Werkstoffkunde I WS 05 06 Episode 11 pdf

4 Korrosion Seite 247 Konstruktiver Korrosionsschutz – Fügetechnik Isolation zur Vermeidung Isolation zur Vermeidung von Kontaktkorrosion von Kontaktkorrosion Der verbindende Werkstoff sollte immer edler sein als Der verbindende Werkstoff sollte immer edler sein als die zu verbindenden Teile die zu verbindenden Teile Konstruktiver Korrosionsschutz - Behälterbau Durchgehende Nähte sind punktweise Durchgehende Nähte sind punktweise geschweißten Nähten vorzuziehen geschweißten Nähten vorzuziehen Universität Hannover Die schmalere Seite der Naht sollte dem Die schmalere Seite der Naht sollte dem aggressiven Medium zugewandt sein aggressiven Medium zugewandt sein Institut für Werkstoffkunde Prof Dr.-Ing Friedrich-Wilhelm Bach Korrosion Seite 248 Anwendung: Batterie Zink-Kohle Batterie (Leclanché-Element, 1866) + – Pol: Kohle-Elektrode von MnO2-(Braunstein)Masse umgeben (enthält Wasser, Salmiak) - – Pol: Zink(-Becher) Reaktionen: Zn Zn2+ + e- MnO2 + H2O + e- MnO(OH) + OH- : Zn + MnO2 Zn(OH)2 + Mn + 1,5 V Die Korrosion des Zinks in einem Kontaktelement liefert die Spannung der Batterie Anwendung - Potenziostatische Entschichtung A B Entschichten von Flugzeugturbinen-Schaufeln Entschichten von Flugzeugturbinen-Schaufeln – konventionell: aggressive, toxische Chemikalien – konventionell: aggressive, toxische Chemikalien – neuer IW-Prozess: potenziostatisch schont die – neuer IW-Prozess: potenziostatisch schont die Schaufeln und die Umwelt Schaufeln und die Umwelt Universität Hannover Turbinenschaufeln Turbinenschaufeln A nach Betrieb A nach Betrieb B entschichtet B entschichtet Institut für Werkstoffkunde Prof Dr.-Ing Friedrich-Wilhelm Bach Korrosion Seite 249 Anwendung - Bioresorbierbare Metallimplantate Kardiovaskuläre Implantate Kardiovaskuläre Implantate – konventionelle Gitterkörbe, die über Katheder im Herz – konventionelle Gitterkörbe, die über Katheder im Herz aufgedehnt werden, führen mit Wahrscheinlichkeit von aufgedehnt werden, führen mit Wahrscheinlichkeit von 50% selbst zum Verschluß 50% selbst zum Verschl – Idee: sich auflưsender Korb – Idee: sich auflösender Korb – Lösung: Magnesium-Stent metallische Vorteile plus – Lösung: Magnesium-Stent metallische Vorteile plus Biodegradation in salinen Umgebungen Biodegradation in salinen Umgebungen Explantierter Nagel, ø 1,5 mm, Wochen im Meerschweinchen unten: Stahl-Demonstrator in-vivo Tage Schweineherz, Mg-Stent ø 2,1 mm Orthopädische Implantate Orthopädische Implantate – biodegradable Schrauben zum Fixieren – biodegradable Schrauben zum Fixieren von z B Kreuzbändern aus Polymer von z B Kreuzbändern aus Polymer – höhere mechanische Belastbarkeit – höhere mechanische Belastbarkeit durch resorbierbare Magnesium-Pins durch resorbierbare Magnesium-Pins 20 mm Korrosion und Kunst Christopher T Ray: „ascent“, Keystone, Fl., 1998 Horst Antes: „Kopf77“, Regensburg, 1977 Gillian White: (Rechenzentrum der Uni) „Sphäre IV“, Karlsruhe, 1996 Richard Serra : „Terminal“, Bochum, 1977 Universität Hannover Institut für Werkstoffkunde Prof Dr.-Ing Friedrich-Wilhelm Bach Korrosion Seite 250 Korrosion und Kunst FeOOH Fe 3O4 FeOOH C-Stähle – lose anhaftende inhomogene Schicht aus FeOOH und Fe3O4 (Rost) – weitere Korrosion möglich Stahl, z B E360 (St70) FeOOH (Cu, Cr, P ) COR TEN A COR TEN A (1.8962, 9CrNiCuP3-2-4) – Ausbildung einer festhaftenden FeOOH-Schicht – Schutz vor weiterer Korrosion Prof Hans Breder: „dreiteilige Stahlskulptur“, 1971 (aus dem Maschpark, Hannover, saniert am IW) Archäologie: Glühende Kanonenkugeln Fregatte HMS Coronation, 92 Kanonen, gesunken 1691 Universität Hannover Institut für Werkstoffkunde Prof Dr.-Ing Friedrich-Wilhelm Bach Korrosion Seite 251 Archäologie: Glühende Kanonenkugeln Fe (1) (2) (3) (4) (5) (1) Kanonenkugel aus Eisen sinkt im Meerwasser ab (2) oberflächliches Durchrosten (3) Schlammabdeckung unter anaeroben Bedingungen, Bakterien entnehmen Sauerstoff den Korrosionsprodukten und erzeugen so feinst verteiltes Eisen (4) nach Freilegen der Kugel Reoxidation der Oberfläche, das darunter liegende Eisen wird vor Oxidation geschützt (5) nach Verletzen der obersten Rostschicht entzündet sich das freiliegende pyrophore (=selbstentzündliche) Eisen Universität Hannover Institut für Werkstoffkunde Prof Dr.-Ing Friedrich-Wilhelm Bach Eisengewinnung und Stahlerzeugung Seite 252 Geschichte der Eisenhüttentechnik 2000 1796 500 v Chr 1860 1856 16 Jahrhundert 1500 v Chr Entwicklung der Stahlerzeugung Universität Hannover Institut für Werkstoffkunde Prof Dr.-Ing Friedrich-Wilhelm Bach Eisengewinnung und Stahlerzeugung Seite 253 Verfahrenswege zur Stahlherstellung Materialfluß Hochofenprozeß Universität Hannover Institut für Werkstoffkunde Prof Dr.-Ing Friedrich-Wilhelm Bach Eisengewinnung und Stahlerzeugung Seite 254 Hochofenprozeß Gicht Gichtgase zu den Winderhitzern Hund Hund Möller: Erz und Kalk Hauptreaktionen: Hauptreaktionen: 1) 1) 2C + O2 2C + O2 2) 2) CO + FeO CO + FeO 2CO 2CO Koks Wasserkühlung Heißluft von den Winderhitzern CO2 + Fe CO2 + Fe Die Schlacke entsteht aus der Die Schlacke entsteht aus der restlichen Gangart des Gesteins, restlichen Gangart des Gesteins, die sich mit dem zugegebenen die sich mit dem zugegebenen Kalk verbindet Kalk verbindet Sie hat eine niedrigerer Dichte als Sie hat eine niedrigerer Dichte als das Roheisen und kann daher das Roheisen und kann daher abgeschöpft werden abgeschöpft werden Schlacke Roheisen Reaktionen im Hochofen Das Ofeninnere kann je nach herrschender Temperatur und ablaufenDas Ofeninnere kann je nach herrschender Temperatur und ablaufenden Reaktionen in verschiedene Bereiche eingeteilt werden: den Reaktionen in verschiedene Bereiche eingeteilt werden: Gicht: 200 - 250 °C; Trocknen der Beschickung, Vorwärmen Oberer Schacht: 250 - 700 °C; "Schachtarbeit" = Zerlegung von Hydraten und Carbonaten Dabei werden große Mengen Wärme, also auch Brennstoff verbraucht Bei Einsatz von Sinter können bereits Teile der Schachtarbeit in der Sinteranlage geleistet werden Unterer Schacht: 700 - 1000 °C; "indirekte Reduktion" = Reduktion von Eisenoxiden durch Kohlenmonoxid und Wasserstoff Die Reduktion von Magnetit (Fe3O4) zu Wüstit (FeO) ist endotherm, die übrigen Reaktionen (z B FeO zu Fe) sind exotherm Es wird eine möglichst weitgehende indirekte Reduktion angestrebt, da diese am wirtschaftlichsten ist Daneben wird durch die Reaktion von Eisen mit CO Eisencarbid gebildet Bei der "indirekten" Reduktion gebildetes Kohlendioxid wird mit Koks in einer temperaturabhängigen Gleichgewichtsreaktion wieder zu Kohlenmonoxid umgesetzt ("Boudouard-Gleichgewicht) Diese CO-Neubildung verliert mit abnehmender Temperatur an Bedeutung, da die Reaktionsgeschwindigkeit zu langsam wird und sich zudem die Gleichgewichtslage zu höheren Kohlendioxid-Anteilen verschiebt Kohlensack, / Rast: Über 1000 - 1600 °C; direkte Reduktion und Aufkohlung = Eisenoxid aber auch andere Oxide (u a Mangan, Silicium, Phosphor) werden direkt durch Koks reduziert Gleichzeitig erweichen und schmelzen Eisen und Gangart Das flüssige Eisen tropft durch den glühenden Koks in Kohlensack und Rast und wird weiter aufgekohlt Durch Aufkohlung sinkt der Schmelzpunkt (reines Eisen: 1539 °C) auf 1100 - 1300 °C Gestell: 1600 °C (im Brennraum vor den Blasformen: bis 2200 °C); Vergasung des Kohlenstoffs, Bildung von CO und Wasserstoff, Wärmeerzeugung Universität Hannover Institut für Werkstoffkunde Prof Dr.-Ing Friedrich-Wilhelm Bach Eisengewinnung und Stahlerzeugung Seite 255 Corex-Verfahren Stückerz, Pellets, Sinter Zuschläge Gichtgas Wäscher Kohle Exportgas Reduktionsschacht Reduktionsgas Rohgas Zyklon Kühlgas Einschmelzvergaser Staub Roheisen, Schlacke Absetzbecken Sauerstoff Midrex-Verfahren Eisenerz Abgas Erdgas Kompressor Gaswäscher Reduktionszone Gebläse Reformer Abgas Abgas MidrexSchachtofen Reduktionsgas Kühlgas Kühlzone Kompressor Gas Kamin Wärmetauscher Verbrennungsluft Heizgas Universität Hannover Eisenschwamm Institut für Werkstoffkunde Prof Dr.-Ing Friedrich-Wilhelm Bach Eisengewinnung und Stahlerzeugung Seite 256 Sauerstoffmetallurgie LD-Verfahren LD - Verfahren: Linz (Vereinigte ưsterreichische Stahlwerke) - Donawitz (Ưsterr Alpine Montan Ges.) kompakter Boden Lanze Blasen mit technisch reinem O2 (98 %) Oxidation nicht nur im Strahlbereich der Lanze: – – Sauerstoffaufblaskonverter, eingesetzt seit 1955 RE mit 3,0 % C: RE mit 0,1 % C: = 6,5 g/cm3 bei 1300°C = 7,4 g/cm3 bei 1300°C gleichmäßige C- Konzentration aufgrund der Umlaufbewegung der Schmelze Konverter: 100 - 400 t (vergleiche Thomaskonverter: 20 - 80 t) Gefahr der Rotationsumkehr der Schmelze bei zu starkem O2- Strahldruck RE: mit 0,1 % P, verarbeitbar wegen der Verwendung von reinem O2 beim LD Verfahren; mit % P, verarbeitbar im LD AC- Verfahren Sauerstoffaufblasverfahren: Einfluss Prozessparameter Lanzenabstand: 0,5 - 2,5 m O2- Druck: - 10 bar Merkmale des harten Blasens: – – – – 0,5 m, 10 bar Entkohlung bevorzugt Schlacke wird zur Seite gedrängt Schlacke bleibt lange fest, langsamere Entphosphorung als Schlackenreaktion Merkmale des weichen Blasens: – – – Befüllen eines Konverters Universität Hannover 2,5 m, bar Entphosphorung bevorzugt Schlacke wird schnell dünnflüssig, schnellere Entphosphorung als Schlackenreaktion zeitliche Variationsmöglichkeit der Blastechniken möglich Lanze mit Mehrloch- Kopf ermöglicht Übergang zwischen hartem und weichem Blasen Temperatur der Lanze ca 100 °C Kühlwassererwärmung um 15 K, von 20 auf 35 °C Institut für Werkstoffkunde Prof Dr.-Ing Friedrich-Wilhelm Bach Eisengewinnung und Stahlerzeugung Seite 257 Sauerstoffaufblasverfahren: Einfluss Prozessparameter II Tiegel besitzt Stahlabstichloch, daher ist ein schlackenfreier Abstich möglich Nachteile, wenn kein Abstichloch vorhanden: – – – Rückphosphorung eingeschränkte Pfannenhaltbarkeit wegen chem Wechselreaktion mit der Schlacke ungleichmäßige Mn- Analyse (Ferro - Mn wird bei Abstich von der Schlacke umgeben) Schwimmstopfen aus Keramik mit einer Dichte zwischen Stahl und Schlacke ( 4,0 g/cm3) hält Restschlacke zurück Auskleiden des Tiegels mit feuerfestem Material: Dauerfutter außen aus Schamotte; sauer (10 - 45 % Al2O3, 50 - 85 % SiO2) Verschleißfutter innen aus Dolomit, basisch (MgO, CaO); Gesamtdicke 1000 mm Abrasionsverschleiß der Ausmauerung geht in Schlacke über Sauerstoffblaskonverter Abstich Sauerstoffaufblasverfahren: LD-AC-Verfahren zum Frischen von phosphorreichem RE mit ca % P ARBED (= Acieries Reunies Burbach Esch Dudelange) Centre National de Recherches Metallurgiques, Liege Staubkalk wird durch Lanze eingeblasen sehr weich blasen Entphosphorung vor dem C- Abbau erste Schlacke enthält > 20 % P2O5 Dünger Roheisenmischer: Abguß Roheisenschlacke Universität Hannover zweiter Blasabschnitt unter Zugabe von Kühlschrott Entkohlung und Einstellung der P- und SGehalte Nachteil: Zeitverlust gegenüber LDVerfahren wegen zwei Blasabschnitten Vorteil: P- reiches RE verwendbar Institut für Werkstoffkunde Prof Dr.-Ing Friedrich-Wilhelm Bach Eisengewinnung und Stahlerzeugung Seite 258 Sauerstoffbodenblasverfahren: OBM-Verfahren Schnitt OBM-Konverter OBM-Verfahren (Oxigen-BottomMaxhütte) wurde Ende der 60er Jahre entwickelt reiner Sauerstoff wird von unten durch einen Düsenboden eingeblasen die einzelnen Düsen müssen ausreichend gekühlt werden intensive Durchmischung der Schmelze ermöglicht kürzere Blaszeiten geringere Entwicklung von Stäuben und Rauchen als mit LD-Verfahren hưhere Schrottanteile als mit LDVerfahren mưglich grưßere Ausbringung als mit LDVerfahren erreichbar Kombinierte Blasstahlverfahren Kombination der Vorteile der Auf- und der Durchblasverfahren hauptsächliche Verfahrensvarianten: – Sauerstoffaufblasen mit Inertgasspülung durch den Boden – Sauerstoffaufblasen und Sauerstoffspülung durch den Boden Schema kombinierter Konverter Universität Hannover Schmelze ist sehr homogen Blaszyklus ist ca 25% kürzer als bei einfachen Verfahren bessere Einstellbarkeit von Legierungszusammensetzungen verbesserter Reinheitsgrad geringere Schlackenmenge und Auswurfneigung Institut für Werkstoffkunde Prof Dr.-Ing Friedrich-Wilhelm Bach Eisengewinnung und Stahlerzeugung Seite 259 Vergleich Sauerstoffblaserzeugungsverfahren Elektrolichtbogenverfahren Schrott Einsetz(Chargier-) Korb Chargieren Universität Hannover Einschmelzen Abschlacken Abstich Institut für Werkstoffkunde Prof Dr.-Ing Friedrich-Wilhelm Bach Eisengewinnung und Stahlerzeugung Seite 260 Sekundärmetallurgie Eine Moderne Kette zur Stahlerzeugung besteht aus: – Hochofen (Lichtbogenofen) – Konverter – Sekundärmetallurgie – Stranggussanlage Sekundärmetallurgie Sekundärmetallurgie Qualitätsverbesserung durch: Qualitätsverbesserung durch: – – – – Desoxidation Desoxidation Spülgasbehandlung Spülgasbehandlung – – – – Entschwefelung Entschwefelung Vakuumbehandlung Vakuumbehandlung Schema Stranggussanlage Gießpfanne Gießpfanne Tundish Tundish Sekundärkühlung Sekundärkühlung gekühlte gekühlte Kokille Kokille Trenneinrichtung Trenneinrichtung (z B Brenn(z B Brennschneidanlage) schneidanlage) Richtgerüst Richtgerüst (Treib- und (Treib- und Richtrollen) Richtrollen) Universität Hannover Institut für Werkstoffkunde Prof Dr.-Ing Friedrich-Wilhelm Bach Eisengewinnung und Stahlerzeugung Seite 261 Warmwalzstraße Kaltwalzstraße Glüherei Tandemstraße Dressierstraße Coilinspektionslinie kontinuierliche Beizanlage Streckrichtanlage Spaltanlage Schub-Beizanlage Universität Hannover Institut für Werkstoffkunde Prof Dr.-Ing Friedrich-Wilhelm Bach Eisengewinnung und Stahlerzeugung Seite 262 Bandverzinkungsanlage Kunststoff-Bandbeschichtung Universität Hannover Institut für Werkstoffkunde Prof Dr.-Ing Friedrich-Wilhelm Bach Eisengewinnung und Stahlerzeugung Seite 263 Begriffsbestimmung Stahl DIN EN 10020, 2000 DIN EN 10020, 2000 Als Stahl werden Werkstoffe bezeichnet, deren Massengehalt an Eisen grưßer ist als der jeden anderen Elements und die im Allgemeinen weniger als 2% C enthalten Der Wert von 2% C ist im Allgemeinen der Grenzwert zur Unterscheidung zwischen Stahl und Gusseisen Systematische Benennung von Stahl und Eisen Systematische Benennung von Stahl und Eisen DIN 17006, „Bezeichnungssysteme für Stähle“, 1949 DIN EN 10027 Teil 1, „Bezeichnungssysteme für Stähle; Kurznamen, Hauptsymbole“,1992 DIN EN 10027 Teil 2, „Bezeichnungssysteme für Stähle; Nummernsystem“, 1992 Einteilung der Stähle Stähle C < 2% Unlegierte Stähle Grundstähle Unlegierte Qualitätsstähle Universität Hannover Nichtrostende Stähle Unlegierte Edelstähle Legierte Stähle Legierte Qualitätsstähle Legierte Edelstähle Institut für Werkstoffkunde Prof Dr.-Ing Friedrich-Wilhelm Bach Eisengewinnung und Stahlerzeugung Seite 264 Stahlklassen nach DIN EN 10020 Unlegierte Stähle sind Stahlsorten, bei denen der für die einzelnen Unlegierte Stähle sind Stahlsorten, bei denen der für die einzelnen Elemente maßgebende Legierungs-Massenanteil einen bestimmten Elemente maßgebende Legierungs-Massenanteil einen bestimmten Wert nicht erreicht Seit dem Juli 2000 sind in dieser Klasse auch Wert nicht erreicht Seit dem Juli 2000 sind in dieser Klasse auch die Grundstähle enthalten die Grundstähle enthalten Nichtrostende Stähle sind legierte Stahlsorten mit einem Nichtrostende Stähle sind legierte Stahlsorten mit einem Massenanteil C < 1,2 % und Cr > 10,5 % Massenanteil C < 1,2 % und Cr > 10,5 % Andere legierte Stähle sind Stahlsorten, die nicht der Definition von Andere legierte Stähle sind Stahlsorten, die nicht der Definition von nichtrostenden Stählen entsprechen und bei denen wenigstens ein nichtrostenden Stählen entsprechen und bei denen wenigstens ein Grenzwert der Legierungsgehalte überschritten wird Grenzwert der Legierungsgehalte überschritten wird Grenzgehalte von unlegierten und legierten Stählen Vorgeschriebene Elemente Al B Bi Co Cr Cu Aluminium Bor Wismut Kobalt Chrom Kupfer Mn Mo Nb La Mangan Molybdän Niob Lanthanide (einzeln gewertet) Grenzwert in Massen % 0,3 0,008 0,1 0,3 0,3 0,4 1,65 0,08 0,06 0,1 Vorgeschriebene Elemente Ni Pb Se Si Te Ti 1 V W Zr Nickel Blei Selen Silizium Telur Titan Grenzwert in Massen % 0,3 0,4 0,1 0,5 0,1 0,05 Vanadium Wolfram Zirkon Sonstige jeweils (mit Ausnahme von C, P, S u N) W enn für einen Stahl zwei oder mehr dieser Elemente vorgeschrieben sind und deren Gehalte jeweils unter den Grenzwerten liegen, so wird für die Einteilung zusätzlich ein Grenwert verwendet, der 70% der Summe der Einzelgrenzwerte beträgt Falls für Mangan nur ein Grenzwert festgelegt ist, ist dieser 1,80% und die 70%-Regel gilt nicht Universität Hannover Institut für Werkstoffkunde Prof Dr.-Ing Friedrich-Wilhelm Bach 0,1 0,1 0,05 0,05 Eisengewinnung und Stahlerzeugung Seite 265 Grundstähle (seit Juli 2000 aus DIN EN 10020 entfallen) Grundstähle (allgemeine Baustähle, Massenstähle) sind Grundstähle (allgemeine Baustähle, Massenstähle) sind unlegierte Stahlsorten mit Güteanforderungen, deren Erfüllung unlegierte Stahlsorten mit Güteanforderungen, deren Erfüllung keine besonderen Maßnahmen bei der Erzeugung erfordern keine besonderen Maßnahmen bei der Erzeugung erfordern Für sie gilt: Für sie gilt: Grundstähle sind nicht für Wärmebehandlungen (z B Härten, Vergüten) vorgesehen Für Grundstähle werden keine besonderen Gütemerkmale (z B Tiefzieheignung) vorgeschrieben Bei Grundstählen sind nur Grenzwerte für die Legierungsgehalte von Mangan und Silizium vorgeschrieben Grundstähle werden im Stahl-, Maschinen- und Apparatebau eingesetzt, wenn keine besonderen, nur durch Zusatz von Legierungselementen oder durch Wärmebehandlung erreichbaren Eigenschaften, gefordert werden Unlegierte Qualitätsstähle Unlegierte Qualitätsstähle sind Stahlsorten, für die im Allgemeinen Unlegierte Qualitätsstähle sind Stahlsorten, für die im Allgemeinen kein gleichmäßiges Ansprechen auf eine Wärmebehandlung und keine kein gleichmäßiges Ansprechen auf eine Wärmebehandlung und keine Anforderungen an den Reinheitsgrad vorgeschrieben sind Anforderungen an den Reinheitsgrad vorgeschrieben sind Für sie gilt: Für sie gilt: Unlegierte Qualitätsstähle enthalten keine metallischen Legierungselemente Für unlegierte Qualitätsstähle gelten verschärfte Anforderungen an ihre Gebrauchseigenschaften, so dass ihre Herstellung besondere Sorgfalt erfordert Unlegierte Qualitätsstähle sind gegebenenfalls für Wärmebehandlungen (z B Härten, Vergüten) geeignet Unlegierte Qualitätsstähle werden im Stahl-, Maschinen- und Apparatebau eingesetzt, wenn keine besonderen, nur durch Zusatz von Legierungselementen erreichbaren Eigenschaften, gefordert werden und wenn eine Wärmebehandlung erforderlich ist Universität Hannover Institut für Werkstoffkunde Prof Dr.-Ing Friedrich-Wilhelm Bach Eisengewinnung und Stahlerzeugung Seite 266 Unlegierte Edelstähle Unlegierte Edelstähle sind Stahlsorten, die gegenüber Unlegierte Edelstähle sind Stahlsorten, die gegenüber Qualitätsstählen einen höheren Reinheitsgrad aufweisen Sie sind Qualitätsstählen einen höheren Reinheitsgrad aufweisen Sie sind meist für eine Wärmebehandlung bestimmt Für sie gilt: meist für eine Wärmebehandlung bestimmt Für sie gilt: Unlegierte Edelstähle enthalten keine metallischen Legierungselemente Sie besitzen einen besonders geringen Gehalt an nichtmetallischen Einschlüssen Unlegierte Edelstähle sind gegebenenfalls für Wärmebehandlungen (z B Härten, Vergüten) bestimmt Unlegierte Qualitätsstähle werden im Stahl-, Maschinen- und Apparatebau eingesetzt, wenn keine besonderen, nur durch Zusatz von Legierungselementen erreichbaren Eigenschaften, gefordert werden und wenn eine Wärmebehandlung erforderlich ist Nichtrostende Stähle Nichtrostende Stähle sind legierte Stahlsorten mit einem Nichtrostende Stähle sind legierte Stahlsorten mit einem Massenanteil C < 1,2 % und Cr > 10,5 % Ihre Einteilung erfolgt Massenanteil C < 1,2 % und Cr > 10,5 % Ihre Einteilung erfolgt folgendermaßen: folgendermaßen: Nach dem Massenanteil Nickel Nach dem Massenanteil Nickel < 2,5 % Ni < 2,5 % Ni 5,5 % Ni 5,5 % Ni Universität Hannover Nach den Haupteigenschaften Nach den Haupteigenschaften korrosionsbeständig korrosionsbeständig hitzefest hitzefest warmfest warmfest Institut für Werkstoffkunde Prof Dr.-Ing Friedrich-Wilhelm Bach Eisengewinnung und Stahlerzeugung Seite 267 Legierte Qualitätsstähle Legierte Qualitätsstähle sind Stahlsorten, die für besondere Legierte Qualitätsstähle sind Stahlsorten, die für besondere Anwendungsbedingungen bestimmt sind Sie sind im Anwendungsbedingungen bestimmt sind Sie sind im Allgemeinen nicht für eine Wärmebehandlung bestimmt Zu Allgemeinen nicht für eine Wärmebehandlung bestimmt Zu ihnen gehören folgende Stähle: ihnen gehören folgende Stähle: Nur mit Si oder Si und Al legierte Stähle mit besonderen Anforderungen an elektromagnetische Eigenschaften Legierte Stähle für Schienen, Spundwände und Grubenausbauprofile Stähle für schwierige Kaltumformarbeiten, die mit B, Nb, Ti, V oder Zr legiert sind, sowie Dualphasenstähle Stähle, die nur mit Cu legiert sind Bestimmte schweißbare Feinkornbaustähle für den Stahl-, Druckbehälterund Rohrleitungsbau Legierte Edelstähle Legierte Edelstähle sind Stahlsorten, die durch genaue Einstellung ihrer Legierte Edelstähle sind Stahlsorten, die durch genaue Einstellung ihrer chemischen Zusammensetzung sowie durch besondere Herstellbedingungen chemischen Zusammensetzung sowie durch besondere Herstellbedingungen verbesserte Eigenschaften aufweisen Legierte Edelstähle sind alle legierten verbesserte Eigenschaften aufweisen Legierte Edelstähle sind alle legierten Stähle, die keine legierten Qualitätsstähle sind Sie werden nach ihrer Stähle, die keine legierten Qualitätsstähle sind Sie werden nach ihrer chemischen Zusammensetzung unterschieden in: chemischen Zusammensetzung unterschieden in: Nichtrostende Stähle; Massenanteil C < 1,2% und Cr > 10,5% mit oder ohne weitere Legierungselemente Schnellarbeitsstähle enthalten mindestens zwei der drei Elemente Mo, W und V mit einem Gesamtmassengehalt > 7% Weiterhin Gehalte von C > 0,6% und Cr bis 6% Sonstige legierte Edelstähle, z B Werkzeugstähle, Wälzlagerstähle und Stähle mit besonderen physikalischen Eigenschaften Universität Hannover Institut für Werkstoffkunde Prof Dr.-Ing Friedrich-Wilhelm Bach Eisengewinnung und Stahlerzeugung Seite 268 Bezeichnungssysteme für Stähle Stähle werden bezeichnet durch: Stähle werden bezeichnet durch: ihre Werkstoffnummer ihre Werkstoffnummer ihren Werkstoffkurznamen ihren Werkstoffkurznamen Beispiel: Unterschiedliche Bezeichnungen des Werkstoffes Nr 1.0116 Norm Einführung Name DIN 171 00 1961 St 37-3 N Euronorm 27 1975 Fe 360 D1 Europäische Norm EN 10027 1990 S235J2G3 Übernahme als deutsche Norm DIN EN 10027 1994 S235J2G3 Zugfestigkeit: Zugfestigkeit: Rm=370 MPa R =370 MPa Verwendung (S:=Stahlbau; E:=Maschinebaustähle; etc ) m Streckgrenze: Streckgrenze: Re=235 MPa R =235 MPa e Zähigkeit Wärmebehandlung Kerbschlagarbeit (G3:=normalisiert) Werkstoffnummern der Stähle nach DIN EN 10027 T1 Werkstoff-Hauptgruppe Werkstoff-Hauptgruppe 00 Roheisen u Ferrolegierungen Roheisen u Ferrolegierungen 11 22 Stahl Stahl Schwermetalle Schwermetalle 33 Leichtmetalle Leichtmetalle 44––88 Nichtmetallische Werkstoffe Nichtmetallische Werkstoffe 99 Frei Frei Universität Hannover Anhängeziffern Anhängeziffern dienen der Verschlüsselung besonderer dienen der Verschlüsselung besonderer Kennzeichen z B Erschmelzungsart Kennzeichen z B Erschmelzungsart und Behandlungszustand und Behandlungszustand Sortennummer Sortennummer wird auf Grund von chemischer wird auf Grund von chemischer Zusammensetzung, Erzeugungs- und Zusammensetzung, Erzeugungs- und Verwendungsbedingungen gebildet Verwendungsbedingungen gebildet Institut für Werkstoffkunde Prof Dr.-Ing Friedrich-Wilhelm Bach Eisengewinnung und Stahlerzeugung Seite 269 Werkstoffnummern der Stähle nach DIN EN 10027 T2 Stahlgruppennummern Stahlgruppennummern 00 ––09 Grund- und Qualitätsstähle 00 09 Grund- und Qualitätsstähle 10 ––19 10 19 20 ––29 20 29 Unlegierte Edelstähle Unlegierte Edelstähle Legierte Edelstähle; Werkzeugstähle Legierte Edelstähle; Werkzeugstähle 30 ––39 30 39 40 ––49 40 49 Legierte Edelstähle; verschieden Stähle Legierte Edelstähle; verschieden Stähle Legierte Edelstähle; chemisch beständige Stähle Legierte Edelstähle; chemisch beständige Stähle 50 ––84 50 84 85 85 Legierte Edelstähle; Bau-, Maschinenbau- u Behälterstähle Legierte Edelstähle; Bau-, Maschinenbau- u Behälterstähle Legierte Edelstähle; Nitrierstähle Legierte Edelstähle; Nitrierstähle 87 Legierte Edelstähle; nicht für Wärmebehandlung bestimmt 87 Legierte Edelstähle; nicht für Wärmebehandlung bestimmt 88 ––89 Legierte Edelstähle; hochfest und schweißgeeignet 88 89 Legierte Edelstähle; hochfest und schweißgeeignet 91 ––99 Qualitätsstähle; Sondersorten 91 99 Qualitätsstähle; Sondersorten Werkstoffnummern der Stähle nach DIN EN 10027 T2 Zählnummern Zählnummern jeweils 00 ––99 jeweils 00 99 Stahlgewinnungsverfahren Stahlgewinnungsverfahren 00 unbestimmt oder ohne Bedeutung unbestimmt oder ohne Bedeutung 11 unberuhigter Thomasstahl unberuhigter Thomasstahl 22 beruhigter Thomasstahl beruhigter Thomasstahl 33 unberuhigter Stahl sonstiger Erschmelzungsart unberuhigter Stahl sonstiger Erschmelzungsart 44 beruhigter Stahl sonstiger Erschmelzungsart beruhigter Stahl sonstiger Erschmelzungsart 55 unberuhigter Siemens-Martin-Stahl unberuhigter Siemens-Martin-Stahl 66 beruhigter Siemens-Martin-Stahl beruhigter Siemens-Martin-Stahl 77 unberuhigter Sauerstoffaufblas-Stahl unberuhigter Sauerstoffaufblas-Stahl 88 beruhigter Sauerstoffaufblas-Stahl beruhigter Sauerstoffaufblas-Stahl 99 Elektrostahl Elektrostahl Universität Hannover Behandlungszustand Behandlungszustand 00 keine oder beliebige Behandlung keine oder beliebige Behandlung 11 normalgeglüht normalgeglüht 22 weichgeglüht weichgeglüht 33 wärmebehandelt auf Zerspanbarkeit wärmebehandelt auf Zerspanbarkeit 44 zähvergütet zähvergütet 55 vergütet vergütet 66 hartvergütet hartvergütet 77 kaltverformt kaltverformt 88 federhart kaltverformt federhart kaltverformt 99 behandelt nach besonderen Angaben behandelt nach besonderen Angaben Institut für Werkstoffkunde Prof Dr.-Ing Friedrich-Wilhelm Bach Eisengewinnung und Stahlerzeugung Seite 270 Kurznamen der Stähle nach DIN EN 10027 T1 (Baustähle) Hauptsymbole Hauptsymbole Kennbuchstabe für Eigenschaft Eigenschaft Kennbuchstabe für die Verwendung die Verwendung Zusatzsymbole Zusatzsymbole Für den Werkstoff Für Für Für den Werkstoff Stahlerzeugnisse Stahlerzeugnisse Gruppe Gruppe Gruppe Gruppe S 355 J2 G3 W +Z S 355 J2 G3 W +Z Stahlbau Stahlbau GS bei Stahlguss GS bei Stahlguss feuerverzinkt feuerverzinkt Re>355 MPa Re>355 MPa wetterfest wetterfest Kerbschlagarbeit Kerbschlagarbeit mind 27 JJbei –20° mind 27 bei –20° Zusatzinformationen Zusatzinformationen (G = andere Merkmale) (G = andere Merkmale) Kurznamen nach Verwendung und Eigenschaften P355ML P355ML P=Druckbehälterstahl Re>355MPa M=thermomechanisch gewalzt L=Tieftemperatur P=Druckbehälterstahl Re>355MPa M=thermomechanisch gewalzt L=Tieftemperatur L360QB L360QB L=Rohrleitungsbau L=Rohrleitungsbau Re>360MPa Q=vergütet Re>360MPa Q=vergütet B=erhöhte Anforderungen B=erhöhte Anforderungen E295GC E295GC E=Maschinenbau E=Maschinenbau Re>295MPa G=andere Merkmale Re>295MPa G=andere Merkmale C=Eignung zum Kaltziehen C=Eignung zum Kaltziehen B500A B500A B=Betonstahl B=Betonstahl Universität Hannover Re>500MPa Re>500MPa A=Duktilitätsklasse A=Duktilitätsklasse Institut für Werkstoffkunde Prof Dr.-Ing Friedrich-Wilhelm Bach Eisengewinnung und Stahlerzeugung Seite 271 Kurznamen nach Verwendung und Eigenschaften Y1770C Y1770C Y=Spannstahl Y=Spannstahl Rm>1770MPa Rm>1770MPa C=kaltgezogener Draht C=kaltgezogener Draht R0900Mn R0900Mn R=Schienenstahl R=Schienenstahl Rm>900MPa Mn=hoher Mangangehalt Rm>900MPa Mn=hoher Mangangehalt H400M H400M H=höherfeste Stähle zur Kaltumformung Re>400MPa mit Zusatzzeichen T wird Rm angegeben M=thermomechanisch gewalzt u kaltgewalzt B=bake hardening P=phosphorlegiert X=Dualphase Y=IF-Stahl (interstitial-free steel) Kurznamen nach Verwendung und Eigenschaften DC04EK DC04EK D=weiche Stähle zur Kaltumformung D=weiche Stähle zur Kaltumformung C=kaltgewalzt C=kaltgewalzt 04=Charakterisierungssymbol 04=Charakterisierungssymbol EK=für konventionelle Emaillierung EK=für konventionelle Emaillierung TS660 TS660 T=Verpackungsblech T=Verpackungsblech S=losweise geglüht S=losweise geglüht Re>660MPa Re>660MPa M400-50A M400-50A M=Elektroblech M=Elektroblech Magnetisierungsverlust