Ein Großteil der Blechproduktion wird von verschiedenen Arten von Stahl abgedeckt. Stahl wird nicht nur als Blechprodukt verarbeitet, sondern auch in anderen Formen wie Profilen, Rohrstücken, Werkzeugen, Rohren und Bauteilen je nach Marktnachfrage. Der strukturelle Stahltyp (Serie S) wird in diesem Beitrag ausführlich behandelt. Stähle, die in Werkzeugen und Maschinen verwendet werden, werden auch kurz im Schlussteil erwähnt. In diesem Beitrag wird jedoch nur der Blechtyp des Baustahls behandelt, obwohl es keine wesentlichen Unterschiede zu anderen Formen von Stahl gibt, die in Gebäuden verwendet werden.
Der Bau von Brücken, Maschinen, Schiffen, landwirtschaftlichen Maschinen, Baumaschinenkomponenten wie Kränen und Baggern, Projekten von infrastrukturellen Einrichtungen sowie Wohn- / Geschäftsgebäuden sind einige der Anwendungsbereiche von Baustählen. Fertige Stahlerzeugnisse müssen einige metallverarbeitende Prozesse durchlaufen.
Durch das Lesen unseres Artikels erfahren Sie:
- Was genau struktureller Stahl ist;
- Die elementare Zusammensetzung von Baustählen;
- Mechanische und physikalische Eigenschaften von Baustählen;
- Weitere Kenntnisse über langlebige und hochfeste Stähle;
- Welche Unterschiede zwischen strukturellen und Maschinen- / Werkzeugstählen bestehen.
Struktureller Stahl
Strukturbaustähle werden hauptsächlich in Gebäuden und Brücken verwendet. Sie enthalten je nach Anforderungen der Anwendung ungefähr 0,25% Kohlenstoff. Die Haupttypen von Strukturbaustählen sind S355, S235 und S275 aus der S-Serie, aber die Auswahl beschränkt sich nicht nur auf diese drei Typen. Es gibt viele, aber im Moment liegen sie außerhalb des Umfangs dieses Beitrags.
Diese Stähle zeichnen sich global durch folgende Eigenschaften aus:
- Sie haben wenig Kohlenstoff.
- Sie sind weicher und duktiler.
- Sie können heiß oder kalt leicht geformt werden.
- Sie können ordnungsgemäß geschweißt werden, ohne spröde zu werden.
- Sie werden normalerweise in großen Abmessungen für Bauprozesse hergestellt.
Europäische Standards für die S-Serie
In Europa hergestellter Strukturbaustahl muss gemäß der EN 10025 EU-Norm sein. Andere Arten von S-Serie-Strukturbaustählen, die erwähnenswert sind, sind 460, 420, 195, 235, 355 und 275. Dieser Artikel konzentriert sich auf die Typen 235, 275 und 355, die die am häufigsten ausgewählten Typen der S-Serie für Bauprojekte sind.
Bezeichnung von S235
S235 fasst die Eigenschaften dieses bestimmten Strukturbaustahls zusammen. Zum Beispiel steht der Buchstabe “S” in der S-Serie für einen “strukturierten” Stahltyp. Die Zahl 235 ist ein Indikator für die Streckgrenze des Materials (235 MPa – N/mm²) bei einer Dicke von 16 mm. An diesem Punkt beginnt die plastische Verformung, die irreversibel ist. Zusätzliche Bezeichnungen geben weitere Informationen über das Material. Dies sind in der Regel Kombinationen aus Buchstaben und Zahlen wie K2, W, C, Z, JO, JR, N, NL, J2, QL, Q, ML oder M neben dem “S” in der S-Serie.
S = Strukturell
Die letzten drei Ziffern = Zeigen den Streckpunkt in MPa an.
K2, J2, JO, JR = Sprödigkeit, die bei Schlagprüfungen bestimmt wird
W = Wettereigenschaft
Z = Richtungsweisende Zugversuchsbezeichnung, Z (35, 25, 15) Qualität
C = Enthält eine hohe Menge Kohlenstoff, gut zum Kaltwalzen.
N = Vergütete, normalisierte und gewalzte Stähle
NL = Vergütete, normalisierte und gewalzte Stähle mit minimaler vorgeschriebener Schlagfestigkeit unter -50 °C
Q = Vergütete und angelassene Stähle
QL = Vergütete und angelassene Stähle mit minimaler vorgeschriebener Schlagfestigkeit unter -50 °C
M = Thermo-mechanisch gewalzte Stähle
ML = Thermo-mechanisch gewalzte Stähle mit minimaler vorgeschriebener Schlagfestigkeit unter -50 °C
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Chemische Zusammensetzungen von S355, S275 und S235
Die elementare Zusammensetzung ist der wichtigste und bestimmende Faktor, der alles am Stahl beeinflusst. Physikalische und mechanische Eigenschaften hängen ausschließlich von der chemischen Zusammensetzung des Stahls ab. Da dies von großer Bedeutung ist, unterliegen die chemischen Zusammensetzungen der Überwachung durch die von den Europäern festgelegten EN-Standards. Die elementaren Bestandteile unterscheiden sich je nach Verwendungszweck. Betrachten wir zum Beispiel den Strukturbaustahl S235J2. Es handelt sich um einen Strukturbaustahl mit einem erhöhten Härtegrad, daher unterscheidet er sich in gewissem Maße von regulärem S235. Die verantwortlichen Behörden eines Projekts müssen die chemische Zusammensetzung des Stahls sorgfältig prüfen, um sicherzustellen, dass sie für ihren Zweck geeignet ist.
Die maximalen Zusätze verschiedener Elemente in einen Stahl können unten in der Tabelle für S355, S275 und S235 aus der S-Serie der Strukturbaustähle gesehen werden.
| Stahlsorte steel | Maximaler % kohlenstoff(C) | Maximaler % Mangan (Mn) | Maximaler % Phosphor (P) | Maximaler % Schwefel(S) | Maximaler % Silizium (Si) |
| S235 | 0.22 | 1.60 | 0.05 | 0.05 | 0.05 |
| S275 | 0.25 | 1.60 | 0.04 | 0.05 | 0.05 |
| S355 | 0.23 | 1.60 | 0.05 | 0.05 | 0.05 |
Mechanische Eigenschaften von S355, S275 und S235 aus der S-Serie
Die chemische Zusammensetzung ist der ultimative Parameter zur Bestimmung der mechanischen Eigenschaften. Die mechanischen Eigenschaften eines Strukturbaustahls liefern viele Informationen darüber, ob er für diesen Zweck geeignet ist oder nicht. Mechanische Eigenschaften bestehen aus Zähigkeit, Härte, Steifheit usw., aber die bedeutendsten mechanischen Eigenschaften sind Zug- und Streckgrenze. Selbst die Nomenklatur dieser Stähle erfolgt entsprechend ihrer Streckgrenze.
Hier finden Sie unsere ausführliche Diskussion über die Eigenschaften von Materialien.
Streckgrenze von S355, S275 und S235
Unabhängig von der genauen Verwendung ist die Streckgrenze zweifellos die bedeutendste mechanische Eigenschaft von Strukturbaustahl. Sie wird durch Zugversuche ermittelt und kann an der Spannungs-Dehnungs-Kurve abgelesen werden. Plastische Verformung beginnt am Streckpunkt, und die Streckgrenze ist der Punkt auf der Spannungsachse (MPa), an dem dieser spezifische Punkt liegt. Es ist die minimale Kraft, ab der die irreversible plastische Verformung beginnt. Produzent und Benutzer legen beide Wert auf die Streckgrenze.
Der Produzent entscheidet, wie viel Kraft angewendet werden muss, um dem Strukturbaustahl die gewünschte Geometrie zu verleihen. Durch das Ablesen des Wertes der Streckgrenze wissen die Benutzer, wo und wie sie Strukturbaustahlkomponenten in Bauvorhaben einsetzen können. Materialien mit relativ niedriger Streckgrenze können statischen Belastungen nicht allzu lange standhalten.
Zugversuche von S355, S275 und S235 aus der S-Serie
Ein Zugversuch wird an den Probenmaterialien durchgeführt, um den Punkt der ultimativen Zugfestigkeit zu bestimmen, an dem das Einziehen beginnt. Er zeigt den maximalen Spannungswert an, den ein Material aushalten kann. In der Praxis ist jedoch die Streckgrenze viel wichtiger als die ultimative Zugfestigkeit, da das Material nach der Streckgrenze bereits verformt ist und in statischen Konstruktionen nicht mehr verwendet werden kann. Wenn die plastische Verformung bereits begonnen hat, wird das Material irgendwann sicher brechen. Natürlich darf die ultimative Zugfestigkeit nicht völlig ignoriert werden. Einige der Werte können aus der unten stehenden Tabelle abgelesen werden. Wie die Streckgrenze können auch die Werte der Zugfestigkeit in der Spannungs-Dehnungs-Kurve gefunden werden.
Durch Klicken können Sie mehr über die Spannungs-Dehnungs-Kurven der S-Serie erfahren.
| Stahlsorte | Streckgrenze in MPa | Ultimative Zugfestigkeit in MPa |
| S235 | 235 MPa | 310 – 510 MPa |
| S275 | 275 MPa | 370 – 530 MPa |
| S355 | 355 MPa | 470 – 630 MPa |
Streckgrenze und ultimative Zugfestigkeit von Strukturbaustählen in einer Dicke von 16 mm.
Eine Reihe von Prozessen muss am hergestellten Produkt durchgeführt werden, darunter Plasma- / Laserschneiden, Kantenbearbeitung, Schweißen und Fräsen.
Langlebige und hochfeste Stähle
Es gibt verschiedene Arten von Stahl, wie z. B. Weldox-Stahl, der die höchste Streckgrenze (1300 MPa) ohne zusätzliche Legierung aufweist. Diese Arten von Stählen werden gemeinhin als hochfest bezeichnet und weisen außergewöhnliche Werte der Streckgrenze auf. Dillimax und Domex sind weitere allgemein bekannte Typen von hochfesten Stählen. Sie werden für Krankomponenten und Strukturen verwendet, die einer hohen Last standhalten müssen. Es gibt auch Stähle mit hohen Härtewerten für spezielle Zwecke: Zum Beispiel die Stähle Hardox 500 und 450 mit 500 bzw. 450 Brinell-Härte. Bevor Sie mit Ihrer Recherche beginnen, können Sie unsere verfügbaren Bestände überprüfen, indem Sie hier klicken.
Erfahren Sie mehr über die Vorteile von hochfesten Stählen.
Maschinen- und Werkzeugstähle
Maschinenstähle
Maschinenstähle haben einen Kohlenstoffgehalt von etwa 0,3% – 0,6%. Sie enthalten eine relativ geringe Menge an Legierungselementen, etwa 1,5% bis 5% Molybdän, Vanadium, Chrom und Nickel. Wie der Name schon sagt, werden diese Art von Stahl in der Regel in Maschinen verwendet, normalerweise in den internen Komponenten. Diese Komponenten umfassen Keile, Kupplungen, Zahnräder usw. Maschinenstähle zeichnen sich in der Regel durch folgende Eigenschaften aus:
- Härter und stärker
- Ermöglicht präzises Schneiden
- Kann im Kalten nicht verformt werden und nur in geringem Maße im Heißen.
- Wird durch das Schweißen gehärtet
- Kann sowohl in geringer als auch in hoher Menge legiert werden
Werkzeugstähle
Werkzeugstähle haben einen Kohlenstoffgehalt von etwa 0,6% – 1,5%. Aufgrund ihres hohen Kohlenstoffgehalts sind sie extrem hart. Legierungselemente werden großzügig hinzugefügt, wobei die Verhältnisse 5% überschreiten. Ein anderer Name für Werkzeugstähle ist Hochgeschwindigkeitsstähle (HSS), da sie bei Hochgeschwindigkeitsoperationen wie Schneiden und Bohren verwendet werden. Die durch Hochgeschwindigkeitsoperationen erzeugte Reibungswärme führt zu steigenden Temperaturen, aber sie behalten ihre Härte auch bei erhöhten Temperaturen bei. Wie bei jedem Metall und jeder Legierung werden die mechanischen Eigenschaften durch die chemische Zusammensetzung und die durchgeführten Wärmebehandlungspraktiken bestimmt.
- Hohe Härte und Festigkeit
- Widerstand gegen Schlag
- Leicht modifizierbar
- Stark legiert
