13 Chromstahl: Eigenschaften und wichtige Anwendungen
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
13 Chromstahl ist eine Kategorie von legiertem Stahl, die für ihre einzigartigen Eigenschaften und Vielseitigkeit in verschiedenen Ingenieuranwendungen bekannt ist. Hauptsächlich als mittelkohlenstoffhaltiger legierter Stahl klassifiziert, enthält er Chrom als Hauptlegierungselement, typischerweise im Bereich von 12-14 %. Dieser Chromgehalt verbessert erheblich die Härte, Abriebfestigkeit und die Gesamtfestigkeit des Stahls, was ihn für anspruchsvolle Umgebungen geeignet macht.
Umfassende Übersicht
Die Hauptmerkmale von 13 Chromstahl umfassen hervorragende Härte, hohe Zugfestigkeit und gute Abriebfestigkeit, die für Anwendungen, die Haltbarkeit und Langlebigkeit erfordern, unerlässlich sind. Die Mikrostruktur des Stahls, die durch die Wärmebehandlungsprozesse beeinflusst wird, die er durchläuft, trägt zu seinen mechanischen Eigenschaften bei und ermöglicht es ihm, die Leistung unter Stress und hohen Temperaturen aufrechtzuerhalten.
Vorteile (Pro):
- Hohe Härte und Abriebfestigkeit: Der Chromgehalt bietet außergewöhnliche Härte, was ihn ideal für Anwendungen in rauen Umgebungen macht.
- Gute Korrosionsbeständigkeit: Obwohl nicht rostfrei, bietet der Chromgehalt eine gewisse Resistenz gegen Oxidation und Korrosion.
- Vielseitige Anwendungen: Geeignet für verschiedene Branchen, einschließlich Öl und Gas, Automobilindustrie und Fertigung.
Beschränkungen (Contra):
- Brittleness: Die hohe Härte kann zu Sprödigkeit führen, was ihn unter bestimmten Bedingungen anfällig für Risse macht.
- Schweißprobleme: Das Vorhandensein von Chrom kann die Schweißprozesse komplizieren und erfordert spezifische Techniken und Zusatzmaterialien.
- Kosten: Generell teurer als Standardkohlenstoffe aufgrund der Legierungselemente.
Historisch gesehen war 13 Chromstahl bedeutend für die Entwicklung von Hochleistungsbauteilen, insbesondere in der Öl- und Gasindustrie, wo seine Eigenschaften für Bohrwerkzeuge und Pipeline-Anwendungen genutzt werden.
Alternative Namen, Standards und Äquivalente
| Standardorganisation | Bezeichnung/Grad | Land/Region des Ursprungs | Hinweise/Anmerkungen |
|---|---|---|---|
| UNS | S41300 | USA | Nächster Äquivalent zu AISI 4130 mit höherem Chromgehalt. |
| AISI/SAE | 4130 | USA | Kleine Zusammensetzungsunterschiede; niedrigerer Chromgehalt. |
| ASTM | A182 | USA | Spezifikation für geschmiedete oder gewalzte legierte Stahlrohrflansche. |
| EN | 1.7335 | Europa | Äquivalenter Grad mit ähnlichen Eigenschaften. |
| DIN | 1.7225 | Deutschland | Ähnlich wie AISI 4130, aber mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften. |
| JIS | SCM435 | Japan | Vergleichbarer Grad mit leicht unterschiedlichen Legierungselementen. |
Die Unterschiede zwischen diesen Graden können die Auswahl basierend auf spezifischen Anwendungsanforderungen, wie mechanischen Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit, beeinflussen.
Wichtige Eigenschaften
Chemische Zusammensetzung
| Element (Symbol und Name) | Prozentsatzbereich (%) |
|---|---|
| C (Kohlenstoff) | 0.10 - 0.25 |
| Cr (Chrom) | 12.00 - 14.00 |
| Mn (Mangan) | 0.30 - 0.60 |
| Si (Silizium) | 0.15 - 0.40 |
| P (Phosphor) | ≤ 0.025 |
| S (Schwefel) | ≤ 0.025 |
Die Hauptrolle von Chrom in 13 Chromstahl besteht darin, die Härte und Abriebfestigkeit zu erhöhen, während Mangan zur Zähigkeit und Festigkeit beiträgt. Der Kohlenstoffgehalt beeinflusst die Härte und Festigkeit, wobei höhere Kohlenstoffgehalte im Allgemeinen zu einer erhöhten Härte führen.
Mechanische Eigenschaften
| Eigenschaft | Zustand/Temperatur | Typischer Wert/Bereich (metrisch) | Typischer Wert/Bereich (imperial) | Referenzstandard für Prüfmethoden |
|---|---|---|---|---|
| Zugfestigkeit | Angeglüht | 620 - 850 MPa | 90 - 123 ksi | ASTM E8 |
| Streckgrenze (0.2% Offset) | Angeglüht | 350 - 550 MPa | 51 - 80 ksi | ASTM E8 |
| Dehnung | Angeglüht | 15 - 25% | 15 - 25% | ASTM E8 |
| Härte (Rockwell C) | Abgeschreckt & Vergütet | 30 - 45 HRC | 30 - 45 HRC | ASTM E18 |
| Schlagfestigkeit | -40°C | 30 - 50 J | 22 - 37 ft-lbf | ASTM E23 |
Die Kombination aus hoher Zug- und Streckfestigkeit macht 13 Chromstahl geeignet für Anwendungen, die strukturelle Integrität unter mechanischer Belastung erfordern, wie z.B. in Bohrgeräten und Hochstresskomponenten.
Physikalische Eigenschaften
| Eigenschaft | Zustand/Temperatur | Wert (metrisch) | Wert (imperial) |
|---|---|---|---|
| Dichte | - | 7.85 g/cm³ | 0.284 lb/in³ |
| Schmelzpunkt | - | 1425 - 1540 °C | 2600 - 2800 °F |
| Wärmeleitfähigkeit | 20°C | 25 W/m·K | 14.5 BTU·in/h·ft²·°F |
| Spezifische Wärmekapazität | 20°C | 460 J/kg·K | 0.11 BTU/lb·°F |
| Elektrische Widerstandsfähigkeit | 20°C | 0.00065 Ω·m | 0.00038 Ω·in |
Die Dichte und der Schmelzpunkt zeigen die Eignung des Stahls für Hochtemperaturanwendungen an, während Wärmeleitfähigkeit und spezifische Wärmekapazität entscheidend für Anwendungen sind, die thermische Zyklen beinhalten.
Korrosionsbeständigkeit
| Korrosives Mittel | Konzentration (%) | Temperatur (°C/°F) | Widerstandsbewertung |
|---|