Was ist Kohlenstoffstahl?

Kohlenstoffstahl ist eine Metalllegierung, die durch die Kombination von Eisen und Kohlenstoff entsteht. Stahl wird typischerweise als Kohlenstoffstahl angesehen, wenn der Anteil anderer darin enthaltener Spurenelemente bestimmte Prozentsätze nicht überschreitet. Die maximalen Prozentsätze betragen typischerweise 1,65 Prozent für Mangan und 0,6 Prozent für Kupfer und Silizium. Der Kupferanteil muss mindestens 0,4 Prozent betragen. Stahl, der auch höhere oder spezifizierte Mengen anderer Elemente wie Nickel, Chrom oder Vanadium enthält, wird als legierter Stahl bezeichnet.

Hersteller fügen Eisen Kohlenstoff hinzu, um die Strukturen darin zu verfestigen und das resultierende Metall zu verstärken. Es ist eines der kostengünstigsten Legierungsmaterialien, und die Änderung der Kohlenstoffmenge verändert die Eigenschaften des Stahls. Kohlenstoffstähle können in Stähle mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, Stähle mit mittlerem Kohlenstoffgehalt, Stähle mit hohem Kohlenstoffgehalt und Stähle mit ultrahohem Kohlenstoffgehalt eingeteilt werden.

Stähle mit sehr geringen Kohlenstoffanteilen von etwa 0,05 bis 0,3 Prozent werden als kohlenstoffarme Stähle bezeichnet und ähneln Eisen. Sie sind sehr duktil und daher schwer zu bearbeiten. Aus ihnen werden flachgewalzte Bleche oder Stahlbänder hergestellt, aus denen Schiffe, Drahtprodukte, Karosserien, Haushaltsgeräte, Weißblech und mehr hergestellt werden. Kohlenstoffarme Stähle sind billiger, können jedoch nicht durch Wärmebehandlung verändert werden, weshalb sie in der Regel für Fertigungs- und Verkleidungszwecke verwendet werden.

Eine Erhöhung des Kohlenstoffgehalts macht den Kohlenstoffstahl härter und fester, verringert jedoch die Schweißbarkeit und Duktilität des Stahls und macht den Stahl spröder. Hersteller fügen Kohlenstoffstahl auch Spuren anderer Legierungsmaterialien hinzu, die die Eigenschaften des Stahls nicht beeinträchtigen, es ihnen jedoch ermöglichen, bestimmte Stahlqualitäten zu kontrollieren. Betroffen sind unter anderem die Elastizität, Festigkeit und Härte des Stahls.

Stähle mit mittlerem Kohlenstoffgehalt haben einen höheren Kohlenstoffgehalt von etwa 0,3 bis 0,6 Prozent. Diese lassen sich leichter bearbeiten, und einige Hersteller fügen dem Stahl etwas Silizium und Mangan hinzu, um die Qualität zu verbessern. Diese Stähle sind immer noch billig und werden zum Herstellen von Achsen, Zahnrädern, Wellen, Schienen, Rohrleitungen und Kupplungen verwendet.

Stähle mit hohem Kohlenstoffgehalt sind sehr schwer zu schweißen, da sie Kohlenstoff im Bereich von 0,6 bis 1,0 Prozent enthalten. Sie haben auch höhere Anteile an Mangan, das zugesetzt wird, um die Härtbarkeit des Stahls zu erhöhen. Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt ist sehr hitzeempfindlich und härtet leicht flammhemmend aus, wodurch er in viele verschiedene Formen gebracht werden kann. Stähle mit hohem Kohlenstoffgehalt weisen eine höhere Zugfestigkeit auf und werden zur Herstellung von Produkten wie Schneidwerkzeugen, Messern, Federn und hochfesten Drähten verwendet.

Ultrahochkohlenstoffstähle besitzen Kohlenstoff im Bereich von 1,25 Prozent bis 2,0 Prozent. Diese Art von Kohlenstoffstahl kann nicht kalt bearbeitet werden, da er ziemlich spröde ist. Ultrahochkohlenstoffstähle werden zur Herstellung von Bauteilen verwendet, die eine extreme Härte erfordern, z. B. Klingen, Schneidwerkzeuge und große Teile. Sie sind sehr hitzeempfindlich, gut zerspanbar und besonders verschleißfest.