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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