1005 Stahl: Eigenschaften und wichtige Anwendungsübersicht
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1005-Stahl wird als ein niedrig-kohlenstoffhaltiger Stahl klassifiziert, der hauptsächlich aus Eisen mit einem Kohlenstoffgehalt von etwa 0,05 % besteht. Diese Klasse fällt in die Kategorie des Baustahls, der für seine Duktilität und Verformbarkeit bekannt ist. Der niedrige Kohlenstoffgehalt trägt zu seiner hervorragenden Formbarkeit und Schweißbarkeit bei, was ihn zu einer beliebten Wahl in verschiedenen Ingenieuranwendungen macht.
Umfassende Übersicht
Das primäre Legierungselement im 1005-Stahl ist Kohlenstoff, der seine mechanischen Eigenschaften erheblich beeinflusst. Der niedrige Kohlenstoffgehalt führt zu einem Stahl, der weich und duktil ist, was einfache Form- und Bearbeitungsprozesse ermöglicht. Diese Stahlklasse wird häufig in Anwendungen eingesetzt, bei denen hohe Festigkeit keine kritische Anforderung ist, aber gute Bearbeitbarkeit und Schweißbarkeit entscheidend sind.
Wesentliche Merkmale:
- Duktilität: 1005-Stahl zeigt eine hervorragende Duktilität, die es ihm ermöglicht, leicht in komplexe Formen geformt zu werden, ohne zu brechen.
- Schweißbarkeit: Der niedrige Kohlenstoffgehalt verbessert seine Schweißbarkeit, was ihn für verschiedene Schweißprozesse geeignet macht.
- Bearbeitbarkeit: Er bietet eine gute Bearbeitbarkeit, die vorteilhaft für die Herstellung von Komponenten mit präzisen Abmessungen ist.
Vorteile:
- Kosteneffektivität: 1005-Stahl ist im Allgemeinen günstiger als höher kohlenstoffhaltige Stähle und Legierungen, was ihn zu einer kosteneffektiven Wahl für viele Anwendungen macht.
- Einfachheit der Verarbeitung: Seine hervorragende Formbarkeit und Schweißbarkeit erleichtern die Verarbeitungsprozesse.
Beschränkungen:
- Niedrigere Festigkeit: Im Vergleich zu höher kohlenstoffhaltigen Stählen hat 1005-Stahl eine niedrigere Zug- und Streckgrenze, was seine Verwendung in hochbelasteten Anwendungen einschränken kann.
- Korrosionsbeständigkeit: Er weist keine signifikante Korrosionsbeständigkeit auf, was in bestimmten Umgebungen Schutzbeschichtungen erforderlich machen kann.
Historisch gesehen wurden niedrig-kohlenstoffhaltige Stähle wie 1005 aufgrund ihrer günstigen Eigenschaften und Kosteneffektivität in der Automobil- und Fertigungsindustrie weit verbreitet eingesetzt. Zu seinen häufigen Anwendungen gehören Karosserieteile, Strukturkomponenten und verschiedene Maschinenbauteile.
Alternative Namen, Standards und Äquivalente
| Standardorganisation | Bezeichnung/Klasse | Land/Region des Ursprungs | Hinweise/Anmerkungen |
|---|---|---|---|
| UNS | G10050 | USA | Nächster Äquivalent zu AISI 1005 |
| AISI/SAE | 1005 | USA | Niedrig-kohlenstoffhaltiger Stahl mit guter Duktilität |
| ASTM | A1005 | USA | Spezifikation für niedrig-kohlenstoffhaltigen Stahl |
| EN | S235JR | Europa | Ähnliche Eigenschaften, aber höherer Kohlenstoffgehalt |
| JIS | SS400 | Japan | Vergleichbar, aber mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften |
Die obige Tabelle hebt verschiedene Bezeichnungen für 1005-Stahl über verschiedene Standards hinweg hervor. Bemerkenswert ist, dass S235JR und SS400 oft als äquivalent angesehen werden, sie jedoch einen höheren Kohlenstoffgehalt aufweisen, was ihre mechanischen Eigenschaften und Eignung für spezifische Anwendungen beeinflussen kann.
Wesentliche Eigenschaften
Chemische Zusammensetzung
| Element (Symbol und Name) | Prozentsatzbereich (%) |
|---|---|
| C (Kohlenstoff) | 0,05 - 0,07 |
| Mn (Mangan) | 0,30 - 0,60 |
| P (Phosphor) | ≤ 0,04 |
| S (Schwefel) | ≤ 0,05 |
| Fe (Eisen) | Rest |
Die Hauptrolle von Kohlenstoff im 1005-Stahl besteht darin, seine Härte und Festigkeit zu erhöhen. Der niedrige Kohlenstoffgehalt stellt jedoch sicher, dass der Stahl duktil und leicht zu bearbeiten bleibt. Mangan wird hinzugefügt, um die Härtbarkeit und Zugfestigkeit zu verbessern, während Phosphor und Schwefel kontrolliert werden, um Sprödigkeit zu minimieren.
Mechanische Eigenschaften
| Eigenschaft | Zustand/Temperatur | Typischer Wert/Bereich (metrisch) | Typischer Wert/Bereich (imperial) | Referenzstandard für Prüfmethoden |
|---|---|---|---|---|
| Zugfestigkeit | Angeglüht | 310 - 410 MPa | 45 - 60 ksi | ASTM E8 |
| Streckgrenze (0,2 % Offset) | Angeglüht | 200 - 250 MPa | 29 - 36 ksi | ASTM E8 |
| Dehnung | Angeglüht | 30 - 40 % | 30 - 40 % | ASTM E8 |
| Härte (Brinell) | Angeglüht | 80 - 120 HB | 80 - 120 HB | ASTM E10 |
| Schlagfestigkeit | - | 30 - 50 J | 22 - 37 ft-lbf | ASTM E23 |
Die mechanischen Eigenschaften von 1005-Stahl machen ihn geeignet für Anwendungen, die moderate Festigkeit und gute Duktilität erfordern. Seine relativ niedrige Streckgrenze und Zugfestigkeit zeigen, dass er nicht ideal für hochbelastete Anwendungen ist, aber hervorragend für Teile, die Biegung und Formung unterliegen.
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/(hr·ft²·°F) |
| Spezifische Wärmekapazität | - | 0,49 kJ/kg·K | 0,12 BTU/lb·°F |
| Elektrischer Widerstand | - | 0,0001 Ω·m | 0,0001 Ω·in |