10.9 Stahl: Eigenschaften und wichtige Anwendungen
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10.9 Stahl, allgemein als Bolzenklasse 10.9 bezeichnet, ist eine hochfeste Stahlgüte, die hauptsächlich in der Herstellung von Bolzen und Befestigungselementen verwendet wird. Er wird als mittelkohlenstoffhaltiger Legierungsstahl klassifiziert, der durch seinen signifikanten Kohlenstoffgehalt (typischerweise etwa 0,8 % bis 1,0 %) und das Vorhandensein von Legierungselementen wie Mangan, Silizium und manchmal Chrom gekennzeichnet ist. Diese Elemente tragen zur Gesamtfestigkeit, Härte und Verschleißfestigkeit des Stahls bei.
Die bedeutendsten Eigenschaften von 10.9 Stahl sind seine hohe Zugfestigkeit, die bis zu 1.000 MPa (145 ksi) erreichen kann, und seine ausgezeichnete Ermüdungsbeständigkeit, die ihn für anspruchsvolle Anwendungen in verschiedenen Branchen geeignet macht. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass 10.9 Stahl zwar zahlreiche Vorteile bietet, wie ein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht und gute Bearbeitbarkeit, er auch Einschränkungen hat. Zum Beispiel kann seine Anfälligkeit für Spannungsrisskorrosion (SCC) in bestimmten Umgebungen ein Problem darstellen.
Historisch gesehen hat 10.9 Stahl eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung von Hochleistungsbefestigungen gespielt, insbesondere in den Automobil- und Bauwirtschaften, wo Zuverlässigkeit und Sicherheit von größter Bedeutung sind. Seine Marktposition ist stark, mit weit verbreiteter Verwendung in Anwendungen, die hohe Festigkeit und Haltbarkeit erfordern.
Alternative Namen, Standards und Äquivalente
Standardorganisation | Bezeichnung/Klasse | Land/Region des Ursprungs | Hinweise/Anmerkungen |
---|---|---|---|
UNS | G10450 | USA | Nächste Entsprechung zu AISI 4140 |
AISI/SAE | 1045 | USA | Geringfügige Zusammensetzungsunterschiede |
ASTM | A325 | USA | Verwendet für Strukturbolzen |
EN | 10.9 | Europa | Standard für hochfeste Bolzen |
DIN | 10.9 | Deutschland | Ähnlich wie EN-Standards |
JIS | SCM435 | Japan | Entsprechung mit unterschiedlichen Eigenschaften |
ISO | 10.9 | International | Globaler Standard für hochfeste Bolzen |
Die obige Tabelle hebt verschiedene Standards und Äquivalente für 10.9 Stahl hervor. Besonders bemerkenswert ist, dass während Klassen wie AISI 4140 und SCM435 oft als gleichwertig betrachtet werden, sie unterschiedliche mechanische Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit aufweisen können, was die Leistung in bestimmten Anwendungen erheblich beeinflussen kann.
Wichtige Eigenschaften
Chemische Zusammensetzung
Element (Symbol und Name) | Prozentsatzbereich (%) |
---|---|
C (Kohlenstoff) | 0.8 - 1.0 |
Mn (Mangan) | 0.6 - 0.9 |
Si (Silizium) | 0.15 - 0.4 |
Cr (Chrom) | 0.0 - 0.25 |
P (Phosphor) | ≤ 0.025 |
S (Schwefel) | ≤ 0.025 |
Die wichtigsten Legierungselemente in 10.9 Stahl sind Kohlenstoff, Mangan und Silizium. Kohlenstoff ist entscheidend für die Verbesserung von Härte und Festigkeit, während Mangan die Härtbarkeit und Zähigkeit verbessert. Silizium trägt zur erhöhten Festigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen Oxidation bei.
Mechanische Eigenschaften
Eigenschaft | Zustand/Temperatur | Typischer Wert/Bereich (metrisch) | Typischer Wert/Bereich (imperial) | Referenzstandard für Prüfmethoden |
---|---|---|---|---|
Zugfestigkeit | Abgeschreckt & Vergütet | 800 - 1.000 MPa | 1160 - 145 ksi | ASTM E8 |
Streckgrenze (0,2 % Offset) | Abgeschreckt & Vergütet | 600 - 850 MPa | 87 - 123 ksi | ASTM E8 |
Elongation | Abgeschreckt & Vergütet | 10 - 15% | 10 - 15% | ASTM E8 |
Härte (Rockwell C) | Abgeschreckt & Vergütet | 28 - 34 HRC | 28 - 34 HRC | ASTM E18 |
Schlagfestigkeit | - | 27 J (bei -20°C) | 20 ft-lbf (bei -4°F) | ASTM E23 |
Die mechanischen Eigenschaften von 10.9 Stahl machen ihn besonders geeignet für Anwendungen mit hohen mechanischen Belastungen und struktureller Integrität. Seine hohe Zug- und Streckfestigkeit ermöglicht es ihm, erheblichen Kräften standzuhalten, während seine Dehnung und Schlagfestigkeit auf gute Duktilität und Zähigkeit hinweisen.
Physikalische Eigenschaften
Eigenschaft | Zustand/Temperatur | Wert (metrisch) | Wert (imperial) |
---|---|---|---|
Dichte | - | 7.85 g/cm³ | 0.284 lb/in³ |
Schmelzpunkt | - | 1425 - 1540 °C | 2600 - 2800 °F |
Wärmeleitfähigkeit | 20 °C | 50 W/m·K | 34.5 BTU·in/h·ft²·°F |
Spezifische Wärmekapazität | - | 460 J/kg·K | 0.11 BTU/lb·°F |
Elektrische Widerstandsfähigkeit | - | 0.0000017 Ω·m | 0.0000017 Ω·ft |
Wichtige physikalische Eigenschaften wie Dichte und Schmelzpunkt sind entscheidend für Anwendungen, bei denen Gewicht und thermische Leistung kritisch sind. Der hohe Schmelzpunkt von 10.9 Stahl ermöglicht es ihm, die strukturelle Integrität bei erhöhten Temperaturen aufrechtzuerhalten, was ihn für Hochtemperaturanwendungen geeignet macht.
Korrosionsbeständigkeit
Korrosionsmittel | Konzentration (%) | Temperatur (°C) | Beständigkeitsbewertung | Hinweise |
---|---|---|---|---|
Chloride | 3 - 10 | 20 - 60 | Ausreichend | Risiko von Lochkorrosion |
Säuren | 1 - 5 | 20 - 40
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