Kombination aus legiertem Stahl und Elementen

Die wichtigsten Legierungselemente von legiertem Stahl sind Silizium, Mangan, Chrom, Nickel, Molybdän, Wolfram, Vanadium, Titan, Niob, Zirkonium, Kobalt, Aluminium, Kupfer, Bor, seltene Erden usw.
1. Kohlenstoff (C): Mit steigendem Kohlenstoffgehalt im Stahl steigen Streckgrenze und Zugfestigkeit, jedoch sinken Plastizität und Schlagzähigkeit. Übersteigt der Kohlenstoffgehalt 0,23 %, verschlechtert sich die Schweißbarkeit des Stahls, weshalb er zum Schweißen verwendet wird. Bei niedriglegiertem Baustahl liegt der Kohlenstoffgehalt in der Regel unter 0,20 %. Ein hoher Kohlenstoffgehalt verringert zudem die Korrosionsbeständigkeit des Stahls, und kohlenstoffreicher Stahl rostet in Freiluftlagern leicht. Darüber hinaus kann Kohlenstoff die Kältesprödigkeit und Alterungsempfindlichkeit des Stahls erhöhen.
2. Silizium (Si): Silizium wird während der Stahlherstellung als Reduktionsmittel und Desoxidationsmittel zugesetzt. Daher enthält beruhigter Stahl 0,15–0,30 % Silizium. Übersteigt der Siliziumgehalt im Stahl 0,50–0,60 %, gilt Silizium als Legierungselement. Silizium kann die Elastizitätsgrenze, die Streckgrenze und die Zugfestigkeit von Stahl deutlich erhöhen und wird daher häufig in Federstahl verwendet. Die Zugabe von 1,0–1,2 % Silizium zu vergütetem Baustahl kann die Festigkeit um 15–20 % steigern. Silizium wird mit Molybdän, Wolfram, Chrom usw. kombiniert, um die Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit zu verbessern und kann zur Herstellung von hitzebeständigem Stahl verwendet werden. Kohlenstoffarmer Stahl mit 1–4 % Silizium weist eine extrem hohe magnetische Permeabilität auf und wird in der Elektroindustrie zur Herstellung von Siliziumstahlblechen verwendet. Ein erhöhter Siliziumgehalt verringert die Schweißeigenschaften des Stahls.

3. Mangan (Mn): Mangan ist im Stahlherstellungsprozess ein gutes Desoxidationsmittel und Entschwefelungsmittel. Stahl enthält im Allgemeinen 0,30–0,50 % Mangan. Bei Kohlenstoffstahl mit mehr als 0,70 % Mangananteil spricht man von „Manganstahl“. Stahl mit einem höheren Mangananteil als gewöhnlicher Stahl weist nicht nur eine ausreichende Zähigkeit, sondern auch eine höhere Festigkeit und Härte auf, verbessert die Härtbarkeit des Stahls und verbessert die Warmumformbarkeit des Stahls. Beispielsweise ist die Streckgrenze von 16Mn-Stahl 40 % höher als die von A3. Stahl mit 11–14 % Mangan weist eine extrem hohe Verschleißfestigkeit auf und wird in Baggerschaufeln, Kugelmühlenauskleidungen usw. verwendet. Ein erhöhter Mangangehalt schwächt die Korrosionsbeständigkeit von Stahl und verringert die Schweißeigenschaften.
4. Phosphor (P): Unter normalen Umständen ist Phosphor ein schädliches Element in Stahl, das die Kaltsprödigkeit von Stahl erhöht, die Schweißleistung verschlechtert, die Plastizität verringert und die Kaltbiegeleistung verschlechtert. Daher muss der Phosphorgehalt in Stahl üblicherweise weniger als 0,045 % betragen, und die Anforderung an hochwertigen Stahl ist sogar noch geringer.
5. Schwefel (S): Schwefel ist unter normalen Umständen ebenfalls ein schädliches Element. Er macht Stahl heiß spröde, verringert seine Duktilität und Zähigkeit und verursacht beim Schmieden und Walzen Risse. Schwefel beeinträchtigt außerdem die Schweißeigenschaften und verringert die Korrosionsbeständigkeit. Daher sollte der Schwefelgehalt üblicherweise unter 0,055 % liegen, bei hochwertigem Stahl unter 0,040 %. Die Zugabe von 0,08–0,20 % Schwefel zu Stahl verbessert die Bearbeitbarkeit und wird üblicherweise als Automatenstahl bezeichnet.
6. Chrom (Cr): In Baustahl und Werkzeugstahl kann Chrom die Festigkeit, Härte und Verschleißfestigkeit deutlich verbessern, gleichzeitig aber die Plastizität und Zähigkeit verringern. Chrom kann auch die Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit von Stahl verbessern und ist daher ein wichtiges Legierungselement von Edelstahl und hitzebeständigem Stahl.

7. Nickel (Ni): Nickel kann die Festigkeit von Stahl verbessern und gleichzeitig die Plastizität und Zähigkeit beibehalten. Nickel weist eine hohe Korrosionsbeständigkeit gegenüber Säuren und Laugen sowie Rostschutz und Hitzebeständigkeit bei hohen Temperaturen auf. Da Nickel jedoch eine knappe Ressource ist, sollten anstelle von Nickel-Chrom-Stahl andere Legierungselemente verwendet werden.
8. Molybdän (Mo): Molybdän kann die Körner von Stahl verfeinern, die Härtbarkeit und die thermischen Festigkeitseigenschaften verbessern und bei hohen Temperaturen ausreichende Festigkeit und Kriechfestigkeit gewährleisten (langfristige Belastung bei hohen Temperaturen führt zu Verformungen, die als Kriechen bezeichnet werden). Die Zugabe von Molybdän zu Baustahl kann die mechanischen Eigenschaften verbessern. Es kann auch die durch Abschrecken verursachte Sprödigkeit von legiertem Stahl verringern. Bei Werkzeugstahl kann die Röte verbessert werden.
9. Titan (Ti): Titan ist ein starkes Desoxidationsmittel in Stahl. Es kann die innere Struktur des Stahls verdichten und die Kornstärke verfeinern; Alterungsempfindlichkeit und Kältesprödigkeit reduzieren. Verbessert die Schweißleistung. Die Zugabe von geeignetem Titan zu austenitischem Chrom-18-Nickel-9-Edelstahl kann interkristalline Korrosion vermeiden.
10. Vanadium (V): Vanadium ist ein hervorragendes Desoxidationsmittel für Stahl. Die Zugabe von 0,5 % Vanadium zu Stahl kann die Strukturkörner verfeinern und Festigkeit und Zähigkeit verbessern. Das aus Vanadium und Kohlenstoff gebildete Karbid kann die Wasserstoffkorrosionsbeständigkeit bei hohen Temperaturen und Drücken verbessern.

11. Wolfram (W): Wolfram hat einen hohen Schmelzpunkt und ein hohes spezifisches Gewicht. Es ist ein Legierungselement unseres Lebens. Wolfram und Kohlenstoff bilden Wolframcarbid, das eine hohe Härte und Verschleißfestigkeit aufweist. Die Zugabe von Wolfram zu Werkzeugstahl kann die Warmhärte und die thermische Festigkeit deutlich verbessern und wird als Schneidwerkzeug und Schmiedegesenk verwendet.
12. Niob (Nb): Niob kann die Körner verfeinern, die Überhitzungsempfindlichkeit und Anlasssprödigkeit von Stahl verringern und die Festigkeit erhöhen, verringert jedoch Plastizität und Zähigkeit. Die Zugabe von Niob zu gewöhnlichem niedriglegiertem Stahl kann dessen Beständigkeit gegen atmosphärische Korrosion sowie Wasserstoff-, Stickstoff- und Ammoniakkorrosion bei hohen Temperaturen verbessern. Niob verbessert die Schweißeigenschaften. Die Zugabe von Niob zu austenitischem Edelstahl kann interkristalline Korrosion verhindern.
13. Kobalt (Co): Kobalt ist ein seltenes Edelmetall, das hauptsächlich in Spezialstählen und Legierungen wie hitzebeständigen Stählen und magnetischen Materialien verwendet wird.
14. Kupfer (Cu): Der von Wuhan Iron and Steel Co., Ltd. aus Daye-Erz hergestellte Stahl enthält häufig Kupfer. Kupfer kann die Festigkeit und Zähigkeit verbessern, insbesondere die Korrosionsbeständigkeit. Der Nachteil besteht darin, dass es bei der Warmverarbeitung zu thermischer Sprödigkeit neigt und die Plastizität deutlich abnimmt, wenn der Kupfergehalt 0,5 % übersteigt. Ein Kupfergehalt unter 0,50 % hat keinen Einfluss auf die Schweißbarkeit.
15. Aluminium (Al): Aluminium ist ein häufig verwendetes Desoxidationsmittel in Stahl. Die Zugabe einer kleinen Menge Aluminium zu Stahl kann die Körnung verfeinern und die Schlagzähigkeit verbessern, beispielsweise bei 08Al-Stahl zum Tiefziehen dünner Bleche. Aluminium wirkt zudem oxidations- und korrosionshemmend. Die Kombination von Aluminium, Chrom und Silizium kann die Hochtemperatur-Schälfestigkeit und die Hochtemperatur-Korrosionsbeständigkeit von Stahl deutlich verbessern. Der Nachteil von Aluminium besteht darin, dass es die Warmverarbeitungs-, Schweiß- und Schneideigenschaften von Stahl beeinträchtigt.
16. Bor (B): Durch die Zugabe einer geringen Menge Bor zum Stahl können die Dichte und die Warmwalzeigenschaften des Stahls verbessert und seine Festigkeit erhöht werden.
17. Stickstoff (N): Stickstoff kann die Festigkeit, Tieftemperaturzähigkeit und Schweißbarkeit von Stahl verbessern und die Alterungsempfindlichkeit erhöhen.
18. Seltene Erden (Xt): Seltene Erden sind die 15 Lanthanoiden mit den Ordnungszahlen 57–71 im Periodensystem. Diese Elemente sind allesamt Metalle, ihre Oxide ähneln jedoch stark den „Erden“, weshalb sie üblicherweise als Seltene Erden bezeichnet werden. Die Zugabe von Seltenen Erden zu Stahl kann Zusammensetzung, Form, Verteilung und Eigenschaften von Einschlüssen verändern und dadurch verschiedene Eigenschaften des Stahls verbessern, wie z. B. Zähigkeit, Schweißbarkeit und Kaltumformbarkeit. Die Zugabe von Seltenen Erden zu Pflugscharstahl kann die Verschleißfestigkeit verbessern.
Bei Unklarheiten können Sie sich jederzeit an die Vertriebsmitarbeiter von Tezhong Materials wenden und eine Beratung erhalten.