1090 Stahl: Eigenschaften und wichtige Anwendungen
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
1090 Stahl wird als ein Stahl mit mittlerem Kohlenstoff klassifiziert, der hauptsächlich aus Eisen besteht und einen Kohlenstoffgehalt von etwa 0,90 % aufweist. Diese Stahlgüte fällt unter das AISI/SAE-Klassifizierungssystem und ist bekannt für ihre hohe Festigkeit und Härte, was sie für verschiedene Ingenieuranwendungen geeignet macht. Das primäre Legierungselement in 1090 Stahl ist Kohlenstoff, der einen erheblichen Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften hat, insbesondere auf die Zugfestigkeit und Härte.
Umfassende Übersicht
1090 Stahl zeichnet sich durch seine hervorragende Verschleißfestigkeit und die Fähigkeit aus, durch Wärmebehandlungsprozesse gehärtet zu werden. Der Kohlenstoffgehalt ermöglicht ein feines Gleichgewicht zwischen Festigkeit und Zähigkeit, was ihn zu einem vielseitigen Material für Anwendungen macht, die hohe Festigkeit und Zähigkeit erfordern.
Vorteile:
- Hohe Festigkeit und Härte: Der erhöhte Kohlenstoffgehalt bietet eine überlegene Zugfestigkeit und Härte im Vergleich zu Stählen mit niedrigerem Kohlenstoffgehalt.
- Gute Verschleißfestigkeit: Ideal für Anwendungen, bei denen Abriebfestigkeit entscheidend ist.
- Wärmebehandlungsfähig: Kann durch Abschrecken und Anlassen gehärtet werden, was seine mechanischen Eigenschaften verbessert.
Beschränkungen:
- Verminderte Zähigkeit: Der hohe Kohlenstoffgehalt kann zu Sprödigkeit führen, insbesondere im gehärteten Zustand.
- Schweißprobleme: 1090 Stahl kann aufgrund seines Kohlenstoffgehalts, der zu Rissen führen kann, schwierig zu schweißen sein.
- Korrosionsanfälligkeit: Er ist anfälliger für Korrosion als Stähle mit niedrigerem Kohlenstoffgehalt, was in bestimmten Umgebungen Schutzbeschichtungen erforderlich macht.
Historisch wurde 1090 Stahl in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, darunter Automobilkomponenten, Werkzeuge und Maschinenbauteile, aufgrund seiner günstigen mechanischen Eigenschaften. Seine Marktposition ist bemerkenswert in Branchen, die Hochleistungsmaterialien erfordern, obwohl er weniger verbreitet ist als andere Güten wie 1045 oder 1080 Stahl.
Alternative Namen, Standards und Äquivalente
| Standardorganisation | Bezeichnung/Güte | Land/Region des Ursprungs | Hinweise/Anmerkungen |
|---|---|---|---|
| UNS | G10900 | USA | Nächste Entsprechung zu AISI 1090 |
| AISI/SAE | 1090 | USA | Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt |
| ASTM | A108 | USA | Standard-Spezifikation für kaltbearbeitete Kohlenstoffstahlstäbe |
| EN | C90E | Europa | Geringfügige Zusammensetzungsunterschiede zu beachten |
| JIS | S45C | Japan | Ähnliche Eigenschaften, aber mit anderen Legierungselementen |
Die obige Tabelle hebt verschiedene Standards und Äquivalente für 1090 Stahl hervor. Besonders bemerkenswert ist, dass S45C ähnlich ist, aber unterschiedliche Legierungselemente enthalten kann, die die Leistung in bestimmten Anwendungen beeinflussen könnten.
Wichtige Eigenschaften
Chemische Zusammensetzung
| Element (Symbol und Name) | Prozentsatzbereich (%) |
|---|---|
| C (Kohlenstoff) | 0,85 - 0,95 |
| Mn (Mangan) | 0,60 - 0,90 |
| Si (Silizium) | 0,15 - 0,40 |
| P (Phosphor) | ≤ 0,04 |
| S (Schwefel) | ≤ 0,05 |
Das primäre Legierungselement in 1090 Stahl ist Kohlenstoff, der Härte und Festigkeit erhöht. Mangan trägt zur Härtbarkeit bei und verbessert die Zähigkeit, während Silizium bei der Entgasung während der Stahlherstellung hilft. Phosphor und Schwefel werden auf niedrige Werte gehalten, um die Zähigkeit zu erhalten und Sprödigkeit zu verhindern.
Mechanische Eigenschaften
| Eigenschaft | Zustand/Temperatur | Prüftemperatur | Typischer Wert/Bereich (metrisch) | Typischer Wert/Bereich (imperial) | Referenzstandard für Prüfmethoden |
|---|---|---|---|---|---|
| Zugfestigkeit | Geglüht | Raumtemperatur | 620 - 850 MPa | 90 - 123 ksi | ASTM E8 |
| Streckgrenze (0,2 % Offset) | Geglüht | Raumtemperatur | 350 - 600 MPa | 51 - 87 ksi | ASTM E8 |
| Dehnung | Geglüht | Raumtemperatur | 15 - 20 % | 15 - 20 % | ASTM E8 |
| Härte (Rockwell C) | Abgeschreckt & Anlassen | Raumtemperatur | 50 - 60 HRC | 50 - 60 HRC | ASTM E18 |
| Schlagfestigkeit | Abgeschreckt & Anlassen | -20 °C | 30 - 50 J | 22 - 37 ft-lbf | ASTM E23 |
Die mechanischen Eigenschaften von 1090 Stahl machen ihn geeignet für Anwendungen, die hohe Festigkeit und Zähigkeit erfordern. Die Kombination aus Zug- und Streckgrenze zeigt seine Fähigkeit, erheblichen Lasten standzuhalten, während die Härtewerte auf eine hervorragende Verschleißfestigkeit hinweisen.
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 | 45 W/m·K | 31 BTU·in/(hr·ft²·°F) |
| Spezifische Wärmekapazität | Raumtemperatur | 0,46 kJ/kg·K | 0,11 BTU/lb·°F |
| Wärmeausdehnungskoeffizient | Raumtemperatur | 11,5 x 10⁻⁶/K | 6,4 x 10⁻⁶/°F |
Die Dichte von 1090 Stahl zeigt seine erhebliche Masse, die zu seiner Festigkeit beiträgt. Der Schmelzpunkt ist