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Eisen

Nach der klassischen Definition ist Stahl eine Eisen-Kohlenstoff-Legierung, die weniger als 2,06 % (Masse) Kohlenstoff enthält. Der Name Eisen ist entweder auf das urkeltische Wort isorai oder auf das indogermanische Wort eison (glänzend) zurückzuführen.

Stahl

Nach der klassischen Definition ist Stahl eine Eisen-Kohlenstoff-Legierung, die weniger als 2,06 % (Masse) Kohlenstoff enthält. Dieser Definition folgt auch die DIN EN 10020, nach der Stähle "Werkstoffe, deren Massenanteil an Eisen größer ist als der jedes anderen Elements, dessen Kohlenstoffgehalt im allgemeinen kleiner als 2 Gew.-% C" sind.Bei höheren Anteilen von Kohlenstoff spricht man von Gusseisen, hier liegt der Kohlenstoff in Form von Graphit oder Zementit vor.Gegenwärtig gibt es aber einige Gruppen von Stählen, in denen Kohlenstoff kein Legierungsbestandteil mehr ist. Ein Beispiel dafür sind IF-Stähle, in deren Eisenmatrix kein Kohlenstoff interstitiell eingelagert ist. Gegenwärtig werden unter Stählen eisenbasierte Legierungen verstanden, die plastisch umgeformt werden können.

 

 

 

 

 

 

A

Haltepunkt (Arret): Kennzeichnet eine Gefügeumwandlung beim Erwärmen oder Abkühlen. Da die Haltepunkte beim Erwärmen und Abkühlen eine Hysterese zeigen, kennzeichnet man sie noch mit c (chauffage=Erwärmen) und r (refroidissement=Abkühlen) .

A1

Umwandlung von Ferrit zu Austenit bei 723°C

A2

Curie-Temperatur untereutektoider Stähle (768°C)

A3

Eintrittstemperatur in das Gamma-Gebiet untereutektoider Stähle

Alpha Eisen

siehe Ferrit

Am

Eintrittstemperatur in das Gamma-Gebiet übereutektoider Stähle.

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Anlassen

Jedes Erwärmen eines Werkstückes nach dem Härten auf Temperaturen unterhalb Ac1, Halten und nachfolgendes Abkühlen.

Man unterscheidet zwei Arten: 1. Das Entspannen bei ca. 150°C, um die beim Härten entstandenen Spannungen auszugleichen, ohne die Härte zu vermindern. 2. Das Anlassen bei 400-650°C als Teil des Vergütens. Dadurch wird die Härte verringert, wodurch sich die Zähigkeit des Stahls erhöht. Die Anlasstemperatur hängt von der Stahlsorte und den geforderten Festigkeitseigenschaften ab. Ein mäßiges A. erreicht man durch Auskochen im Wasser- oder Ölbad.

Austenit

Gamma Eisen, weist eine kubisch-flächenzentrierte Elementarzelle auf und tritt oberhalb von A1 auf. Im Austenit kann mehr Kohlenstoff als im Ferrit gelöst werden.

Austenitische Stähle

Mangan- oder nickellegierte Stähle. Mn und Ni erweitern den Bereich des Austenits. Das kfz-Gitter (kfz = kubisch flächenzentriert) bleibt auch nach dem Abschrecken bei Raumtemperatur erhalten. Durch das Abschrecken werden die A. nicht härter sondern weicher. Sie erreichen dadurch hohe Dehnungswerte und sind gut umformbar. Austenitische Stähle sind nicht magnetisierbar. Zu ihnen zählen die nichtrostenden Chrom-Nickel-Stähle, die Mn-legierten verschleißfesten sowie die amagnetischen Stähle.

Bainit

Gefüge, dass bei isothermer Abkühlung zwischen der Perlitstufe und dem Martensitpunkt gebildet wird. (Siehe ZTU-Diagramm) Bainit entsteht auch bei einer entsprechend gesteuerten Abkühlung, jedoch ist hierbei eine genaue Prozeßführung erforderlich.

Bandstahl kaltgewalzt

Kaltgewalztes Band (Dicken im allgemeinen ? 3 mm)
Aus Warmbreitband (Bandstahl warmgewalzt) durch Kaltumformen hergestelltes Flacherzeugnis, das durch Kaltwalzen eine Querschnittsverminderung um mind. 25% erfahren hat und nach Durchlaufen der aFertigwalze bzw. nach dem Beizen oder kontinuierlichen Glühen zu einer Rolle (Coil) aufgewickelt wird.

Es wird unterschieden:

  • Kaltbreitband; das ist kaltgewalztes Band mit einer Walz- und Lieferbreite von ≥ 600 mm
  • Längsgeteiltes Kaltbreitband mit einer Walzbreite ≥ 600, aber einer Lieferbreite > 600 mm,
  • Kaltband mit einer Walzbreite < 600 mm, das nach Ablängen von der Rolle auch als Kaltband in Stäben geliefert werden kann.
  • Als Spezialerzeugnis kaltgewalztes Feinstblech in Rollen zur Herstellung von Weißblech.


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    Bandstahl warmgewalzt

    Flacherzeugnis mit einem rechteckigen Querschnitt, dessen Breite viel größer als die Dicke ist, hergestellt aus Halbzeug unlegierten oder legierten Stahls. Es wird unmittelbar von der Fertigwalze bzw. nach dem Beizen oder dem kontinuierlichen Glühen zu einer Rolle (Coil) aufgewickelt, so dass die Seitenflächen der Rolle ungefähr in einer Ebene liegen. B. hat im Walzzustand leicht gewölbte Kanten, kann aber auch mit beschnittenen Kanten geliefert werden oder durch Längsteilen (Spalten) eines breiteren Bandes entstehen

    Es wird unterschieden:

  • Warmband (Dicken bis zu 20 mm)
  • Warmbreitband mit Breiten ≥ 600 mm,
  • Längsgeteiltes Warmbreitband, das ist warmgewalztes Band mit einer Walzbreite ≥ 600 mm und einer Lieferbreite < 600 mm.
  • Bandstahl, das ist warmgewalztes Band mit Walzbreiten < 600 mm, das nach Ablängen von der Rolle auch als Bandstahl in Stäben geliefert werden kann.
  • Warmbreitband wird zum größten Teil bereits in den Walzwerken durch Querteilen zu Bandblech oder zu kaltgewalzten Flacherzeugnissen (Bandprodukte, Bandstahl kaltgewalzt) weiterverarbeitet. In bestimmten Sorten wird Warmbreitband als Vormaterial für Großrohre mit Schraubenlinien-Naht verwendet. Ein weiterer Teil wird in Servicebetrieben des Handels Kundenwünschen entsprechend quer- und längsgeteilt.
  • Bandstahl wird im wesentlichen zur Herstellung von geschweißten Rohren einschließlich Präzisions-Stahlrohren, als Vormaterial in Kaltwalzwerken, in geringeren Mengen für Gitterroste, Spezialprofile, im Fahrzeugbau und in der EBM-Industrie verwendet. Die Lieferung erfolgt normalerweise in schwarzer Ausführung. Bei Bedarf kann auch gebeizt, blank oder geölt bezogen werden.


  • Baustahl

    Baustahl gibt es in unlegierter oder legierter Ausführung. Im Bereich der unlegierten Qualitätsstähle zählen alle Sorten mit den Stahlgruppen-Nummern 01 und 91 (allgemeine Baustähle mit einer Zugfestigkeit < 500 MPa) bzw. 02 und 92 (sonstige, nicht für eine Wärmebehandlung bestimmte Baustähle mit Zugfestigkeiten < 500 MPa) dazu. Bei den unlegierten Edelstählen findet man Baustahl bei den Stahlgruppennummern 11 und 13. Baustahl in seiner Variante als legierter Edelstahl ist ab Stahlgruppen-Nummer 50 zu finden.

    Bramme

    Fester Rohstahl mit rechteckigem Querschnitt. Die Breite beträgt mindestens das Zweifache der Dicke. Halbzeug für Blech und Warmbreitband. Man unterscheidet: Rohbramme und Vorbramme.

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    Coil

    Zur Rolle gewickeltes [Breit-] Band, Stahlrohr oder gewickelter Draht.

    Edelstahl

    Ist ein Sammelbegriff für diejenigen Stahlsorten, die in einer besonderen Verfahrensweise ( Sekundärmetallurgie) erschmolzen wurden, hohen Reinheitsgrad besitzen und gleichmäßig auf die vorgesehene Wärmebehandlung reagieren. Nach der chemischen Zusammensetzung ist zwischen unlegiertem (Stahlgruppen-Nummern 10-18) und legiertem (Stahlgruppen-Nummern 20-89) Edelstahl zu unterscheiden (DIN EN 10 020). Entsprechend ihrem Einsatzzweck unterteilt man in Bau-, Maschinenbau-, Behälter-, Werkzeug-, Schnellarbeits-, Wälzlager-Stähle. Oder man charakterisiert sie durch ihre Eigenschaften: chemisch beständige, nichtrostende, hitzebeständige, hochwarmfeste, schweißgeeignete Stähle, Stähle mit besonderen physikalischen oder magnetischen Eigenschaften oder besonderer Streckgrenze. Zur Rolle gewickeltes [Breit-] Band, Stahlrohr oder gewickelter Draht.

    Elektrobleche

    Mit Silizium (Si) legierte kaltgewalzte Feinbleche in Dicken von etwa 0,20 bis 0,65 mm mit besonderen magnetischen Eigenschaften. E. zeichnen sich durch hohe Magnetisierbarkeit im magnetischen Wechselfeld mit geringsten Wattverlusten aus, d.h., sie sind für Energieeinsparung mitverantwortlich. Verwendung in Transformatoren, elektrischen Maschinen und Geräten (magnetische Stahl-Werkstoffe).

    Elektro-Lichtbogen-Ofen

    Es handelt sich um ein flachzylindrisches oder ovales Gefäß zum Einschmelzen von Schrott bzw. DRI (direct reduced iron), das heute zunehmend als reines Einschmelzaggregat zum Einsatz kommt. Man befüllt den E. von oben bei ausgeschwenktem Deckel und läßt die Charge mit den Lichtbogen der Kohleelektroden, die durch den Deckel in den Ofen ragen, aufschmelzen. Die Elektroden werden dem Abbrand entsprechend nachgestellt und durch Nippeln angestückt. Moderne Varianten arbeiten mit stromführenden Elektroden-Tragarmen. Auch Bauarten mit schräg in den Ofen ragenden Seitenelektroden oder mit Bodenelektroden sind inzwischen verfügbar. Die Entleerung erfolgt - je nach Ofentyp - über eine Abstichrinne oder einen exzentrischen Bodenabstich. Die hohen Schmelzleistungen von Hochleistungs-Öfen (UHP - ultra high power) werden durch zusätzliche Erdgas-Sauerstoff-Brenner erzielt. Moderne Lichtbogen-Ofenverfahren integrieren Schrottvorwärmung und Nachverbrennung, profitieren von der Einblastechnik. Neben den konventionellen Wechselstrom-Lichtbogen-Öfen gewinnen Gleichstrom- Lichtbogen-Öfen zunehmend an Bedeutung. Neuentwickelte Doppelgefäß-Öfen sind sowohl in AC- (Wechselstrom) als auch in DC-Version (Gleichstrom) verfügbar. Doppelschacht-Öfen verleihen der konventionellen Drehstrom-Variante neuen Aufschwung.

    Die Kombination Elektro-Lichtbogen-Ofen + Sekundärmetallurgie macht der konventionellen Hochofen-Konverter-Route zunehmend Konkurrenz. Mit nachgeschalteten Anlagen zum endabmessungsnahen Gießen ergeben sich neue Formen eines Kompakt-Hüttenwerks.

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    Elektrostahl

    Im Lichtbogen-Ofen oder (bei kleinen Mengen) im Induktionsofen erschmolzener Stahl. Die Arbeitsweise der Elektrostahl-Öfen erlaubt die Herstellung chemisch beständiger Sorten, von Schnellarbeits-Stählen, Sonderstählen für Maschinenbau, Flug- sowie Kerntechnik und von Magnet-Werkstoffen. Den mengenmäßig größten Anteil stellen jedoch niedrig legierte Sorten; aber selbst Grundstähle lassen sich in Hochleistungs-Lichtbogen-Öfen noch wirtschaftlich erschmelzen.

    Eutektoider Stahl

    Eutektoidischer Stahl weist 0.83% C auf. Das Gamma-Gebiet reicht hier bis an A1 heran. Bei langsamer Abkühlung entsteht ausschließlich Perlit.

    Ferrit

    Alpha Eisen, weist eine kubisch-raumzentrierte Elementarzelle auf und tritt unterhalb von A3 bei untereutektoiden Stählen auf. Im Ferrit kann weniger Kohlenstoff als im Austenit gelöst werden.

    Gamma Eisen

    siehe Austenit

    Glühen

    Nennt man die Wärmebehandlungen, mit denen man Werkstoffeigenschaften verändern kann. Zunächst erfolgt eine Erwärmung des Stahles auf bestimmte Temperaturen, gefolgt von einer bestimmten Haltezeit und anschließendem Abkühlen. Die Temperaturen für die verschiedenen Glüharten richten sich nach dem C-Gehalt und den Legierungs-Bestandteilen. Man unterscheidet:

    1. Spannungsarm-Glühen. Innere Spannungen, die beim Abkühlen eines Werkstücks auftreten, werden mit diesem Glühverfahren abgebaut.
    2. Rekristallisationsglühen. Hier wird der Stahl über seine Rekristallisationstemperatur hinaus erwärmt, damit eine Umbildung des Kristallgitters stattfinden kann. Diese Wärmebehandlung kommt vorwiegend nach starker Verformung zum Einsatz.
    3. Weichglühen stellt einen - für die Weiterverarbeitung günstigen - weichen Zustand her. Dabei werden auch Zementitteilchen kugelig eingeformt.
    4. Normalglühen stellt ein gleichmäßiges und feinkörniges Gefüge mit Perlitanteilen ein.
    5. Grobkorn-Glühen dient zur Erzielung eines groben Korns. Hierdurch wird die Spanbarkeit verbessert.
    6. Diffusionsglühen ermöglicht die Beseitigung örtlicher Konzentrationsunterschiede.

    Grobblech

    Blech mit einer Dicke von 3 mm und mehr. G. wird in praktisch allen unlegierten und legierten Stahlsorten geliefert. Maßnorm DIN EN 10029 (früher DIN 1543). Grenzabmaße der Dicke sind seit dieser Normung eingeteilt in vier Klassen: A (unteres Grenzabmaß von der Nenndicke abhängig), B (unteres Abmaß einheitlich - 0,3 mm), C (unteres Abmaß 0) und D (symmetrisch zum Nennwert verteilte Grenzabmaße in Abhängigkeit von der Nenndicke).

    Härte

    Widerstand, den ein Werkstoff einer Verformung entgegensetzt. Die Härte erlaubt Aussagen über die Festigkeit eines Werkstoff. Man ermittelt sie mit verschiedenen Härtemeßverfahren.

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    Härten

    Wärmebehandlung - bestehend aus Austenitisieren und schnellem Abkühlen - mit dem Ziel der Martensitbildung.

    1. Die Umwandlungshärtung ist nur bei Werkstoffen möglich, die beim Abkühlen die γ/α-Umwandlung durchmachen (gilt also nicht für austenitische oder ferritische Stähle). Voraussetzung für eine Härtesteigerung ist die Anwesenheit von mind. 0,2% Kohlenstoff, der im Gamma-Eisen gelöst ist, bei schneller Umwandlung aber nicht mehr ausdiffundieren kann und das Ferritgitter verspannt. Weil die Beweglichkeit des Kohlenstoffs in unlegierten Stählen größer ist als in manchen legierten (Mn, Cr, Ni) Stählen, muss unlegierter Stahl mit größerer Abschreckgeschwindigkeit in Wasser abgekühlt werden. Demgegenüber wird legierter Stahl in Öl bzw. an Luft abgekühlt. Die vom Härten herrührenden Spannungen werden durch Anlassen gemildert.
    2. Die Ausscheidungshärtung benutzt das temperaturabhängige Lösungsvermögen des Eisengitters für gewisse Fremdatome. Gesättigte Mischkristalle werden abgeschreckt und scheiden bei Raumtemperatur überschüssige Fremdatome, die nicht mehr gelöst werden können, aus. Diese verspannen das Gitter und führen so zu einer Festigkeitssteigerung.
    3. Die Kalthärtung ist eine Begleiterscheinung der Kaltumformung. Sie entsteht durch die Gleitvorgänge im Gefüge und durch die Verformung und Verspannung der Kristallite.

    Härten

    Durch rasches Abkühlen von oberhalb von Ac1 wird die Zementitausscheidung so weit behindert, dass dieser das Gefüge verspannt. Es entsteht feinstlamellarer Perlit (Sorbit, Troostit), Bainit oder Martensit.

    Hochofen

    Schachtofen zum Verhütten von aufbereitetem Eisenerz zu flüssigem Roheisen. Der H. arbeitet nach dem Gegenstromprinzip. Anders ausgedrückt: Die Charge (bestehend aus Erz, Möller, Zuschlägen und Koks) wird von oben - meist über eine Drehschurre - aufgegeben. Ihr strömt der Wind entgegen, der in den gichtgasbeheizten Winderhitzern vorgewärmt wurde, und der über die unten ringförmig über den Ofenquerschnitt angeordneten Blasformen eingeblasen wird. Als Reduktionsmittel dient Koks. Ein Teil des erforderlichen Kokssatzes kann durch andere Kohlenwasserstoff-Träger ersetzt werden (Schweröl, Altkunststoffe). Je nach der Beschickung (Möller) und der Art des Betriebes kann man im H. verschiedene Roheisensorten oder auch Ferrolegierungen erzeugen. Ein Ofen bleibt viele Jahre in Betrieb (Ofenreise). H. und Stahlwerk bilden meist eine Werkseinheit. Leistung und Wirtschaftlichkeit eines Hochofens lassen sich durch größere Ofeneinheiten, automatische Beschickung, Möller-Aufbereitung, hohe Heißwind-Temperatur, sauerstoffangereicherten Wind oder Gegendruck an der Gicht steigern. Nebenerzeugnisse des Hochofens sind Gichtgas und Hochofen-Schlacke.

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    Kaltwalzen

    Umformverfahren, das im Anschluß an das Warmwalzen erfolgt. Das Walzgut wird im Walzspalt durch Aufbringen von Druck auf eine vorgegebene Dicke reduziert. Infolge des Gesetzes der Volumenkonstanz ergeben sich Längen- und Breitenänderungen. Vor allem die Breitung muss genau kontrolliert werden. Zusätzlich kann mit Längszug (Anlegen einer Zugspannung in Längsrichtung) gewalzt werden. Die Abgrenzung gegenüber dem Warmwalzen erfolgt durch die Temperatur: Beim K. liegt die Walztemperatur immer unterhalb der Rekristallisationstemperatur. Man unterscheidet:

    a. Umformung von Bandblechen in Quarto- oder Vielrollen-Gerüsten durch Walzendruck und gleichzeitigen Haspelzug (Längszug). Ja nach Stahlsorte und Arbeitsumfang ist die Anlage verschieden aufgebaut:
    1. ein Umkehrquartogerüst zwischen zwei Haspeln (kleinere Leistungen bei wechselnden Sorten);
    2. zwei bis fünf Quartogerüste zwischen zwei Haspeln (Tandem-Anordnung, größte Leistung);
    3. ein Vielrollen-Gerüst zwischen zwei Haspeln (schwer umformbare Stähle).

    b. Umformen geschweißter Rohre durch Rundkaliber-Walzen in der Schweißmaschine nach dem Schweißvorgang und dem Abarbeiten des Schweißwulstes zur Einstellung des Fertigdurchmessers. Die Wanddicke wird dabei nicht beeinflusst. Ein K. nahtloser Rohre geschieht i.a. nur beim Kaltpilgern.

    Koks

    Hochwertige Kokskohle wird in Koksöfen unter Luftabschluß erhitzt. Dabei werden die flüchtigen Bestandteile der Kohle freigesetzt. Als Produkt erhält man Koks. Dieser Kohlenstofflieferant (Reinheit ca. 97%) wird als Reduktions- und Aufkohlungsmittel bei der Eisenherstellung im Hochofen benötigt. Neben weiteren Funktionen als Wärmelieferant und Staubfilter kommt dem metallurgischen Koks darüber hinaus die wichtige Rolle als Stützgerüst der Beschickung, der sogenannten Möller-Säule, zu.

    Ledeburit

    Ab ca. 1.7% C wird beim Abkühlen bei 1043°C Ledeburit ausgeschieden. Dabei handelt es sich um ein Aggregat aus Zementit und Austenit. Unterhalb von Ar1 wandelt sich der Austenit in Perlit um.

    Legierter Stahl Nach ihrer chemischen Zusammensetzung teilt man die Stähle in unlegierte und legierte Stähle ein. Die wichtigsten Legierungselemente sind Al, B, Bi, Co, Cr, Cu. La, Mn, Mo, Ni, Pb, Se, Si, Te, Ti, V, W, Zr. Wenn der Stahl von wenigstens einem dieser Elemente Massenanteile enthält, die einen bestimmten Grenzwert überschreiten, spricht man von legiertem Stahl. Die Grenzmassenanteile betragen 1,65% Mn, 0,5% Si, 0,4% für Pb und Cu, 0,3% für Cr und Ni, 0,1% für Al, Bi, Co, Se, Te, V, W, 0,08% Mo, 0,06% Nb, 0,05% für die einzelnen La, Ti, Zr sowie sonstigen Legierungselemente und schließlich 0,0008% B.

    Legierung

    Stahlwerkstoffe mit zusätzlichen metallischen und/oder nichtmetallischen Elementen (z. B. Kohlenstoff, Chrom, Silizium).

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    Martensit

    Feinnadeliges, sehr hartes und sprödes Gefüge. Es entsteht beim Abschrecken von Austenit mit derart hohen Abkühlgeschwindigkeiten, dass dem Kohlenstoff keine Zeit zur Diffusion aus dem Gitter bleibt. Beim Erwärmen ( Anlassen) geht M. schließlich bei hohen Temperaturen (bis 720°C) und langen Glühzeiten (bis 10h) in Ferrit mit eingelagertem kugeligen Zementit über.

    Martensitpunkt

    Temperatur, unterhalb der sich aus Austenit Martensit bildet. Die Lage des Martensitpunktes wird nur durch Substitutionselemente beeinflusst. Bei reinen Kohlenstoffstählen liegt der Martensitpunkt (Ms) bei 180°C.

    Nichtrostende Stähle

    N. weisen eine besondere Beständigkeit gegenüber chemischen Angriffen auf. Das beruht in erster Linie auf ihrem hohen Chrom-Massengehalt, der mindestens 10,5% beträgt. Der Kohlenstoffgehalt ist auf einen Massenanteil von 1,2% begrenzt, um eine Chromcarbid-Bildung zu verhindern. Nichtrostende Stähle zählen zu den legierten Edelstählen. Genauer gesagt handelt es sich um eine große Untergruppe der chemisch beständigen Stähle, die in den Sortennummern 1.40xx - 1.46xx zusammengefasst sind. Sie unterscheiden sich durch ihren Nickel-Massengehalt (Ni ist ein Austenitbildner) und weiterhin durch ihren Mo-Gehalt. So findet man nichtrostende Stähle mit Massengehalten an Ni von weniger als 2,5% bei den Stahlgruppen-Nummern 1.40xx - 1.41xx. Zusätzlich enthalten die Werkstoffe 1.41xx das Legierungselement Mo. Höhere Nickelgehalte (? 2,5%) weisen die nichtrostenden Sorten 1.43xx (molybdänfrei) und 1.44xx (molybdänhaltig) auf. Bisher waren alle nichtrostenden Stähle frei von Sonderzusätzen. Die Nummernklassen 45 und 46 enthalten demgegenüber nichtrostende Sorten mit Sonderzusätzen wie Cu, Nb, W, Ti, aber auch V und Co. Nach ihrem Gefüge unterteilt man in ferritische, martensitische und austenitische Stähle, Duplex-Stähle oder auch Superaustenite. Anwendungsbereiche: Chemische Industrie und Nahrungsmittelindustrie, Hausgeräte-, Medizintechnik, Schiffbau u.a.m.

    Perlit

    Ein Aggregat aus Ferrit und sekundär ausgeschiedenem Zementit.

    Quartoblech

    Unabhängig von der Stahlsorte als Einzel- oder kombinierte Tafel im Quartogerüst gewalztes Grobblech im Unterschied zum kontinuierlich gewalzten Bandblech.

    Roheisen

    Ein Vorprodukt der Stahlerzeugung. Das Roheisen ist gekennzeichnet durch einen Kohlenstoffgehalt von 4 bis 4,7% und Begleitelemente wie Phosphor, Schwefel, Silizium und Mangan.

    Rost

    ist das Korrosionsprodukt, das bei der atmosphärischen Korrosion von Eisen entsteht. Er besteht aus verschiedenen Eisenoxiden: Fe3O4 bildet sich direkt an der Eisenoberfläche, Fe2O3 als auch FeOOH findet man an der Phasengrenze zur Atmosphäre. R. hat eine schwarze bis braunrote Farbe und eine lockere, porige Beschaffenheit.

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    Rostfreier Stahl

    Rostfreier Stahl ist der Sammelname für einige Eisenlegierungen mit einem Chromgehalt von mindestens 11% und einem niedrigen Kohlenstoffgehalt. Der Chromgehalt von mindestens 11% sorgt dafür daß dieses Material bei Kontakt mit Wasser und an der Umgebungsluft nicht rostet im Gegensatz zu normalem Stahl. Das Chrom verteilt sich im Stahl und läßt an der Oberfläche eine dunne schützende Chromoxydschicht entstehen. Der Stahl ist dann passiviert und beständig gegen Korrosion. Je hoher der Chromgehalt, je hoher der Korrosionwiderstand. Bei einem Basisgehalt von 11% Chrom werden andere Legierungselemente (vor allem Nickel und Molybdän) zugefügt die der Widerstand gegen Korrosion erhöhen und eine bessere Bearbeitung des rostfreien Stahles ermöglichen. Das zufügen dieser Legierungselemente erhöht zwar den Korrosionwiderstand, aber modifiziert auch das Gefüge. Je mehr verschiedene Elementen zugefügt werden, desto mehr vielfältiger sind die Anwendungsmöglichkeiten, aberum so höher ist auch der Preis.

    Stabstahl

    Handelsüblicher Begriff für sämtliche Erzeugnisse aus allen Stahlsorten in geraden Stäben, deren Querschnitt über die ganze Länge gleichbleibend ist. Übliche Unterscheidung entsprechend der Herstellungsart nach gewalztem, geschmiedetem und blankem S.

    1. Warmgeformte Stäbe
    1.1 Gewalzte Vollstäbe
    1.1.1 Rundstäbe (ab 8 mm Durchmesser, <8 mm ist Draht)
    1.1.2 Vierkant (?8 mm), Sechskant- und Achtkantstäbe (?13 mm SW)
    1.1.3 Flachstäbe (im allgemeinen Dicke ?5 mm, Breite ?150 mm)
    1.1.4 Spezialstäbe (vielerlei Sonderprofile wie Trapez-, Dreieck-, Halbrund- u.a.)
    1.2 Geschmiedete Stäbe
    1.3 Hohlbohrstäbe (zur Herstellung von Bohrern)
    2. Blankstahl; und zwar
    2.1 Gezogener Blankstahl
    2.2 Geschälter Blankstahl
    2.3 Geschliffener Blankstahl

    Stahl

    Nach der klassischen Definition ist Stahl eine Eisen-Kohlenstoff-Legierung, die weniger als 2,06 % (Masse) Kohlenstoff enthält. Dieser Definition folgt auch die DIN EN 10020, nach der Stähle "Werkstoffe, deren Massenanteil an Eisen größer ist als der jedes anderen Elements, dessen Kohlenstoffgehalt im allgemeinen kleiner als 2 Gew.-% C" sind.Bei höheren Anteilen von Kohlenstoff spricht man von Gusseisen, hier liegt der Kohlenstoff in Form von Graphit oder Zementit vor.Gegenwärtig gibt es aber einige Gruppen von Stählen, in denen Kohlenstoff kein Legierungsbestandteil mehr ist. Ein Beispiel dafür sind IF-Stähle, in deren Eisenmatrix kein Kohlenstoff interstitiell eingelagert ist. Gegenwärtig werden unter Stählen eisenbasierte Legierungen verstanden, die plastisch umgeformt werden können.

    Stranggießen

    (Halb)kontinuierliches Umformverfahren. Der flüssige Stahl gelangt von einem Gießverteiler (Tundish) in die gekühlte Kupferkokille, die auch die Abmessungen des erstarrenden Stranges bestimmt. Den Gießbeginn leitet ein "Kaltstrang" ein, der den Kokillenausgang so lange abschließt, bis die Strangschale gebildet ist. Aus der Kokille, die durch oszillierende Hubbewegungen ein Anhaften des Stranges an ihren Wänden verhindert, tritt der Strang mit der gerade erstarrten Haut aus. Führungsrollen sorgen sowohl für seinen Weitertransport als auch für eine Abstützung. Noch mit flüssigem Kern tritt er in die Sekundär-Kühlstufe ein, wo er - zwischen Rollen geführt - völlig erstarrt. Dort wird er bei den am meisten verwendeten Bogenanlagen aus der Lotrechten in die Waagerechte umgelenkt. Die Kokille kann die Krümmung durch gebogene Wände bereits einleiten. Kreisbogen-Anlagen haben eine günstigere Bauhöhe als die ursprünglichen Senkrechtanlagen. In Horizontal-Stranggießanlagen wird der Strang schrittweise aus einer waagerecht liegenden Kokille gezogen. Der auslaufende Strang wird durch Schneidbrenner abgelängt. Das Strangformat bestimmt die Zahl der Stränge: Knüppel-Anlagen haben bis zu acht Strängen, Brammen gießt man mit einem oder zwei Strängen.

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    Übereutektoider Stahl

    Stahl mit mehr als 0.83% Kohlenstoff

    Untereutektoider Stahl

    Stahl mit weniger als 0.83% Kohlenstoff

    Vanadium
    (Vanadin)

    Chemisches Element, Zeichen: V, Dichte: 6,07 g/cm³. Duktiles, silberweißes Metall. V. im Stahl hat folgende Wirkungen: erhöht Zugfestigkeit, Streckgrenze und Warmfestigkeit; verringert Anlass-Sprödigkeit. V. erzielt ein feinkörniges Gefüge und macht den Stahl unempfindlich gegen Überhitzung.

    Warmwalzen

    Umformverfahren, das im Anschluss an das Urformen (Stranggießen) erfolgt. Das Walzgut (Bramme oder Knüppel) wird im Walzspalt durch Aufbringen von Druck auf eine vorgegebene Dicke reduziert. Infolge des Gesetzes der Volumenkonstanz ergeben sich Längen- und Breitenänderungen. Vor allem die Breitung muss genau kontrolliert werden. Die Abgenzung zwischen Warm- und Kaltwalzen erfolgt durch die Temperatur: Beim Warmwalzen liegt die Walztemperatur immer oberhalb Rekritallisationstemperatur.

    Weißblech

    Bis zu 0,5 mm dickes Stahlblech bzw. -band mit einer elektrolytisch aufgebrachten Zinnschicht. Es wird vor allem für Verpackungen genutzt.

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    Werkzeugstahl

    Zur Gruppe der Werkzeugstähle zählen Edelstähle mit hoher Härte, hohem Verschleißwiderstand und hoher Zähigkeit, die sich zur Be- und Verarbeitung von Werkstoffen eignen. Sie müssen darüber hinaus eine gute Temperaturwechselbeständigkeit aufweisen. W. unterteilt sich in Kaltarbeitsstähle (Werkzeugstähle, i.e. unlegierte oder niedrig legierte Sorten für Anwendungen, bei denen die Oberfläche einer Temperatur von weniger als 200°C ausgesetzt wird), Warmarbeitsstähle und Schnellarbeitsstähle.

    Zähigkeit

    Die durch Verformung oder eine andere Art der Energieumwandlung bis zum Bruch gespeicherte Arbeit.

    Zementit

    Eine Verbindung aus Eisen und Kohlenstoff. Liegt meist in der Form Fe3C vor. Zementit kann als Primär- oder Sekundärzementit ausgeschieden werden. Er wird auch als Eisenkarbid bezeichnet und weist eine hohe Härte auf.

    ZTU-Schaubilder

    -Zeit, Temperatur und Umwandlung. Grafische Darstellung der Zusammenhänge zwischen Abkühlungsgeschwindigkeit, dem entstehenden Gefüge und der Härte, unter Berücksichtigung von Temperatur und Zeit.

    Das Zeit-Temperatur-Umwandlungs-Schaubild informiert über Beginn und Ende der Austenitumwandlung beim Abkühlen. Es stellt sozusagen eine Erweiterung des Eisen-Kohlenstoff-Diagramms in die dritte Dimension, die Zeit, dar. Die Variante für isothermisches Umwandeln gibt für jede Isotherme Beginn und Ende der Umwandlung an. Zusätzlich erhält man Angaben über Umwandlungsgefüge und Härte. Die Alternative für die kontinuierliche Abkühlung (quasi der umgekehrte Fall zum kontinuierlichen ZTA-Schaubild) gibt diese Kennwerte für jeden Abkühlverlauf an. Zusätzlich erhält man Informationen über Art und Anteile der Umwandlungsgefüge. Zum Vergleich ist die bei Raumtemperatur gemessene Härte eingetragen. Neuerdings unterscheidet man zwischen UZTU-Schaubildern, die die vorausgegangene Umformung mit berücksichtigen, und SZTU-Schaubildern, auch Schweiß-ZTU-Schaubilder genannt, die die Temperaturzyklen beim Schweißen mit berücksichtigen. Jede Stahlqualität hat ihr eigenes ZTU-Schaubild. Maßgebend ist der Atlas zur Wärmebehandlung der Stähle. (Zeit-Temperatur-Umwandlungs-Diagramme) stellen die Vorgänge bei der Austenitumwandlung in Abhängigkeit von Zeit und Temperatur dar. Diese Angaben können nicht dem Eisen-Kohlenstoffdiagramm entnommen werden, da dieses von einer sehr langsamen Abkühlung und Erwärmung ausgeht. ZTU-Diagramme werden für jede Stahlsorte durch aufwendige Versuchsreihen mit vielen Proben ermittelt. Es werden kontinuierliche und isotherme ZTU-Diagramme unterschieden. Dem ZTU-Diagramm können

  • der Zeitpunkt des Beginns der Austenitumwandlung,
  • die dazugehörige Temperatur
  • die entstehenden Gefügearten
  • as Ende der Umwandlung,
  • die Härte und der prozentuale Anteil des entstehenden Gefüges


  • entnommen werden. Die genaue Kenntnis der Umwandlungsvorgänge ist in der Praxis von grosser Bedeutung, um eine gezielte Wärmebehandlung des jeweiligen Werkstoffs durchführen zu können.

    Zugfestigkeit

    Kurzzeichen: Rm, Maximum der Spannungs-Dehnungs-Kurve, die im Zugversuch ermittelt wird. Errechnet sich aus dem Quotient aus der maximalen Zugkraft und dem Ausgangsquerschnitt der Probe. Maßeinheit: MPa.

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