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Kapitel 2 Eisenbasiswerkstoffe 2 Inhaltsangabe 2.1

Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

2.2

Bedeutung des Kohlenstoffs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

2.3

Bezeichnung von Stahl und Stahlguss nach Kurznamen . . . . . . . . . . . . . . . 21 2.3.1

2.4

Kurznamen für unlegierte Stähle mit Mn-Gehalt 1 %

Hochlegierte Stähle Mittlerer Gehalt einzelner Legierungselemente > 5 %

Schnellarbeitsstähle Eisen-GussWerkstoffe Hochlegierte Werk- Unlegierte oder zeugstähle mit W, legierte EisenMo, V und ggf. Co gusswerkstoffe

Abbildung 2.1: Einteilung der Stähle nach Anwendungsgebiet

KAPITEL 2. EISENBASISWERKSTOFFE 2

19

2.2 Bedeutung des Kohlenstoffs Der Kohlenstoffgehalt bestimmt nicht nur nach einer langsamen Abkühlung (Ferrit, Perlit, Zementit), sondern auch nach einer raschen Abkühlung. Entsprechend verringert sich die Kerbschlagarbeit mit zunehmendem Kohlenstoffgehalt. Darüber hinaus wird die kritische Abkühlungsgeschwindigkeit herabgesetzt. Werden Stähle mit der Absicht gekauft, eine Wärmebehandlung im Rahmen der Fertigung durchzuführen, muss der Kohlenstoffgehalt bekannt sein. Die Abbildungen 2.3 und 2.4 zeigen die Wirkung des Kohlenstoffgehalts auf und und das kontinuierliche ZTU-Schaubild für zwei Kohlenstoffstähle. 1800 1700 1600

1534°C 1493°C

f

1500

Temperatur in °C

1400

α 1390°C

1300 1200

1153°C

γ 1100

1147°C

1000 900

Fe3C

910°C

800

738°C

700

723°C

α

600 500 Fe

1

2

3 4 5 6 Kohlenstoffgehalt in Masse-%

Werkstoffe

Stahl

8

Gusseisen

Werkzeugstähle Baustähle Vergütungsstähle

Abbildung 2.2: Einteilung einiger Eisenbasiswerkstoffe nach dem Kohlenstoffgehalt

20 Härtbarkeitsstreuband

Kontinuierliches ZTU-Schaubild

70 Austenitisierungstemperatur 840°C

Austenitisierungstemperatur: 850°C 1100

60

1000 900

50

Ac 3 (0,4°/min)

Temperatur in °C

800 40

Härte in Rockwell C

30 20

700 600 500 400 300

Ac1 (0,4°/min) 70 30

30

20°/min

1,25°/min

5°/min

Martensitstufe

200

10

70

65 65 Ferrit 50 55 40 35 Austenit 21 35 50 45 60 0,02 5 10 75 1 3 0,015 75 80 Perlit 50 0,013 8 3 5 0,04 0,07 0,11 0,22 0,006 0,50 1,2 2,2 5,2 0,007 0,010 2 Zwischenstufe MS 3 7 8 9 11 20 15 8 3

100 0 10 20 30 40 50 60 70 0 Abstand von der abgeschreckten Stirnseite der Probe in mm

0 566 0,1

80

539 535 520 500 467 423 272

1

208 194

223

10

10

Zeit in Sekunden 1

179

172

2

10 4

2

= Härtewerte in HV 80 = Gefügeanteil in %

8

165 153

168 3

16

30

4

10

5

60 1

Zeit in Minuten

142

146

10 2

4

8

16 24

Zeit in Stunden

Abbildung 2.3: Härtbarkeitsstreuband und kontinuierliches ZTU-Schaubild für den Stahl C30E Härtbarkeitsstreuband 70

Kontinuierliches ZTU-Schaubild

Austenitisierungstemperatur 800°C

1200 Austenitisierungstemperatur 800°C R 8(RM 8)

R 8(RM 8)

1100 60

1000 900

Temperatur in °C

Härte in Rockwell C

50 40 30

800

Ac 18(0,4°/min)

700 600

0,01 0,02

500 400

20

100

100

Austenit+Karbid

100 Perlitstufe Ac 1b(0,4°/min)

100

100

Perlit

0,04 0,08 2 5 90

0,15

0,45

1,5

7,0

5°/min

300 200

10

100 0 0 10 20 30 40 50 60 Abstand von der abgeschreckten Stirnseite der Probe in mm

70

80

MS Martensitstufe

0 894 0,1

868

1

854 854 815 470 382

10

Zeit in Sekunden

1 =Härtewerte in HV 2-100 =Gefügeanteil in % 0,01-7-0 =Abkühlungsparameter

350 2

10

2

268

304 3

4 8 15 30 Zeit in Minuten

280 4

10

10 60 1

2

5

10

4 8 16 24 Zeit in Stunden

Abbildung 2.4: Härtbarkeitsstreuband und kontinuierliches ZTU-Schaubild für den Stahl C85E

Raum für Notizen

KAPITEL 2. EISENBASISWERKSTOFFE 2

21

2.3 Bezeichnung von Stahl und Stahlguss nach Kurznamen Ziel der neuen Norm zur Bezeichnung von Stahl (DIN EN 10027-1, 2005) ist eine Bezeichnung, aus der entweder Eigenschaften oder chemische Zusammensetzung erkennbar werden. Es gibt 2 Gruppen von Kurznamen: Gruppe 1 mit Hinweisen auf Verwendung, sowie mechanische und physikalische Eigenschaften (trifft z.B. auf Baustähle zu, s. Kap. 2.10) und Gruppe 2 mit Hinweisen auf die chemische Zusammensetzung. Tabelle 2.2: Hauptsymbole zur Bezeichnung von Stählen nach Gruppe 1. Hauptsymbol Bedeutung D Flacherzeugnisse zum Kaltumformen E Maschinenbau H kaltgewalzte Flacherzeugnisse (höherfeste Güten) S Stahlbau

2.3.1

Kurznamen für unlegierte Stähle mit Mn-Gehalt...