1022 Stahl: Eigenschaften und wichtige Anwendungsübersicht
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1022 Stahl wird als ein mittelcarbonhaltiger Legierungsstahl klassifiziert, der hauptsächlich aus Eisen mit einem Kohlenstoffgehalt von etwa 0,22 % besteht. Diese Stahlgüte ist bekannt für ihr Gleichgewicht zwischen Festigkeit, Duktilität und Verschleißfestigkeit, was sie für eine Vielzahl von Ingenieuranwendungen geeignet macht. Die Hauptlegierungselemente im 1022 Stahl umfassen Mangan, das die Härtbarkeit und Festigkeit verbessert, sowie Phosphor und Schwefel, die die Bearbeitbarkeit und Zähigkeit beeinflussen können.
Umfassende Übersicht
Die Eigenschaften von 1022 Stahl umfassen gute Schweißbarkeit, moderate Festigkeit und ausgezeichnete Bearbeitbarkeit. Er wird häufig in Anwendungen eingesetzt, in denen moderate Festigkeit und gute Zähigkeit erforderlich sind, wie beispielsweise in Automobilkomponenten, Maschinenbauteilen und strukturellen Anwendungen.
Vorteile von 1022 Stahl:
- Gute Bearbeitbarkeit: 1022 Stahl lässt sich leicht bearbeiten, was die Produktionskosten und -zeiten senkt.
- Schweißbarkeit: Er kann mit verschiedenen Methoden geschweißt werden, was ihn vielseitig für unterschiedliche Fertigungsprozesse macht.
- Festigkeit und Duktilität: Bietet ein gutes Gleichgewicht zwischen Festigkeit und Duktilität, was eine Verformung ohne Bruch ermöglicht.
Beschränkungen von 1022 Stahl:
- Korrosionsbeständigkeit: Er hat eine begrenzte Korrosionsbeständigkeit, was in bestimmten Umgebungen Schutzbeschichtungen oder -behandlungen erforderlich machen kann.
- Niedrigere Härte: Im Vergleich zu höhercarbonhaltigen Stählen ist 1022 möglicherweise nicht für Anwendungen geeignet, die hohe Härte erfordern.
Historisch gesehen wurde 1022 Stahl in der Automobilindustrie für Komponenten wie Achsen und Zahnräder aufgrund seiner günstigen mechanischen Eigenschaften und Kostenwirksamkeit weit verbreitet eingesetzt. Seine Häufigkeit auf dem Markt ist auf seine Vielseitigkeit und die einfache Verfügbarkeit zurückzuführen.
Alternative Namen, Standards und Äquivalente
| Standardorganisation | Bezeichnung/Grad | Land/Region des Ursprungs | Hinweise/Anmerkungen |
|---|---|---|---|
| UNS | G10220 | USA | Nächster Äquivalent zu AISI 1022 |
| AISI/SAE | 1022 | USA | Allgemein verwendete Bezeichnung |
| ASTM | A108 | USA | Standard-Spezifikation für kaltveredelte Kohlenstoffstahl-Stäbe |
| EN | C22E | Europa | Geringfügige Zusammensetzungsunterschiede |
| DIN | 1.0402 | Deutschland | Ähnliche Eigenschaften, unterschiedliche Standards |
| JIS | S22C | Japan | Äquivalent mit leichten Variationen |
| GB | Q235B | China | Vergleichbar, aber mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften |
| ISO | 1022 | International | Standardisierte Bezeichnung |
Die Unterschiede zwischen diesen äquivalenten Graden können die Auswahl basierend auf spezifischen Anwendungsanforderungen beeinflussen, wie mechanische Eigenschaften, Verfügbarkeit und Kosten. Zum Beispiel, während AISI 1022 und EN C22E ähnlich sind, kann letzterer strengere Grenzen für bestimmte Verunreinigungen haben.
Wichtige Eigenschaften
Chemische Zusammensetzung
| Element (Symbol und Name) | Prozentsatzbereich (%) |
|---|---|
| C (Kohlenstoff) | 0,20 - 0,25 |
| Mn (Mangan) | 0,60 - 0,90 |
| P (Phosphor) | ≤ 0,04 |
| S (Schwefel) | ≤ 0,05 |
| Si (Silizium) | ≤ 0,40 |
| Fe (Eisen) | Rest |
Die Hauptrolle von Kohlenstoff im 1022 Stahl besteht darin, die Härte und Festigkeit zu erhöhen, während Mangan die Härtbarkeit und Zähigkeit verbessert. Phosphor und Schwefel können die Bearbeitbarkeit verbessern, können jedoch auch zu einer verringerten Zähigkeit führen, wenn sie im Übermaß vorhanden sind.
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) | Angeglüht | -20 °C | 27 J | 20 ft-lbf | ASTM E23 |
Die Kombination dieser mechanischen Eigenschaften macht 1022 Stahl geeignet für Anwendungen, die moderate Festigkeit und gute Duktilität erfordern, wie in Automobilkomponenten und Maschinenbauteilen.
Physikalische Eigenschaften
| Eigenschaft | Zustand/Temperatur | Wert (metrisch) | Wert (imperial) |
|---|---|---|---|
| Dichte | Raumtemperatur | 7,85 g/cm³ | 0,284 lb/in³ |
| Schmelzpunkt | - | 1425 - 1540 °C | 2600 - 2800 °F |
| Wärmeleitfähigkeit | Raumtemperatur | 50 W/m·K | 29 BTU·in/h·ft²·°F |
| Spezifische Wärmekapazität | Raumtemperatur | 460 J/kg·K | 0,11 BTU/lb·°F |
| Elektrische Widerstandsfähigkeit | Raumtemperatur | 0,0001 Ω·m | 0,0001 Ω·in |
Die Dichte von 1022 Stahl trägt zu seinem Gewicht und seiner strukturellen Integrität bei, während seine