A: Erweiterte Zählnummern, wenn es die Zunahme der Anzahl der Stahlsorten erforderlich macht.

Die Hauptgruppe X für Stahl und Stahlgusssorten lautet „1“. Die Sortennummern YY dienen der Klassifizierung, die beiden Zählnummern ZZ werden chronologisch vergeben.

Beispiele:

1.7218 übersetzt sich in [Stahl], [Edelstahl mit Cr und < 0,35 Massenprozent Mo], [0,25 Massenprozent C, 1,0 % Cr, 0,65 % Mn]. Der Kurzname wäre 25 CrMo 4.

Eine bekannte Werkstoffnummer in der Stahlbranche ist die 1.4301, die dem ersten nichtrostendem Stahl zugeordnet wurde. Sein Kurzname lautet X5CrNi18-10.

Nach der zurückgezogenen DIN-Norm DIN 17007-2:1961–09 waren zusätzlich die Stellen 6 als Stahlgewinnungsverfahren und 7 als Behandlungszustand genormt, meist wurde darauf aber verzichtet.

Bedeutung der Werkstoffnummern nach DIN EN 10027-2 Bezeichnungssysteme für Stähle – Teil 2: Nummernsystem; Deutsche Fassung EN 10027-2:2015 (2015-07):

Weitere Informationen unlegierte Stähle, legierteStähle ...
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Weitere Bezeichnungen

Die Bezeichnung der Stähle ist eindeutig definiert. Die vorgesehenen Kennzeichnungen wurden jedoch in den letzten Jahren mehrfach geändert. Weiterhin werden für bestimmte Stähle Markennamen sowie traditionelle Bezeichnungen wie St 52, V2A, Invar und Nirosta verwendet, wodurch die Benennung der Stähle etwas verwirrend erscheint. In den USA werden Stahlsorten nach dem System des American Iron and Steel Institute (AISI) bezeichnet.

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Siehe auch

Literatur

Siehe auch

Einzelnachweise

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