1070 Stahl: Eigenschaften und wichtige Anwendungen erklärt
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1070 Stahl wird als mittlerer Kohlenstoffstahl klassifiziert, der durch einen Kohlenstoffgehalt von etwa 0,70 % gekennzeichnet ist. Diese Stahlgüte wird hauptsächlich mit Mangan legiert, was die Härtbarkeit und Festigkeit verbessert. Der Kohlenstoffgehalt beeinflusst erheblich die mechanischen Eigenschaften, was ihn für Anwendungen geeignet macht, die hohe Festigkeit und Verschleißfestigkeit erfordern.
Umfassende Übersicht
1070 Stahl weist mehrere bedeutende Eigenschaften auf, darunter hohe Zugfestigkeit, gute Verformbarkeit und ausgezeichnete Verschleißfestigkeit. Sein Kohlenstoffgehalt ermöglicht eine feine Mikrostruktur bei der Wärmebehandlung, was zu verbesserter Härte und Festigkeit führt. Allerdings kann der relativ hohe Kohlenstoffgehalt das Schweißen und Formen im Vergleich zu niedrigeren Kohlenstoffstählen erschweren.
Vorteile:
- Hohe Festigkeit: 1070 Stahl kann hohe Zug- und Streckgrenzen erreichen, was ihn für anspruchsvolle Anwendungen geeignet macht.
- Verschleißfestigkeit: Die Härte von 1070 Stahl macht ihn ideal für Anwendungen, bei denen Abriebfestigkeit entscheidend ist.
- Vielseitigkeit: Er kann wärmebehandelt werden, um verschiedene mechanische Eigenschaften zu erreichen, was eine Anpassung an spezifische Anwendungsanforderungen ermöglicht.
Beschränkungen:
- Schweißprobleme: Der hohe Kohlenstoffgehalt kann während des Schweißens zu Rissen führen, was eine sorgfältige Auswahl der Füllmaterialien und Vor-/Nachwärmebehandlungen erforderlich macht.
- Brittleness: Obwohl er gehärtet werden kann, kann übermäßige Härte zu Sprödigkeit führen, was in bestimmten Anwendungen ein Problem darstellen kann.
- Kosten: Im Vergleich zu niedrigeren Kohlenstoffstählen kann 1070 Stahl aufgrund seiner Legierungselemente und Verarbeitungsanforderungen teurer sein.
Historisch wurde 1070 Stahl in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, darunter Automobilkomponenten, Werkzeuge und Maschinenbauteile, aufgrund seiner günstigen mechanischen Eigenschaften und Leistungsmerkmale.
Alternative Namen, Standards und Äquivalente
| Standardorganisation | Bezeichnung/Grad | Land/Region des Ursprungs | Hinweise/Anmerkungen |
|---|---|---|---|
| UNS | G10700 | USA | Nächster Äquivalent zu AISI 1070 |
| AISI/SAE | 1070 | USA | Allgemein verwendete Bezeichnung |
| ASTM | A108 | USA | Standard-Spezifikation für kaltbearbeitete Kohlenstoffstahlstäbe |
| EN | 1.0705 | Europa | Geringfügige Zusammensetzungsunterschiede zu beachten |
| JIS | S45C | Japan | Ähnliche Eigenschaften, aber unterschiedliche Legierungselemente |
| ISO | 1070 | International | Standardisierte Bezeichnung |
Die Unterschiede zwischen äquivalenten Graden können die Leistung in spezifischen Anwendungen beeinflussen. Während S45C ähnliche mechanische Eigenschaften bieten kann, kann sein niedrigerer Kohlenstoffgehalt zu verbesserter Schweißbarkeit führen, was es zu einer besseren Wahl für geschweißte Strukturen macht.
Wichtige Eigenschaften
Chemische Zusammensetzung
| Element (Symbol und Name) | Prozentsatzbereich (%) |
|---|---|
| C (Kohlenstoff) | 0,65 - 0,75 |
| Mn (Mangan) | 0,60 - 0,90 |
| Si (Silizium) | 0,15 - 0,40 |
| P (Phosphor) | ≤ 0,04 |
| S (Schwefel) | ≤ 0,05 |
Die primären Legierungselemente in 1070 Stahl sind Kohlenstoff und Mangan. Kohlenstoff ist entscheidend für die Verbesserung von Härte und Festigkeit, während Mangan die Härtbarkeit und Zähigkeit verbessert. Silizium wird hinzugefügt, um die Entgasung während der Stahlherstellung zu verbessern, und Phosphor sowie Schwefel werden auf ein Minimum beschränkt, um Sprödigkeit zu vermeiden.
Mechanische Eigenschaften
| Eigenschaft | Zustand/Temperatur | Prüftemperatur | Typischer Wert/Bereich (metrisch) | Typischer Wert/Bereich (imperial) | Referenzstandard für Prüfmethoden |
|---|---|---|---|---|---|
| Zugfestigkeit | Geglüht | Raumtemperatur | 620 - 750 MPa | 90 - 109 ksi | ASTM E8 |
| Streckgrenze (0,2 % Offset) | Geglüht | Raumtemperatur | 350 - 450 MPa | 51 - 65 ksi | ASTM E8 |
| Dehnung | Geglüht | Raumtemperatur | 15 - 20 % | 15 - 20 % | ASTM E8 |
| Härte (Rockwell C) | Geglüht | Raumtemperatur | 30 - 40 HRC | 30 - 40 HRC | ASTM E18 |
| Schlagfestigkeit | Geglüht | -20 °C (-4 °F) | 30 - 50 J | 22 - 37 ft-lbf | ASTM E23 |
Die Kombination aus hoher Zug- und Streckfestigkeit sowie angemessener Verformbarkeit macht 1070 Stahl geeignet für Anwendungen, die strukturelle Integrität unter mechanischer Belastung erfordern. Seine Härte ermöglicht es ihm, Verschleiß zu widerstehen, was ihn ideal für Komponenten macht, die Reibung 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 | 45 W/m·K | 31 BTU·in/(hr·ft²·°F) |
| Spezifische Wärmekapazität | Raumtemperatur | 0,46 kJ/kg·K | 0,11 BTU/lb·°F |
| Elektrische Widerstandsfähigkeit | Raumtemperatur | 0,0000017 Ω·m | 0,0000017 Ω·in |
Die Dichte von 1070 Stahl zeigt seine erhebliche Masse, die zu seiner Festigkeit beiträ