Kohlenstoffstahl ist technisch gesehen auch eine Legierung – es ist Eisen plus Kohlenstoff. Die eigentliche Unterscheidung, die der Branchengebrauch zieht, ist enger: „Legierter Stahl“ bezeichnet eine Güte, in der Elemente über Kohlenstoff hinaus (Chrom, Nickel, Molybdän, Vanadium, Mangan und andere) absichtlich in nennenswerten Mengen zugesetzt werden, um bestimmte Eigenschaften fein abzustimmen, statt sich allein auf den Kohlenstoffgehalt zu verlassen.
Der Unterschied in der Zusammensetzung
- Kohlenstoffstahl: Eisen plus Kohlenstoff (im Allgemeinen unter 2 %), mit nur zufälligen Mengen Mangan, Silizium und ähnlichen Elementen – nichts wird absichtlich zugesetzt, um eine bestimmte Eigenschaft zu steigern.
- Legierter Stahl: Eisen, Kohlenstoff plus absichtlich zugesetzte Elemente. Die Branchenkonvention teilt ihn im Allgemeinen in niedriglegierten Stahl (Gesamtlegierungselemente unter etwa 5 %) und hochlegierten Stahl (über etwa 5 % – Edelstahl mit 10,5 %+ Chrom liegt am oberen Ende dieser Kategorie). Diese 5-%-Grenze ist über die Quellen hinweg nicht ganz einheitlich – manche setzen sie schon bei 4 %, andere erst bei 8 % an –, betrachten Sie sie daher als übliche Branchenfaustregel, nicht als feste Norm.
Woraus legierter Stahl besteht
Jedes dem legierten Stahl zugesetzte Element zielt auf eine bestimmte Schwäche des gewöhnlichen Kohlenstoffstahls:
| Element | Typischer Zugabebereich | Was es verbessert |
|---|---|---|
| Chrom (Cr) | 0,5 %–2 % (bis über 12 % bei Edelstahlgüten) | Härte, Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit |
| Nickel (Ni) | 0.5%–5% | Zähigkeit, Schlagfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit |
| Molybdän (Mo) | 0.1%–0.5% | Warmfestigkeit, Härtbarkeit |
| Vanadium (V) | 0.1%–0.25% | Kornfeinung, Ermüdungsfestigkeit |
| Mangan (Mn) | 0.3%–2% | Festigkeit, Härtbarkeit, Verschleißfestigkeit |
| Silizium (Si) | 0.2%–2% | Desoxidationsmittel, höhere Streckgrenze |
Ein Praxisbeispiel: 4140-Stahl – eine der gebräuchlichsten niedriglegierten Güten – enthält etwa 0,4 % Kohlenstoff, 1 % Chrom und 0,2 % Molybdän. Diese Kombination reicht aus, ihn weit über das hinauszuheben, was der Kohlenstoffgehalt allein in einem gewöhnlichen Kohlenstoffstahl leisten könnte. Siehe Was ist 4140-Stahl? für die vollständige Spezifikationsübersicht.
Leistungsvergleich
| Kohlenstoffstahl | Legierter Stahl | |
|---|---|---|
| Quelle von Festigkeit/Härte | Kohlenstoffgehalt + Wärmebehandlung | Legierungselemente + Wärmebehandlung kombiniert |
| Korrosionsbeständigkeit | Schlecht, rostet leicht | Hängt von den verwendeten Elementen ab – kann deutlich verbessert werden (z. B. mit Chrom) |
| Hochtemperaturverhalten | Im Allgemeinen begrenzt | Meist besser (Molybdän verbessert die Warmfestigkeit) |
| Schweißbarkeit/Zerspanbarkeit | Meist leichter | Meist schwieriger, je nach Legierungselementen |
| Kosten | Geringer | Höher (Kosten der Legierungselemente + Verarbeitungsaufwand) |
| Typische Verwendung | Träger, Platten, Rohre, allgemeine Tragwerksteile | Zahnräder, hochfeste Wellen, Druckbehälter, Hochtemperaturbauteile, Automobilteile |
Welchen Sie wählen sollten
- Allgemeiner Stahlbau, knappe Budgets oder Teile, die leicht geschweißt werden müssen: Kohlenstoffstahl.
- Hohe Anforderungen an das Festigkeits-Gewichts-Verhältnis, erhöhte Temperaturen, Korrosionsbelastung oder ermüdungsempfindliche Anwendungen: legierter Stahl, gewählt nach den konkreten Elementen, die die konkrete Anforderung erfüllen (Chrom für Verschleiß/Korrosion, Molybdän für Hitze, Vanadium für Ermüdung).
Zur inneren Güteeinteilung des Kohlenstoffstahls selbst (niedrig/mittel/hoch Kohlenstoff und wo Baustahl einzuordnen ist) siehe Was ist Kohlenstoffstahl?
Weiterführende Lektüre: Was ist Kohlenstoffstahl? Zusammensetzung, Güten und wie der Kohlenstoffgehalt alles verändert · Was ist 4140-Stahl? Zusammensetzung, Festigkeit und Anwendungen
