Vertiefung: Stahlsorten und Legierungen

In der allgemeinen Einteilung werden die Stahlsorten nach DIN EN 10020 in drei Klassen gegliedert:

• unlegierte Stähle (Kohlenstoffstähle)
• nichtrostende Stähle
• andere legierte Stähle.

Kohlenstoffstähle sind nichtlegierte Stahlsorten, die über 80 % des weltweit erzeugten Stahls ausmachen. Es gibt viele Kohlenstoffstähle mit unterschiedlichem Kohlenstoffgehalt. Stähle mit einem Gehalt von weniger als 0,25 % Kohlenstoff sind leicht verformbar und werden u.a. zur Herstellung von Blechen, Konservendosen, Autokarosserien, Drähten und Nägeln verwendet.

Liegt der Kohlenstoffgehalt zwischen 0,25 und 0,7 %, wird der Stahl härter und lässt sich weniger leicht verformen. Daher wird dieser Kohlenstoffstahl hauptsächlich für Eisenbahnschienen, im Maschinenbau, sowie im Stahlbau verwendet.

Die höchste Kohlenstoffkonzentration im Stahl beträgt 0,7 bis 1,5 % - der Stahl ist somit sehr hart und kaum verformbar. Er findet u.a. in der Chirurgie (Chirurgische Instrumente), in der Werkzeugherstellung sowie als Rasierklingen und Stahlfedern Verwendung.

Stähle lassen sich nach verschiedenen Kriterien unterteilen. Die angeführte Tabelle gibt einen Überblick.

Im Folgenden werden verschiedene Legierungen und ihre Verwendungszwecke sowie die mechanischen Eigenschaften des Stahls näher betrachtet.

Der metallische Werkstoff Stahl ist eine Legierung, also eine Verbindung von mindestens zwei Stoffen des Elements Eisen mit anderen, nicht metallischen oder metallischen Elementen.

Nichtmetallische Legierungselemente:

• Kohlenstoff (C)
• Silicium (Si)
• Phosphor (Ph)
• Schwefel (S)

Metallische Legierungselemente:

• Mangan (Mn)
• Chrom (Cr)
• Nickel (Ni)
• Molybdän (Mo)
• und andere.

Durch die spezielle Zusammensetzung der verschiedenen Legierungselemente werden dem Stahl bestimmte Eigenschaften verliehen:

So macht Silicium (Si) den Stahl säurebeständig (Gefahrgutumschließungen) oder Chrom (Cr) den Stahl besonders hart. Besonders wichtig ist die Korrosionsbeständigkeit, d.h. die Fähigkeit des Stahls nicht zu rosten, die durch die Zugabe von Chrom (Cr) und Nickel (Ni) erreicht wird. Einige Legierungen und ihre Verwendung sind in der folgenden Tabelle zu finden.

Die Herstellung spezieller Qualitätsstähle ist kostenintensiv, jedoch liegt gerade in diesem Bereich die Zukunft der deutschen Stahlindustrie im Gegensatz zur Massenstahlerzeugung anderer Produktionsländer.