1141 Stahl: Eigenschaften und wichtige Anwendungsübersicht

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1141 Stahl wird als ein mittelkohlenstoffhaltiger legierter Stahl klassifiziert, der hauptsächlich für seine hervorragende Härtbarkeit und Festigkeit bekannt ist. Er enthält typischerweise eine ausgewogene Zusammensetzung aus Kohlenstoff, Mangan und anderen Legierungselementen, die zu seinen mechanischen Eigenschaften und seiner Vielseitigkeit in verschiedenen Anwendungen beitragen. Die wichtigsten Legierungselemente im 1141 Stahl sind:

  • Kohlenstoff (C): Erhöht die Härte und Festigkeit.
  • Mangan (Mn): Verbessert die Härtbarkeit und Zugfestigkeit.
  • Silizium (Si): Erhöht die Festigkeit und verbessert die Oxidationsbeständigkeit.

Umfassende Übersicht

1141 Stahl ist bekannt für seine Fähigkeit, hohe Festigkeit und Zähigkeit zu erreichen, was ihn für eine Vielzahl von Ingenieuranwendungen geeignet macht. Sein mittlerer Kohlenstoffgehalt ermöglicht eine gute Verschleißfestigkeit bei gleichzeitiger Beibehaltung der Duktilität, die für Komponenten, die dynamischen Lasten ausgesetzt sind, unerlässlich ist. Die Eigenschaften des Stahls können durch Wärmebehandlungsprozesse wie Abschrecken und Anlassen weiter verbessert werden, die seine Härte und Zugfestigkeit erhöhen.

Vorteile von 1141 Stahl:
- Hohe Festigkeit: Geeignet für Anwendungen, die eine hohe Tragfähigkeit erfordern.
- Gute Verschleißfestigkeit: Ideal für Komponenten, die Reibung und Verschleiß ausgesetzt sind.
- Vielseitige Bearbeitungsmöglichkeiten: Kann mit geeigneten Techniken effektiv geschweißt und bearbeitet werden.

Beschränkungen von 1141 Stahl:
- Korrosionsanfälligkeit: Erfordert Schutzbeschichtungen oder -behandlungen in korrosiven Umgebungen.
- Begrenzte Formbarkeit: Lässt sich nicht so leicht formen wie niedrigere Kohlenstoffstähle.

Historisch wurde 1141 Stahl in der Herstellung von Zahnrädern, Wellen und anderen Komponenten eingesetzt, bei denen Festigkeit und Haltbarkeit entscheidend sind. Seine Marktposition ist stabil, mit einer konstanten Nachfrage in Branchen wie Automobil, Luft- und Raumfahrt sowie Maschinenbau.

Alternative Namen, Standards und Äquivalente

Standardorganisation Bezeichnung/Grad Land/Region des Ursprungs Hinweise/Anmerkungen
UNS G11410 USA Nächster Äquivalent zu AISI 1141
AISI/SAE 1141 USA Mittelkohlenstofflegierter Stahl
ASTM A108 USA Standard-Spezifikation für kaltbearbeitete Kohlenstoffstahlstäbe
EN 1.0737 Europa Ähnliche Eigenschaften, geringfügige Zusammensetzungsunterschiede
JIS S45C Japan Vergleichbarer Grad mit leichten Variationen im Kohlenstoffgehalt

Die Unterschiede zwischen äquivalenten Graden können die Leistung erheblich beeinflussen. Während AISI 1141 und S45C ähnlich sind, kann S45C aufgrund seines niedrigeren Mangananteils eine etwas geringere Härtbarkeit aufweisen.

Wichtige Eigenschaften

Chemische Zusammensetzung

Element (Symbol und Name) Prozentsatzbereich (%)
C (Kohlenstoff) 0.38 - 0.44
Mn (Mangan) 0.60 - 0.90
Si (Silizium) 0.15 - 0.40
P (Phosphor) ≤ 0.035
S (Schwefel) ≤ 0.040

Die Hauptfunktion von Kohlenstoff im 1141 Stahl besteht darin, die Härte und Festigkeit zu erhöhen, während Mangan die Härtbarkeit und Zugfestigkeit erheblich verbessert. Silizium trägt zur erhöhten Festigkeit und Oxidationsbeständigkeit bei, was es vorteilhaft für Anwendungen bei hohen Temperaturen macht.

Mechanische Eigenschaften

Eigenschaft Zustand/Temperatur Testtemperatur Typischer Wert/Bereich (metrisch) Typischer Wert/Bereich (imperial) Referenzstandard für Testmethode
Zugfestigkeit Angeglüht Raumtemperatur 620 - 750 MPa 90 - 110 ksi ASTM E8
Streckgrenze (0.2% Offset) Angeglüht Raumtemperatur 350 - 450 MPa 51 - 65 ksi ASTM E8
Dehnung Angeglüht Raumtemperatur 15 - 20% 15 - 20% ASTM E8
Härte (Rockwell C) Abgeschreckt & Anlassen Raumtemperatur 30 - 40 HRC 30 - 40 HRC ASTM E18
Schlagfestigkeit Abgeschreckt & Anlassen -20°C (-4°F) 30 - 50 J 22 - 37 ft-lbf ASTM E23

Die Kombination aus hoher Zug- und Streckgrenze macht 1141 Stahl geeignet für Anwendungen, die Widerstand gegen Verformung unter Last erfordern, wie in tragenden Komponenten 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 45 W/m·K 31 BTU·in/h·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 1141 Stahl zeigt sein erhebliches Gewicht, was in Anwendungen, in denen Gewichtsreduktion entscheidend ist, berücksichtigt werden muss. Die Wärmeleitfähigkeit und die spezifische Wärmekapazität deuten auf seine Eignung für Anwendungen hin, die Wärmeübertragung beinhalten.

Korrosionsbeständigkeit

Korrosions
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