Was ist mittlerer Kohlenstoffstahl?
Stahl ist eine Metalllegierung, die hauptsächlich aus Eisen besteht und 0,2 bis 2,1 Prozent Kohlenstoff enthält. Jeder Stahl enthält Kohlenstoff, aber der Begriff „Kohlenstoffstahl“ bezieht sich speziell auf Stahl, der Kohlenstoff als Hauptlegierungsbestandteil enthält. Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt ist Kohlenstoffstahl, der zwischen 0,30 und 0,60 Prozent Kohlenstoff enthält. Es hat auch einen Mangangehalt zwischen 0,6 und 1,65 Prozent. Diese Stahlsorte bietet ein gutes Gleichgewicht zwischen Festigkeit und Duktilität und ist bei vielen Arten von Stahlteilen üblich.
Eisen besteht aus einem Kristallgitter aus Eisenatomen, durch das die Atome aneinander vorbeigleiten und reines Eisen relativ weich wird. Der Kohlenstoff in Stahl verringert diese Tendenz und macht Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt härter als Eisen. Zusätzliche Elemente wie Chrom, Mangan, Wolfram und Vanadium können auch als Härter in Stahl wirken. Der genaue Anteil dieser Elemente bestimmt die spezifischen Eigenschaften des Stahls.
Zusätzlicher Kohlenstoff macht den Stahl härter, aber auch spröder. Daher erfordert die Herstellung von Kohlenstoffstahl ein Gleichgewicht zwischen Härte und Duktilität. Die häufigsten Verwendungen von Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt sind schwere Maschinen wie Achsen, Kurbelwellen, Kupplungen und Zahnräder. Mittlerer Kohlenstoffstahl mit einem Kohlenstoffgehalt zwischen 0,4 und 0,6 Prozent wird in der Eisenbahnindustrie üblicherweise zur Herstellung von Achsen, Schienen und Rädern verwendet.
Durch die Wärmebehandlung von Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt werden die mechanischen Eigenschaften wie Duktilität, Härte und Festigkeit erheblich verändert. Die Wärmebehandlung von Stahl beeinträchtigt geringfügig andere Eigenschaften wie die Fähigkeit, Wärme und Elektrizität zu leiten. Es gibt eine Vielzahl von Methoden zur Behandlung von Stahl mit Wärme.
Der Kohlenstoff- und Mangangehalt in Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt macht das Abschrecken und Tempern zur gebräuchlichsten Wärmebehandlungsmethode für diesen Stahltyp. Bei diesem Verfahren wird der Stahl im Allgemeinen wiederholt auf weniger als 723 ° C (1,333 ° F) erhitzt und durch Abschrecken in einer Flüssigkeit wie Öl oder Wasser schnell abgekühlt. Die Temperatur und die Zeit dieses Prozesses ermöglichen es dem Hersteller, die endgültigen Eigenschaften des Stahls genau zu steuern.
Das Einsatzhärten ist ein Verfahren zum Härten von Stahl, das sich nur auf die Außenseite des Stahls auswirkt. Dies ergibt ein hartes, wasserbeständiges Äußeres mit einem duktileren Inneren. Kohlenstoffstahl wird häufig einsatzgehärtet, da es schwierig ist, ein dickes Kohlenstoffstahlteil vollständig zu härten. Stahl mit mehr Legierungsmitteln als Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt lässt sich besser härten und muss möglicherweise nicht einsatzgehärtet werden.