1015 Stahl: Eigenschaften und wichtige Anwendungsübersicht
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1015 Stahl wird als ein niedrig-kohlenstoffhaltiger Stahl klassifiziert, der spezifisch unter die AISI/SAE 1015 Bezeichnung fällt. Er besteht hauptsächlich aus Eisen mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,12 % bis 0,18 %. Der niedrige Kohlenstoffgehalt trägt zu seiner hervorragenden Schweißbarkeit und Bearbeitbarkeit bei, was ihn zu einer beliebten Wahl in verschiedenen Ingenieuranwendungen macht.
Umfassende Übersicht
Das primäre Legierungselement im 1015 Stahl ist Kohlenstoff, der eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung der Härte und Festigkeit des Stahls spielt. Der niedrige Kohlenstoffgehalt ermöglicht eine gute Duktilität und Formbarkeit, die für Anwendungen, die umfangreiche Formgebung und Manipulation erfordern, unerlässlich sind.
Wesentliche Eigenschaften:
- Duktilität: Hoch, ermöglicht erhebliche Verformungen ohne Bruch.
- Schweißbarkeit: Hervorragend, geeignet für Schweißprozesse ohne Vorwärmen.
- Bearbeitbarkeit: Gut, ermöglicht effiziente Schneid- und Formoperationen.
Vorteile:
- Kosteneffektiv: Im Allgemeinen günstiger im Vergleich zu höher kohlenstoffhaltigen Stählen und legierten Stählen.
- Vielseitig: Geeignet für eine breite Palette von Anwendungen, von Automobilkomponenten bis hin zu Strukturteilen.
- Einfach zu bearbeiten: Kann leicht geformt und geschweißt werden, was ihn ideal für Fertigungsprozesse macht.
Beschränkungen:
- Niedrigere Festigkeit: Im Vergleich zu höher kohlenstoffhaltigen Stählen ist er möglicherweise nicht für hochbelastete Anwendungen geeignet.
- Begrenzte Härte: Der niedrige Kohlenstoffgehalt schränkt seine Fähigkeit ein, durch Wärmebehandlung signifikant gehärtet zu werden.
Historisch gesehen wurde 1015 Stahl aufgrund seiner vorteilhaften Eigenschaften und Kosteneffektivität in der Automobil- und Fertigungsindustrie weit verbreitet eingesetzt. Er ist häufig in Anwendungen wie Wellen, Zahnrädern und anderen Komponenten zu finden, bei denen moderate Festigkeit und gute Bearbeitbarkeit erforderlich sind.
Alternative Namen, Standards und Äquivalente
| Standardorganisation | Bezeichnung/Grad | Land/Region des Ursprungs | Hinweise/Anmerkungen |
|---|---|---|---|
| UNS | G10150 | USA | Nächster Äquivalent zu AISI 1015 |
| AISI/SAE | 1015 | USA | Niedrigkohlenstoffstahl mit guter Schweißbarkeit |
| ASTM | A108 | USA | Standard-Spezifikation für kaltbearbeitete Kohlenstoffstahlstäbe |
| EN | C15E | Europa | Geringfügige Zusammensetzungsunterschiede zu beachten |
| JIS | S15C | Japan | Ähnliche Eigenschaften, kann jedoch unterschiedliche mechanische Eigenschaften aufweisen |
Die obige Tabelle hebt verschiedene Standards und Äquivalente für 1015 Stahl hervor. Besonders bemerkenswert ist, dass, während Grade wie C15E und S15C ähnlich sind, sie möglicherweise geringfügige Variationen in den mechanischen Eigenschaften und der chemischen Zusammensetzung aufweisen, die die Leistung in bestimmten Anwendungen beeinflussen könnten.
Wesentliche Eigenschaften
Chemische Zusammensetzung
| Element (Symbol und Name) | Prozentsatzbereich (%) |
|---|---|
| C (Kohlenstoff) | 0,12 - 0,18 |
| Mn (Mangan) | 0,30 - 0,60 |
| P (Phosphor) | ≤ 0,04 |
| S (Schwefel) | ≤ 0,05 |
| Fe (Eisen) | Rest |
Die Hauptrolle von Kohlenstoff im 1015 Stahl besteht darin, die Härte und Festigkeit zu erhöhen. Mangan trägt zur verbesserten Härtbarkeit und Zugfestigkeit bei, während Phosphor und Schwefel in minimalen Mengen vorhanden sind, um Sprödigkeit zu reduzieren und die Bearbeitbarkeit zu verbessern.
Mechanische Eigenschaften
| Eigenschaft | Zustand/Temperatur | Testtemperatur | Typischer Wert/Bereich (metrisch) | Typischer Wert/Bereich (imperial) | Referenzstandard für Testmethode |
|---|---|---|---|---|---|
| Zugfestigkeit | Angeglüht | Raumtemperatur | 370 - 490 MPa | 54 - 71 ksi | ASTM E8 |
| Streckgrenze (0,2 % Offset) | Angeglüht | Raumtemperatur | 210 - 310 MPa | 30 - 45 ksi | ASTM E8 |
| Dehnung | Angeglüht | Raumtemperatur | 20 - 30 % | 20 - 30 % | ASTM E8 |
| Härte (Brinell) | Angeglüht | Raumtemperatur | 120 - 160 HB | 120 - 160 HB | ASTM E10 |
| Schlagfestigkeit | Charpy, -20 °C | -20 °C | 20 - 30 J | 15 - 22 ft-lbf | ASTM E23 |
Die mechanischen Eigenschaften von 1015 Stahl machen ihn geeignet für Anwendungen, die moderate Festigkeit und Duktilität erfordern. Seine gute Dehnung und Schlagfestigkeit zeigen, dass er Verformungen ohne Bruch standhalten kann, was ihn ideal für Komponenten macht, die dynamischen Lasten ausgesetzt sind.
Physikalische Eigenschaften
| Eigenschaft | Zustand/Temperatur | Wert (metrisch) | Wert (imperial) |
|---|---|---|---|
| Dichte | Raumtemperatur | 7,85 g/cm³ | 0,284 lb/in³ |
| Schmelzpunkt/-bereich | - | 1425 - 1540 °C | 2600 - 2800 °F |
| Wärmeleitfähigkeit | Raumtemperatur | 50 W/m·K | 34,5 BTU·in/h·ft²·°F |
| Spezifische Wärmekapazität | Raumtemperatur | 0,49 kJ/kg·K | 0,12 BTU/lb·°F |
| Wärmeausdehnungskoeffizient | Raumtemperatur | 11,5 × 10⁻⁶ /°C | 6,36 × 10⁻⁶ /°F |
Die Dichte von 1015 Stahl zeigt, dass er im Vergleich zu anderen Materialien relativ leicht ist, während seine Wärmeleitfähigkeit darauf hindeutet, dass er Wärme effektiv ableiten kann