20Cr-Stahl: Eigenschaften und wichtige Anwendungsübersicht
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
20Cr-Stahl wird als ein mittellegierter Kohlenstoffstahl klassifiziert, der hauptsächlich mit Chrom legiert ist, was seine Härtbarkeit, Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit verbessert. Die Bezeichnung "20Cr" weist auf einen nominalen Chromgehalt von etwa 2% hin, der einen wesentlichen Beitrag zu seinen Gesamteigenschaften leistet. Diese Stahlgüte wird häufig in Anwendungen eingesetzt, die eine Kombination aus Festigkeit, Zähigkeit und Verschleißfestigkeit erfordern, was sie für verschiedene ingenieurtechnische und strukturelle Anwendungen geeignet macht.
Umfassende Übersicht
20Cr-Stahl zeichnet sich durch seine hervorragenden mechanischen Eigenschaften aus, zu denen eine hohe Zugfestigkeit, gute Verformbarkeit und verbesserte Verschleißfestigkeit aufgrund des Vorhandenseins von Chrom gehören. Die Legierungselemente im 20Cr-Stahl spielen eine entscheidende Rolle bei der Definition seiner Eigenschaften. Chrom verbessert beispielsweise nicht nur die Festigkeit, sondern auch die Beständigkeit des Stahls gegen Oxidation und Korrosion, was ihn für raue Umgebungen geeignet macht.
Die Hauptvorteile von 20Cr-Stahl sind:
- Hohe Festigkeit und Zähigkeit: Sein mittlerer Kohlenstoffgehalt ermöglicht eine gute Härtbarkeit, was ihn für schwere Anwendungen geeignet macht.
- Korrosionsbeständigkeit: Der Chromgehalt bietet ein gewisses Maß an Korrosionsbeständigkeit, was in verschiedenen industriellen Anwendungen von Vorteil ist.
- Vielseitigkeit: 20Cr kann in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, von Automobilkomponenten bis hin zu Maschinenbauteilen.
Es gibt jedoch Einschränkungen zu beachten:
- Schweißbarkeit: Obwohl er geschweißt werden kann, muss besondere Vorsicht walten, um Rissbildung, insbesondere in dickeren Bereichen, zu vermeiden.
- Kosten: Die Zugabe von Chrom kann die Kosten im Vergleich zu niedriglegierten Stählen erhöhen.
Historisch gesehen war 20Cr-Stahl bedeutend für die Entwicklung von Hochleistungsbauteilen in der Automobil- und Luftfahrtindustrie, wo Festigkeit und Zuverlässigkeit von größter Bedeutung sind.
Alternative Namen, Standards und Äquivalente
| Standardorganisation | Bezeichnung/Güte | Land/Region des Ursprungs | Hinweise/Anmerkungen |
|---|---|---|---|
| UNS | G41400 | USA | Nächster Äquivalent zu AISI 4130 mit geringfügigen Unterschieden in der Zusammensetzung. |
| AISI/SAE | 20Cr | USA | Allgemein verwendete Bezeichnung in Nordamerika. |
| ASTM | A29/A29M | USA | Allgemeine Spezifikation für legierte Stähle. |
| EN | 1.7035 | Europa | Äquivalent in europäischen Standards. |
| JIS | SCM420 | Japan | Ähnliche Eigenschaften, aber mit unterschiedlichen Legierungselementen. |
| GB | 20Cr | China | Direktes Äquivalent mit ähnlichen Eigenschaften. |
Die obige Tabelle hebt verschiedene Standards und Äquivalente für 20Cr-Stahl hervor. Bemerkenswert ist, dass während Grade wie SCM420 und 1.7035 oft als äquivalent betrachtet werden, sie subtile Unterschiede in den Legierungselementen aufweisen können, die die Leistung in spezifischen Anwendungen, wie Schlagfestigkeit oder Härtbarkeit, beeinflussen können.
Wichtige Eigenschaften
Chemische Zusammensetzung
| Element (Symbol und Name) | Prozentsatzbereich (%) |
|---|---|
| C (Kohlenstoff) | 0.18 - 0.23 |
| Cr (Chrom) | 1.80 - 2.20 |
| Mn (Mangan) | 0.60 - 0.90 |
| Si (Silizium) | 0.15 - 0.40 |
| P (Phosphor) | ≤ 0.035 |
| S (Schwefel) | ≤ 0.035 |
Die wichtigsten Legierungselemente im 20Cr-Stahl sind:
- Chrom (Cr): Verbessert die Härtbarkeit und Korrosionsbeständigkeit.
- Mangan (Mn): Verbessert die Festigkeit und Zähigkeit, unterstützt die Entgasung.
- Kohlenstoff (C): Erhöht die Härte und Festigkeit durch Wärmebehandlung.
Mechanische Eigenschaften
| Eigenschaft | Zustand/Temperatur | Prüftemperatur | Typischer Wert/Bereich (metrisch) | Typischer Wert/Bereich (imperial) | Referenzstandard für Prüfmethoden |
|---|---|---|---|---|---|
| Zugfestigkeit | Abgeschreckt & Vergütet | Raumtemperatur | 800 - 1000 MPa | 116,000 - 145,000 psi | ASTM E8 |
| Streckgrenze (0.2% Offset) | Abgeschreckt & Vergütet | Raumtemperatur | 600 - 800 MPa | 87,000 - 116,000 psi | ASTM E8 |
| Dehnung | Abgeschreckt & Vergütet | Raumtemperatur | 12 - 18% | 12 - 18% | ASTM E8 |
| Härte | Abgeschreckt & Vergütet | Raumtemperatur | 28 - 34 HRC | 28 - 34 HRC | ASTM E18 |
| Schlagfestigkeit | Abgeschreckt & Vergütet | -20°C (-4°F) | 30 - 50 J | 22 - 37 ft-lbf | ASTM E23 |
Die mechanischen Eigenschaften von 20Cr-Stahl machen ihn besonders geeignet für Anwendungen mit dynamischer Belastung und struktureller Integrität. Die hohe Zug- und Streckfestigkeit zeigt seine Fähigkeit, signifikante Lasten zu tragen, während der Dehnungsprozentsatz eine gute Verformbarkeit widerspiegelt, die eine Verformung ohne Bruch ermöglicht.
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 (68°F) | 45 W/m·K | 31 BTU·in/h·ft²·°F |
| Spezifische Wärmekapazität | 20°C (68°F) | 460 J/kg·K | 0.11 BTU/lb·°F |