HRB335 vs HRB400 – Zusammensetzung, Wärmebehandlung, Eigenschaften und Anwendungen

Einführung

HRB335 und HRB400 sind zwei weit verbreitete Sorten von warmgewalzten, deformierten Bewehrungsstäben (Bewehrung), die häufig in der strukturellen Betonarbeit und in vielen Fertigungskontexten spezifiziert werden. Ingenieure, Beschaffungsmanager und Fertigungsplaner wägen häufig die Vor- und Nachteile zwischen kostengünstigerer, duktilerer Bewehrung und hochfesten Materialien ab, die kleinere Querschnitte oder längere Spannweiten ermöglichen. Typische Entscheidungskontexte umfassen das Abwägen von Kosten gegen strukturelles Gewicht, die Auswahl von Bewehrung für seismische Details, bei denen Duktilität von größter Bedeutung ist, und die Wahl einer Sorte, die mit Schweiß-, Biege- oder Fertigungsprozessen kompatibel ist.

Der entscheidende Unterschied zwischen diesen beiden Sorten ist ihr Streckgrenzenniveau: HRB400 wird mit einer höheren nominalen Streckgrenze als HRB335 spezifiziert. Da die Streckgrenze stark die Querschnittsgröße, die Bewehrungsdetails und das Form- bzw. Schweißverhalten beeinflusst, werden HRB335 und HRB400 häufig in Entwurfs- und Beschaffungsdiskussionen verglichen.

1. Normen und Bezeichnungen

• GB/T 1499.2 (China): definiert ausdrücklich warmgewalzte gerippte Stahlstäbe; HRB335 und HRB400 sind chinesische Bezeichnungen.
• ASTM A615 / ASTM A615M (Vereinigte Staaten): Spezifikation für deformierte und glatte Kohlenstoffstahlstäbe zur Betonbewehrung (verwendet Sortennummern anders).
• EN 10080 / EN 1992 und nationale Anhänge (europäische Praxis): allgemeine Normen für Bewehrung; europäische Bezeichnungen verwenden B500 oder ähnliche Sortennummern.
• JIS G3112 (Japan): Spezifikation für deformierte Stahlstäbe für Beton.
• ISO-Normen und nationale Abweichungen existieren ebenfalls für Stab-Toleranzen und Prüfungen.

Klassifikation: Sowohl HRB335 als auch HRB400 sind Kohlenstoff-Mangan (C–Mn) Bewehrungsstähle, die manchmal mit Mikrolegierungszusätzen (V, Nb, Ti) oder kontrollierten Walzverfahren hergestellt werden; sie sind keine rostfreien, Werkzeug- oder hochlegierten Stähle. Sie gehören zur Familie der milden/mittleren Kohlenstoffstrukturstähle, die für Bewehrung und nicht für Hochtemperatur- oder Verschleißanwendungen verwendet werden.

2. Chemische Zusammensetzung und Legierungsstrategie

Element	HRB335 (typische Praxis)	HRB400 (typische Praxis)
C (Kohlenstoff)	Kontrolliert als primärer Einflussfaktor für Härtbarkeit/Stärke; relativ niedrig gehalten für Duktilität	Kontrolliert; kann leicht höher sein oder durch andere Legierungs-/Härtungsmethoden ausgeglichen werden, um eine höhere Streckgrenze zu erreichen
Mn (Mangan)	Hauptstärke- und Deoxidationselement; in kontrollierten Mengen vorhanden	In kontrollierten oder leicht erhöhten Mengen vorhanden, um Stärke und Härtbarkeit zu erhöhen
Si (Silizium)	Geringer Deoxidierer; normalerweise niedrig	Geringer Deoxidierer; ähnlich wie HRB335
P (Phosphor)	Begrenzte Verunreinigung; niedrig gehalten für Zähigkeit	Begrenzte Verunreinigung; niedrig gehalten für Zähigkeit
S (Schwefel)	Begrenzte Verunreinigung; niedrig gehalten, um Duktilität und Schweißbarkeit zu verbessern	Begrenzte Verunreinigung; niedrig gehalten
Cr, Ni, Mo	Typischerweise nicht absichtlich in signifikanten Mengen für Standardbewehrung hinzugefügt	Typischerweise nicht absichtlich für Standardbewehrung hinzugefügt (kann in Spuren vorhanden sein)
V, Nb, Ti	Kann in mikrolegierten Bewehrungsstäben zur Kornverfeinerung und Stärke vorhanden sein	Wird häufiger in thermo-mechanisch behandelten oder mikrolegierten HRB400 verwendet, um die Streckgrenze ohne signifikante Kohlenstofferhöhung zu erhöhen
B	Wird in der Regel nicht in Bewehrungsstäben verwendet	Wird in der Regel nicht verwendet
N (Stickstoff)	Kontrolliert als Verunreinigung/interstitial	Kontrolliert als Verunreinigung/interstitial

Hinweise: - Bewehrungswerke erreichen eine höhere nominale Streckgrenze in HRB400 entweder durch moderate Erhöhungen in Legierung/Härtbarkeit oder, häufiger, durch thermo-mechanisch kontrolliertes Walzen und beschleunigte Kühlung sowie Mikrolegierung (Nb, V, Ti), um die Korngröße zu verfeinern und die Streckgrenze zu erhöhen, während der Kohlenstoff niedrig gehalten wird, um die Schweißbarkeit zu erhalten. - Exakte chemische Grenzen sind in den relevanten Normen und von den Herstellern definiert; die Zusammensetzung variiert je nach Werkspraxis und ob das Produkt „gewöhnlicher“ HRB oder mikrolegiert/thermo-mechanisch verarbeitet ist.

Wie die Legierungsstrategie das Verhalten beeinflusst: - Kohlenstoff und Mangan steuern hauptsächlich die Grundstärke und Härtbarkeit. - Mikrolegierung mit Nb, V, Ti fördert die Ausscheidungsstärkung und Kornverfeinerung, wodurch eine höhere Streckgrenze erreicht wird, ohne den Kohlenstoff signifikant zu erhöhen. - Niedrige Legierungsgehalte werden absichtlich beibehalten, um die Duktilität und Schweißbarkeit zu erhalten, die für Bewehrungsstähle typisch sind.

3. Mikrostruktur und Wärmebehandlungsreaktion

Typische als gewalzte Mikrostrukturen für Bewehrungsstäbe sind Ferrit plus Perlit (Ferrit-Perlit). Unterschiede ergeben sich aus der Verarbeitung:

• HRB335 (konventionelles Warmwalzen): zeigt im Allgemeinen eine relativ grobe Ferrit-Perlit-Mikrostruktur mit guter Duktilität. Wenn es durch grundlegendes Warmwalzen mit Luftkühlung hergestellt wird, bleibt die Mikrostruktur weitgehend ferritisch mit perlitischen Inseln.
• HRB400 (höhere Festigkeit): wird oft durch kontrolliertes Walzen und kontrollierte Kühlung (thermo-mechanische Verarbeitung) hergestellt. Dies führt zu feinerem Ferritkorn, gleichmäßiger verteiltem Perlit und in einigen Prozessen zu einer teilweise bainitischen Mikrostruktur, wenn beschleunigte Kühlung verwendet wird. Mikrolegierungsniederschläge (NbC, V(C,N), TiC) verfeinern weiter die Körner und erhöhen die Streckgrenze.

Reaktion auf Wärmebehandlung: - Normalisieren oder Abschrecken & Anlassen sind für Standardbewehrungsstäbe aufgrund der Kosten und der Unpraktikabilität für lange Abschnitte nicht typisch; jedoch kann lokale Wärme (Schweißen) die Mikrostruktur im wärmebeeinflussten Bereich (HAZ) beeinflussen. - Thermo-mechanisch kontrollierte Verarbeitung (TMCP) kann HRB400-äquivalente Eigenschaften ohne Nachwalz-Wärmebehandlung erzeugen, indem Walztemperatur und Kühlrate manipuliert werden. - Abschrecken & Anlassen ist ein Weg zu höheren Festigkeitsgraden, wird jedoch häufiger für Stabstähle verwendet, die in Ingenieurelementen eingesetzt werden, als für Standardbewehrung.

4. Mechanische Eigenschaften

Eigenschaft	HRB335	HRB400
Streckgrenze (nominal)	335 MPa (Bezeichnungsbasis)	400 MPa (Bezeichnungsbasis)
Zugfestigkeit	Typische moderate Zugfestigkeit geeignet für Betonbewehrung	Höhere Zugfestigkeit als HRB335; geeignet für reduzierte Querschnittsdesigns
Dehnung (Duktilität)	Allgemein höhere Dehnung / größere Duktilität	Typischerweise niedrigere Dehnung als HRB335, aber immer noch erforderlich, um die Duktilitätsgrenzen in den Normen zu erfüllen
Schlagzähigkeit	Gute Zähigkeit bei Umgebungstemperaturen, wenn nach Standardpraxis hergestellt	Kann Zähigkeit erreichen, wenn mit kontrolliertem Walzen produziert; kann empfindlicher auf Verarbeitung sein
Härte	Niedriger als HRB400 in vergleichbarer Werkspraxis	Höhere Härte entsprechend höherer Streckgrenze; kann anfälliger für spröde Brüche sein, wenn nicht ordnungsgemäß verarbeitet

Erklärung: - Das Streckniveau ist das primäre unterscheidende mechanische Parameter. HRB400 bietet ein höheres Streckplateau, das kleinere Bewehrungsflächen für die gleiche Entwurfsstärke ermöglicht. - Duktilitäts- und Dehnungsanforderungen sind in Normen spezifiziert; das Überschreiten der minimalen Duktilität ist entscheidend für seismische Details. Da HRB335 typischerweise die erforderliche Duktilität leichter erreicht, kann es bevorzugt werden, wenn die Fähigkeit zur plastischen Verformung priorisiert wird. - Die Schlagzähigkeit hängt mehr vom Produktionsweg als vom Gradnamen ab; moderner HRB400, der durch TMCP mit Mikrolegierung hergestellt wird, kann akzeptable Zähigkeit erreichen.

5. Schweißbarkeit

Die Schweißbarkeit der Bewehrung wird durch den Kohlenstoffäquivalent und die Härtbarkeit bestimmt; niedrigerer Kohlenstoff und niedrigere Härtbarkeit verbessern die Schweißbarkeit.

Nützliche Indexbeispiele: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$

$$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Interpretation: - HRB335, mit seiner allgemein niedrigeren Härtbarkeit und niedrigem oder vergleichbarem Kohlenstoffäquivalent, ist typischerweise einfacher zu schweißen mit konventionellen SMAW-, GMAW- oder FCAW-Verfahren unter Verwendung von Standardvorwärmung und wasserstoffarmen Praktiken. - HRB400, insbesondere wenn mikrolegiert oder thermisch verarbeitet, kann eine höhere Härtbarkeit aufweisen; Vorsicht bei Vorwärmung, Interpass-Temperatur und Nachschweißwärmebehandlung (wenn vom Design gefordert) kann notwendig sein, um Rissbildung im HAZ zu vermeiden. Dennoch sind viele HRB400-Produkte so formuliert, dass sie für Feldverbindungen und Fertigung leicht schweißbar sind. - Für kritische geschweißte Verbindungen führen Sie die Gelenkqualifizierung und Vor-/Nachschweißverfahren gemäß den Schweißnormen durch; verwenden Sie CE- oder Pcm-Berechnungen, um die Anfälligkeit für Kaltverzug abzuschätzen.

6. Korrosion und Oberflächenschutz

• HRB335 und HRB400 sind nicht rostende Kohlenstoffstähle; sie sind auf Betondeckung für Korrosionsschutz in bewehrtem Beton und auf Beschichtungen bei Freilagerung angewiesen.
• Übliche Schutzmaßnahmen: Feuerverzinkung (Zinkbeschichtung), Epoxidbeschichtungen, mechanische Oberflächenbehandlungen und angemessene Betondeckungsplanung kombiniert mit Korrosionsinhibitoren.
• PREN (Pitting Resistance Equivalent Number) gilt für rostfreie Legierungen zum Vergleich der lokalen Korrosionsbeständigkeit: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ Dieser Index ist nicht anwendbar auf glatte Kohlenstoffbewehrungsstäbe wie HRB335/HRB400.
• Auswahlrichtlinien: Für aggressive Umgebungen (Chloridbelastung, maritim) spezifizieren Sie epoxidbeschichtete oder verzinkte Bewehrungsstäbe oder ziehen Sie rostfreie Sorten in Betracht, wenn Langlebigkeit die Materialkosten überwiegt.

7. Verarbeitung, Bearbeitbarkeit und Formbarkeit

• Schneiden: Beide Sorten werden typischerweise mit Schleifmaschinen, Brennschneiden oder mechanischem Schneiden geschnitten. Die höhere Festigkeit von HRB400 kann die Schneidkräfte und den Werkzeugverschleiß leicht erhöhen.
• Formen und Biegen: Höhere Streckgrenze erfordert größere Biegekräfte. Biegeradien und Kaltbiegeverfahren sind in Normen spezifiziert; HRB400 erfordert im Allgemeinen größere Biegegeräte und kann engere Grenzen beim Nachbiegen als HRB335 haben.
• Bearbeitbarkeit: Bewehrungsstäbe sind nicht für die Bearbeitung optimiert; beide Sorten haben im Vergleich zu niedriglegierten Freischnitthölzern ähnliche schlechte Bearbeitbarkeit. Verwenden Sie geeignete Werkzeuge und Geschwindigkeiten.
• Oberflächenbehandlung: Gewinde oder mechanische Kupplungen werden häufig verwendet. HRB400 kann mit Kupplungen verwendet werden, die für höhere Lastniveaus ausgelegt sind; stellen Sie die Kompatibilität mit der Wärmebehandlung von Kupplungen und Stabmaterial sicher.

8. Typische Anwendungen

HRB335 (Typische Anwendungen)	HRB400 (Typische Anwendungen)
Allgemeiner bewehrter Beton in Gebäuden und Infrastruktur, wo Duktilität und Wirtschaftlichkeit Priorität haben	Strukturen, die eine höhere Tragfähigkeit pro Stab, längere Spannweiten oder reduzierte Bewehrungsflächen erfordern
Seismische Details, bei denen hohe Duktilität und größere plastische Rotationskapazität entscheidend sind (unterliegt den Normen)	Brücken, schwere Fundamente und Elemente, bei denen eine höhere Streckgrenze dünnere Querschnitte oder weniger Stäbe ermöglicht
Nicht-kritische Fertigung und Massivbeton, wo Kostensensibilität Priorität hat	Vorgespannte Verankerungszonen, stark belastete Bauteile und Nachrüstungen, bei denen eine Erhöhung der Festigkeit ohne Vergrößerung des Querschnitts gewünscht ist
Reparaturarbeiten mit Standardstabgrößen und konventionellen Kupplungen	Situationen, die eine genauere Qualitätskontrolle ermöglichen und bei denen hochfeste Bewehrung spezifiziert ist

Auswahlbegründung: - Wählen Sie HRB335, wenn Duktilität, Handhabungsfreundlichkeit und Kosten priorisiert werden – insbesondere in seismischen Regionen, in denen die Fähigkeit zur plastischen Verformung wichtig ist. - Wählen Sie HRB400, wenn das Design eine höhere Streckgrenze erfordert, um die Bewehrungsmengen zu reduzieren, schlankere Profile zu erreichen oder spezifische strukturelle Lastanforderungen zu erfüllen.

9. Kosten und Verfügbarkeit

• Relativer Preis: HRB335 ist in der Regel pro Tonne günstiger als HRB400 aufgrund geringerer Verarbeitungsanforderungen und geringerer Legierungs-/Verarbeitungsintensität. HRB400 kann je nach Produktionsweg (TMCP, Mikrolegierung) und Marktbeschaffung einen Aufpreis verlangen.
• Verfügbarkeit: Beide Sorten werden weit verbreitet produziert und sind in Standardproduktformen (gewickelt, gerade Längen, maßgeschnitten) von großen Werken erhältlich. Die Verfügbarkeit nach Durchmesser und Form kann je nach Region variieren; die Beschaffung sollte die Werkprüfberichte und Lieferzeiten bestätigen.
• Produktformen: glatte Stäbe, deformierte Stäbe, geschweißte Matten, Coils – geben Sie die Sorte und den Produktionsweg in den Einkaufsunterlagen an, um Missverständnisse zu vermeiden.

10. Zusammenfassung und Empfehlung

Kriterium	HRB335	HRB400
Schweißbarkeit	Sehr gut (niedriger CE)	Gut bis moderat; kann je nach Verarbeitung Kontrollen erfordern
Festigkeits-Zähigkeits-Balance	Gute Duktilität; niedrigere Streckgrenze	Höhere Streckgrenze; kann niedrigere Duktilität haben, es sei denn, TMCP/mikrolegiert sorgfältig
Kosten	Niedriger	Höher (Aufpreis für höhere Streckgrenze/Prozess)

Wählen Sie HRB335, wenn: - Sie höhere Duktilität und plastische Verformungskapazität für seismische Details oder energieabsorbierende Elemente benötigen. - Kostensensibilität des Projekts und einfache Fertigung/Schweißen priorisiert werden. - Standardbewehrungsanordnungen und größere Stabflächen akzeptabel sind, um die Kapazität zu erfüllen.

Wählen Sie HRB400, wenn: - Sie eine höhere Streckgrenze benötigen, um die Bewehrungsfläche zu reduzieren, Querschnitte zu verjüngen oder erhöhte Lastanforderungen zu erfüllen, ohne die Geometrie des Bauteils zu ändern. - Der Produktionsweg (TMCP oder Mikrolegierung) eine angemessene Zähigkeit und Schweißbarkeit für die beabsichtigte Anwendung gewährleistet. - Projektbeschränkungen den Materialaustausch begünstigen, um Platz, Gewicht zu sparen oder spezifische strukturelle Leistungsziele zu erreichen.

Letzte Anmerkung: Die numerischen Bezeichnungen (335 und 400) geben nominale Streckgrenzen an, aber die Leistung im Einsatz hängt von der Werkspraxis, der Verarbeitungsgeschichte und der Qualitätskontrolle ab. Geben Sie immer den Materialstandard, die erforderlichen mechanischen Eigenschaften, den Lieferzustand und die Prüfung/Rückverfolgbarkeit bei der Beschaffung von Bewehrungsstäben an; fordern Sie Werkprüfzertifikate an und, für kritische Anwendungen, die Gelenkqualifizierung für Schweißen und Biegen.