1018 Stahl: Eigenschaften und wichtige Anwendungen
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1018 Stahl ist eine niedriglegierte Kohlenstoffstahl-Qualität, die in die Kategorie der mittelkohlenstoffhaltigen Legierungsstähle fällt. Er besteht hauptsächlich aus Eisen mit einem Kohlenstoffgehalt von etwa 0,18 %, was zu seiner Festigkeit und Härte beiträgt. Die Hauptlegierungselemente in 1018 Stahl sind Mangan, das die Härtbarkeit und Zugfestigkeit verbessert, sowie Phosphor und Schwefel, die in Spuren vorhanden sind und die Bearbeitbarkeit und Verformbarkeit beeinflussen können.
Umfassende Übersicht
1018 Stahl ist bekannt für seine hervorragende Schweißbarkeit, Bearbeitbarkeit und guten mechanischen Eigenschaften, was ihn zu einer beliebten Wahl in verschiedenen Ingenieuranwendungen macht. Sein niedriger Kohlenstoffgehalt ermöglicht eine gute Verformbarkeit, während das Vorhandensein von Mangan seine Festigkeit und Härte verbessert. Der Stahl wird häufig in Anwendungen eingesetzt, die moderate Festigkeit und gute Zähigkeit erfordern.
Die Hauptvorteile von 1018 Stahl sind:
- Schweißbarkeit: Er kann leicht mit verschiedenen Schweißverfahren geschweißt werden.
- Bearbeitbarkeit: Er hat eine gute Bearbeitbarkeit, die effiziente Fertigungsprozesse ermöglicht.
- Kosteneffektivität: Er ist im Vergleich zu höherlegierten Stählen relativ kostengünstig.
Allerdings hat 1018 Stahl auch einige Einschränkungen:
- Korrosionsbeständigkeit: Er hat eine begrenzte Korrosionsbeständigkeit, was ihn ohne Schutzbeschichtungen für raue Umgebungen ungeeignet macht.
- Festigkeitsbeschränkungen: Obwohl er gute Festigkeit aufweist, ist er im Vergleich zu höherkohlenstoffhaltigen oder legierten Stählen möglicherweise nicht für Hochbelastungsanwendungen geeignet.
Historisch gesehen wurde 1018 Stahl häufig in der Herstellung von Wellen, Zahnrädern und anderen Komponenten eingesetzt, bei denen moderate Festigkeit und gute Verformbarkeit erforderlich sind. Seine Verbreitung auf dem Markt wird seiner Vielseitigkeit und der einfachen Verfügbarkeit zugeschrieben.
Alternative Namen, Standards und Äquivalente
| Standardorganisation | Bezeichnung/Grad | Land/Region des Ursprungs | Hinweise/Anmerkungen |
|---|---|---|---|
| UNS | G10180 | USA | Nächste Entsprechung zu AISI 1020 |
| AISI/SAE | 1018 | USA | Weit verbreiteter niedriglegierter Stahl |
| ASTM | A108 | USA | Standard-Spezifikation für kaltbearbeitete Kohlenstoffstahlstäbe |
| EN | C18E | Europa | Geringfügige Zusammensetzungsunterschiede |
| JIS | S45C | Japan | Ähnliche Eigenschaften, aber höherer Kohlenstoffgehalt |
| ISO | 1018 | International | Entsprechende Bezeichnung |
Die obige Tabelle hebt verschiedene Standards und Äquivalente für 1018 Stahl hervor. Es ist wichtig zu beachten, dass, während Grade wie AISI 1020 und JIS S45C ähnlich erscheinen können, sie subtile Unterschiede in der Zusammensetzung und den mechanischen Eigenschaften aufweisen können, die ihre Leistung in bestimmten Anwendungen beeinflussen können.
Wichtige Eigenschaften
Chemische Zusammensetzung
| Element (Symbol und Name) | Prozentsatzbereich (%) |
|---|---|
| C (Kohlenstoff) | 0,15 - 0,20 |
| Mn (Mangan) | 0,60 - 0,90 |
| P (Phosphor) | ≤ 0,04 |
| S (Schwefel) | ≤ 0,05 |
| Fe (Eisen) | Rest |
Die Hauptrolle der wichtigen Legierungselemente in 1018 Stahl umfasst:
- Kohlenstoff (C): Bietet Festigkeit und Härte; der niedrige Kohlenstoffgehalt gewährleistet eine gute Verformbarkeit.
- Mangan (Mn): Verbessert die Härtbarkeit und Zugfestigkeit und verbessert die gesamten mechanischen Eigenschaften.
- Phosphor (P) und Schwefel (S): In kleinen Mengen vorhanden, können sie die Bearbeitbarkeit verbessern, aber die Verformbarkeit verringern, wenn sie im Übermaß vorhanden sind.
Mechanische Eigenschaften
| Eigenschaft | Zustand/Temperatur | Typischer Wert/Bereich (metrisch - SI-Einheiten) | Typischer Wert/Bereich (imperiale Einheiten) | Referenzstandard für Prüfmethoden |
|---|---|---|---|---|
| Zugfestigkeit | Angeglüht | 370 - 580 MPa | 53,5 - 84,2 ksi | ASTM E8 |
| Streckgrenze (0,2 % Offset) | Angeglüht | 205 - 370 MPa | 29,7 - 53,5 ksi | ASTM E8 |
| Dehnung | Angeglüht | 15 - 25 % | 15 - 25 % | ASTM E8 |
| Härte (Brinell) | Angeglüht | 119 - 207 HB | 119 - 207 HB | ASTM E10 |
| Schlagfestigkeit (Charpy) | -40 °C | 27 J | 20 ft-lbf | ASTM E23 |
Die Kombination dieser mechanischen Eigenschaften macht 1018 Stahl geeignet für Anwendungen, die moderate Festigkeit und gute Zähigkeit erfordern, wie z.B. in der Herstellung von Zahnrädern, Wellen und anderen Komponenten, die moderaten Lasten ausgesetzt sind.
Physikalische Eigenschaften
| Eigenschaft | Zustand/Temperatur | Wert (metrisch - SI-Einheiten) | Wert (imperiale Einheiten) |
|---|---|---|---|
| Dichte | - | 7,85 g/cm³ | 0,284 lb/in³ |
| Schmelzpunkt | - | 1425 - 1540 °C | 2600 - 2800 °F |
| Wärmeleitfähigkeit | 20 °C | 50,2 W/m·K | 34,6 BTU·in/(hr·ft²·°F) |
| Spezifische Wärmekapazität | 20 °C | 0,486 kJ/kg·K | 0,116 BTU/lb·°F |
| Elektrische Widerstandsfähigkeit | 20 °C | 0,00065 Ω·m | 0,0004 Ω·in |
Die praktische Bedeutung der physikalischen Eigenschaften von 1018 Stahl umfasst:
- Dichte: Ihre Dichte trägt zum Gewicht