Was ist schwarzer Kohlenstoffstahl?

Stahl ist eine Legierung oder Mischung aus Eisen mit Kohlenstoff und geringen Mengen anderer Metalle. Reines Eisen kann geschmolzen und geformt werden, neigt jedoch dazu, weich zu sein. Die Zugabe von Kohlenstoff stärkt das Metall, und die meisten Kohlenstoffstähle enthalten ein bis zwei Prozent Kohlenstoff. Schwarzer Kohlenstoffstahl entsteht während des Herstellungsprozesses, wenn bei hohen Temperaturen eine dünne Schicht oxidierten Eisens auf der Außenfläche entsteht.

Kohlenstoff verbindet sich chemisch mit dem Eisen in Stahllegierungen, wodurch ein viel härteres Material entsteht als reines Eisen. Wenn der Kohlenstoffgehalt zunimmt, wird das Material härter, aber spröder oder neigt dazu, unter Belastung oder Belastung zu brechen. Stahl, der mehr als 2% Kohlenstoff enthält, gilt als Gusseisen. Dies kann für Rohrleitungen und nichttragende Materialien verwendet werden, wird jedoch für Baustahl als zu spröde angesehen.

Eisen reagiert leicht mit dem Sauerstoff in der Luft und bildet Eisenoxid oder Rost, wodurch Teile versagen. Daher wird es häufig beschichtet, um Oberflächenrost zu vermeiden. Ein Vorteil von schwarzem Kohlenstoffstahl ist die natürliche Korrosionsschutzeigenschaft der schwarzen Eisenoxidbeschichtung, da das Oxid als Barriere wirkt, um den Sauerstoff vom darunterliegenden Eisen fernzuhalten. Die dünne Oxidschicht wird bei hohen Temperaturen erzeugt und bildet eine dauerhafte Schicht, die keiner weiteren Behandlung oder Beschichtung bedarf.

Für Anwendungen, bei denen der Korrosionsschutz kritisch ist, kann Kohlenstoffstahl lackiert oder verzinkt werden. Stahl wird durch Waschen mit Säure galvanisiert und anschließend in ein Bad aus geschmolzenem Zink getaucht. Das Zink bildet eine Schicht auf der Außenseite des Stahls und korrodiert zuerst, wenn es Luft oder Feuchtigkeit ausgesetzt wird. Das Verzinken verbessert die Lebensdauer von Stahlteilen, wird jedoch nicht für schwarzen Kohlenstoffstahl verwendet, da die Oxidschicht den Stahl bereits schützt.

Schwarzer Kohlenstoffstahl wird häufig für Gas- oder Wasserleitungen verwendet, da er kostengünstig ist und mit üblichen Methoden geschweißt werden kann. Einige Ölfernrohrleitungen haben schwarze Kohlenstoffstahlrohre verwendet, da die Rohre vor Ort angeschlossen werden können und nicht schnell rosten. Schwarzer Kohlenstoffstahl kann unter klimatischen oder bodennahen Bedingungen verwendet werden, die die Korrosion beschleunigen können. Möglicherweise ist jedoch ein zusätzlicher Schutz wie Anoden erforderlich. Anoden sind vergrabene Stäbe aus Zink, die beim Verbinden mit dem Stahlrohr zuerst korrodieren.

Kochgeschirr kann als schwarzer Stahl bezeichnet werden, aber die dunkle Farbe ist ein Produkt einer Ölbehandlung, die eher als Gewürz denn als Herstellung bezeichnet wird. Kohlenstoffstahl wird häufig mit Öl beschichtet, um Rost zu vermeiden, und Stahlkochgeschirr kann geölt und erhitzt werden, um die Ölmoleküle zu absorbieren. Der Stahl wird dunkler und erhält einige Rostschutzeigenschaften. Das Würzen ist jedoch eine vorübergehende Beschichtung und muss regelmäßig wiederholt werden.