10 Mechanische und physikalische Eigenschaften von Stahl

Die mechanischen und physikalischen Eigenschaften von Stahl können je nach Zusammensetzung und prozentualem Anteil an Verunreinigungen (wie Phosphor oder Schwefel) stark variieren.

Auf diese Weise kann der Stahl mit Chrom, Kobalt, Kupfer, Molybdän, Nickel, Stickstoff, Selen, Tantal, Titan, Wolfram oder Vanadium legiert werden, wenn Sie bessere mechanische und physikalische Eigenschaften erzielen möchten.

Die Zusammensetzung und Eigenschaften von Stahl variieren stark. Stahl hat im Allgemeinen einen geringeren Kohlenstoffgehalt als Eisen und eine geringere Anzahl von Verunreinigungen als andere Metalle.

Im Allgemeinen variieren physikalische Eigenschaften wie Dichte, elektrische und Wärmeleitfähigkeit von Legierung zu Legierung nicht stark.

Die mechanischen Eigenschaften wie Festigkeit, Duktilität und Härte hängen jedoch stark von der Art der Legierung und der Zusammensetzung des Stahls ab.

Hauptmechanische Eigenschaften von Stahl

1- Plastizität

Es ist die Fähigkeit von Stahl, seine Form zu behalten, nachdem er einer Anstrengung ausgesetzt wurde. Die Stähle, die mit geringen Kohlenstoffanteilen legiert sind, sind plastischer.

2- Fragilität

Zerbrechlichkeit ist die Leichtigkeit, mit der Stahl bei Anstrengung gebrochen werden kann. Wenn Stahl mit einem hohen Kohlenstoffanteil legiert wird, neigt er dazu, spröder zu werden.

3- Formbarkeit

Die Formbarkeit ist die Anlage, in der der zu laminierende Stahl vorhanden ist. Auf diese Weise neigen einige Edelstahllegierungen dazu, formbarer zu sein als andere.

4- Härte

Die Härte ist die Beständigkeit, die einem Metall gegenüber Schleifmitteln entgegensteht. Je mehr Kohlenstoff zu einer Stahllegierung hinzugefügt wird, desto schwieriger wird es (Kailas, nd)

5- Hartnäckigkeit

Zähigkeit ist das Konzept, das die Fähigkeit von Stahl bezeichnet, der Einwirkung einer äußeren Kraft standzuhalten, ohne zu brechen.

Bei Stahl mit einer mittleren Kohlenstoffkonzentration ist die Zähigkeit tendenziell höher (Kapitel 6. Mechanische Eigenschaften von Metallen, 2004).

Hauptphysikalische Eigenschaften von Stahl

1- Körper

Dazu gehören die Eigenschaften in Bezug auf das Gewicht des Stahls, sein Volumen, seine Masse und seine Dichte.

2- Thermal

Es bezieht sich auf drei grundlegende Aspekte von Stahl: seine Fähigkeit, Temperatur zu leiten (Wärmeleitung), sein Potenzial zur Wärmeübertragung (Konvektion) und seine Fähigkeit, Infrarotstrahlen im Medium (Strahlung) auszustrahlen.

3- Elektrisch

Sie beziehen sich auf die Fähigkeit von Stahl, elektrischen Strom zu leiten.

4- Optik

Diese Eigenschaften bezeichnen bei Stahl die Fähigkeit, Licht zu reflektieren oder Helligkeit zu emittieren. In dem Maße, in dem Edelstahl mit einem höheren Aluminiumanteil legiert wird, werden bessere optische Eigenschaften erzielt.

5- magnetisch

Es bezieht sich auf die Fähigkeit von Stahl, induziert zu werden oder ein elektromagnetisches Feld zu induzieren.

Je höher der Eisenanteil in der Stahllegierung ist, desto größer ist die Fähigkeit, als Magnet zu wirken (Sandhyarani, 2016).

Arten von Stahl

Je nach Anwendung werden unterschiedliche Stahlsorten hergestellt, daher müssen die mechanischen und physikalischen Eigenschaften dieser Stahlsorten unterschiedlich sein.

Auf diese Weise wurden verschiedene Skalen erstellt, um Stahl nach seinen Eigenschaften zu klassifizieren (ua Elastizität, Dichte, Schmelzpunkt, Wärmeleitfähigkeit, Festigkeit, Härte).

Zur Herstellung verschiedener Stahlsorten verwenden die Hersteller unterschiedliche Konzentrationen anderer Metalle, um Legierungen herzustellen.

Der Produktionsprozess und die Art und Weise, wie Stahl verarbeitet wird, haben ebenfalls einen erheblichen Einfluss auf das Endprodukt.

Nach Angaben des American Iron and Steel Institute (AISI für die Abkürzung in englischer Sprache) kann Stahl nach seiner chemischen Zusammensetzung in vier Hauptgruppen eingeteilt werden:

  • Kohlenstoffstahl
  • Legierter Stahl
  • Rostfreier Stahl
  • Werkzeugstahl

Eigenschaften von Kohlenstoffstahl

Kohlenstoffstahl wird aus der Legierung zwischen Eisen und Kohlenstoff gewonnen. Durch Variation des Kohleanteils ist es möglich, Stähle mit unterschiedlichen Qualitäten herzustellen. Im Allgemeinen ist der Stahl umso zäher und steifer, je höher der Kohleanteil ist.

Stahl mit einem geringen Kohleanteil wird auf dem Markt als Schmiedeeisen bezeichnet. Diese Art von Stahl ist einfach zu handhaben, da er sehr plastisch ist.

Aus diesem Grund wird es häufig zur Herstellung von Gittern, dekorativen Anwendungen oder Laternenpfählen verwendet.

Stahl mit einem durchschnittlichen Kohlenstoffgehalt ist sehr zäh, weshalb er zur Herstellung von Brücken oder Bauteilen verwendet wird, die enorme Belastungen aufnehmen können.

Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt wird zur Herstellung von Kabeln verwendet. Wenn der Prozentsatz an Kohle größer ist als Eisen, spricht man von Gusseisen, aus dem Vasen und andere Gegenstände hergestellt werden.

Obwohl diese letzte Stahlsorte ziemlich hart ist, ist sie auch sehr zerbrechlich (Materials, 2014).

Eigenschaften von legiertem Stahl

Legierter Stahl wird mit einem geringen Prozentsatz eines oder mehrerer anderer Metalle als Eisen hergestellt.

Diese der Legierung zugesetzten Metalle können die Eigenschaften von Stahl verändern.

Beispielsweise entsteht aus Stahl, der aus Eisen, Chrom und Nickel besteht, rostfreier Stahl. Wenn dieser Legierung Aluminium zugesetzt wird, ist das Ergebnis formbarer und sieht gleichmäßiger aus.

Wenn Manganlegierungen zugesetzt werden, können sie außergewöhnliche Festigkeit und Härte erreichen.

Eigenschaften von Edelstahl

Edelstahl enthält zwischen 10 und 20% Chrom, ein Faktor, der eine hohe Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit ermöglicht.

Wenn Stahl 11% Chrom enthält, ist er ungefähr 200-mal korrosionsbeständiger als Stahl, der kein Chrom enthält. Es gibt drei Gruppen von Edelstahl:

Austenitischer Stahl : Er hat eine breitere Chromkonzentration und einen geringen Anteil an Nickel und Kohlenstoff.

Es wird allgemein für die Lebensmittelverarbeitung und Rohre verwendet. Es ist leicht zu erkennen, da es nicht magnetisch ist.

Ferritischer Stahl : Dieser Stahl enthält ungefähr 15% Chrom, aber nur wenige Spuren von Kohle und anderen Metallen wie Molybdän, Aluminium oder Titan.

Diese Stahlsorte ist magnetisch, sehr hart und widerstandsfähig. Es kann bei Kälte gehärtet werden.

Martensitischer Stahl : Dieser Stahl enthält mäßige Mengen an Chrom, Nickel und Kohlenstoff. Es ist stark magnetisch und bei hohen Temperaturen behandelbar.

Martensitischer Stahl wird üblicherweise zur Herstellung von Schneidwerkzeugen wie Messern und chirurgischen Geräten verwendet.

Werkzeugstahleigenschaften

Der Werkzeugstahl ist sehr haltbar, temperaturbeständig und von relativ hoher Härte.

Enthält Wolfram, Molybdän, Kobalt und Vanadium. Es ist derjenige, der zur Herstellung von Bohrern verwendet wird (Bell, 2017).