836 Stahl: Eigenschaften und wichtige Anwendungsübersicht

836 Stahl wird als ein mittelkohlenstofflegierter Stahl klassifiziert, der hauptsächlich für seine hervorragende Kombination aus Festigkeit, Zähigkeit und Abriebfestigkeit bekannt ist. Diese Stahlgüte enthält typischerweise Legierungselemente wie Mangan, Chrom und Nickel, die seine mechanischen Eigenschaften und die Gesamtleistung in verschiedenen Anwendungen erheblich verbessern.

Umfassende Übersicht

Die primären Legierungselemente in 836 Stahl umfassen:

• Mangan (Mn): Erhöht die Härtbarkeit und Festigkeit.
• Chrom (Cr): Verbessert die Korrosionsbeständigkeit und Härte.
• Nickel (Ni): Erhöht die Zähigkeit und Schlagfestigkeit.

Diese Elemente tragen zur Fähigkeit des Stahls bei, hohem Stress standzuhalten, während die strukturelle Integrität gewahrt bleibt.

Wesentliche Eigenschaften:
- Festigkeit: Hohe Zug- und Streckgrenze, wodurch er für tragende Anwendungen geeignet ist.
- Zähigkeit: Hervorragende Schlagfestigkeit, insbesondere bei niedrigeren Temperaturen.
- Abriebfestigkeit: Gute Abriebfestigkeit, was ihn ideal für Teile macht, die Reibung ausgesetzt sind.

Vorteile:
- Hohe Festigkeits-zu-Gewicht-Verhältnis.
- Gute Bearbeitbarkeit und Schweißbarkeit.
- Vielseitig für verschiedene ingenieurtechnische Anwendungen, einschließlich Automobil- und Strukturkomponenten.

Beschränkungen:
- Mäßige Korrosionsbeständigkeit im Vergleich zu rostfreiem Stahl.
- Erfordert eine angemessene Wärmebehandlung, um optimale Eigenschaften zu erzielen.

Historisch wurde 836 Stahl in verschiedenen Industrien aufgrund seiner vorteilhaften mechanischen Eigenschaften und Anpassungsfähigkeit eingesetzt, was ihn zu einer gängigen Wahl für die Herstellung von Bauteilen macht, die sowohl Festigkeit als auch Haltbarkeit erfordern.

Alternative Namen, Standards und Äquivalente

Normungsorganisation	Bezeichnung/Grad	Land/Region des Ursprungs	Hinweise/Anmerkungen
UNS	G83600	USA	Nächster Äquivalent zu AISI 4130
AISI/SAE	836	USA	Mittelkohlenstofflegierter Stahl
ASTM	A829	USA	Normspezifikation für legierte Stähle
EN	1.8511	Europa	Ähnliche Eigenschaften, geringfügige Zusammensetzungsunterschiede
JIS	S45C	Japan	Vergleichbar, jedoch mit unterschiedlichem Kohlenstoffgehalt
ISO	683-1	International	Allgemeine Klassifikation für legierte Stähle

Die obige Tabelle hebt verschiedene Standards und Äquivalente für 836 Stahl hervor. Hervorzuheben ist, dass Grades wie AISI 4130 und S45C oft als äquivalent angesehen werden, sie jedoch subtile Unterschiede in der Zusammensetzung aufweisen können, die die Leistung in bestimmten Anwendungen beeinflussen können. Zum Beispiel hat AISI 4130 einen etwas niedrigeren Kohlenstoffgehalt, was seine Härtbarkeit und Festigkeit beeinflussen kann.

Wesentliche Eigenschaften

Chemische Zusammensetzung

Element (Symbol und Name)	Prozentbereich (%)
C (Kohlenstoff)	0.30 - 0.40
Mn (Mangan)	0.60 - 0.90
Cr (Chrom)	0.50 - 1.00
Ni (Nickel)	0.40 - 0.70
Si (Silizium)	0.15 - 0.40
P (Phosphor)	≤ 0.035
S (Schwefel)	≤ 0.035

Rolle der wichtigsten Legierungselemente:
- Kohlenstoff: Das primäre Element, das Härte und Festigkeit beeinflusst. Höherer Kohlenstoffgehalt führt typischerweise zu höherer Härte, kann jedoch die Duktilität verringern.
- Mangan: Erhöht die Härtbarkeit und Festigkeit, wodurch eine bessere Leistung unter Stress ermöglicht wird.
- Chrom: Verbessert die Abriebfestigkeit und Zähigkeit, was den Stahl für hochbelastete Anwendungen geeignet macht.
- Nickel: Erhöht die Zähigkeit und Schlagfestigkeit, was besonders in Niedertemperaturumgebungen vorteilhaft ist.

Mechanische Eigenschaften

Eigenschaft	Zustand/Temperatur	Testtemperatur	Typischer Wert/Bereich (metrisch)	Typischer Wert/Bereich (imperial)	Referenzstandard für Testmethode
Zugfestigkeit	Glühen	Raumtemp	620 - 750 MPa	90 - 110 ksi	ASTM E8
Streckgrenze (0.2% Offset)	Glühen	Raumtemp	350 - 450 MPa	51 - 65 ksi	ASTM E8
Dehnung	Glühen	Raumtemp	20 - 25%	20 - 25%	ASTM E8
Härte (Brinell)	Glühen	Raumtemp	170 - 230 HB	170 - 230 HB	ASTM E10
Schlagfestigkeit (Charpy)	Glühen	-20 °C	30 - 50 J	22 - 37 ft-lbf	ASTM E23

Die mechanischen Eigenschaften von 836 Stahl machen ihn geeignet für Anwendungen, die hohe Festigkeit und Zähigkeit erfordern. Seine Streckgrenze und Zugfestigkeit sind besonders vorteilhaft in strukturellen Anwendungen, während seine Dehnung auf eine gute Duktilität hinweist, die eine Deformation ohne Bruch ermöglicht.

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Zustand/Temperatur	Wert (metrisch)	Wert (imperial)
Dichte	Raumtemp	7.85 g/cm³	0.284 lb/in³
Schmelzpunkt	-	1425 - 1540 °C	2600 - 2800 °F
Wärmeleitfähigkeit	Raumtemp	50 W/m·K	29 BTU·in/(hr·ft²·°F)
Spezifische Wärmekapazität	Raumtemp	460 J/kg·K	0.11 BTU/lb·°F
Elektrischer Widerstand	Raumtemp	0.0000015 Ω·m	0.0000005 Ω·in

Bedeutung der wichtigsten physikalischen Eigenschaften:
- Dichte: Die Dichte von 836 Stahl zeigt seine Masse pro Volumeneinheit an, was entscheidend für gewichtsensitive Anwendungen ist.
- Wärmeleitfähigkeit: Eine mäßige Wärmeleitfähigkeit ermöglicht eine effektive Wärmeabfuhr in Hochtemperaturanwendungen.
- Spezifische Wärmekapazität: Diese Eigenschaft ist wichtig in Anwendungen, in denen Temperaturänderungen auftreten, da sie angibt, wie viel Energie benötigt wird, um die Temperatur des Materials zu ändern.

Korrosionsbeständigkeit

Korrosives Mittel	Koncentration (%)	Temperatur (°C/°F)	Beständigkeitsbewertung	Hinweise
Chloride	3 - 10	20 - 60 / 68 - 140	Ausreichend	Risiko der Lochkorrosion
Schwefelsäure	10 - 30	20 - 40 / 68 - 104	Schlecht	Nicht empfohlen
Natriumhydroxid	5 - 20	20 - 60 / 68 - 140	Gut	Mäßige Beständigkeit
Atmosphärisch	-	-	Gut	Allgemein geeignet

836 Stahl weist eine mäßige Korrosionsbeständigkeit, insbesondere unter atmosphärischen Bedingungen, auf. Er ist jedoch anfällig für Lochkorrosion in Chloridumgebungen und sollte in sauren Bedingungen vermieden werden. Im Vergleich zu rostfreien Stählen wie 304 oder 316 ist die Korrosionsbeständigkeit von 836 Stahl begrenzt, was ihn weniger geeignet für maritime oder stark korrosive Umgebungen macht.

Wärmebeständigkeit

Eigenschaft/Grenze	Temperatur (°C)	Temperatur (°F)	Bemerkungen
Maximale kontinuierliche Betriebstemperatur	400 °C	752 °F	Geeignet für längere Exposition
Maximale intermittierende Betriebstemperatur	450 °C	842 °F	Kurzzeitige Exposition
Skalierungstemperatur	600 °C	1112 °F	Risiko der Oxidation über dieser Temperatur
Überlegungen zur Kriechfestigkeit	400 °C	752 °F	Beginnt bei dieser Temperatur zu degradieren

Bei erhöhten Temperaturen behält 836 Stahl gute mechanische Eigenschaften bei, aber es muss darauf geachtet werden, lange Expositionen gegenüber Temperaturen über 400 °C (752 °F) zu vermeiden, um Oxidation und Skalierung zu verhindern. Seine Kriechfestigkeit ist ausreichend für Anwendungen, die thermische Zyklen erfordern.

Bearbeitungseigenschaften

Schweißbarkeit

Schweißprozess	Empfohlenes Fülldrahtmaterial (AWS-Klassifikation)	Typisches Schutzgas/Flussmittel	Hinweise
MIG	ER70S-6	Argon + CO2	Gut für dünne Abschnitte
TIG	ER80S-Ni	Argon	Erfordert Vorwärmung
Stab	E7018	-	Geeignet für dickere Abschnitte

836 Stahl gilt im Allgemeinen als schweißbar, aber die Vorwärmung wird empfohlen, um das Risiko von Rissen zu minimieren. Eine Nachbehandlung des Schweißguts kann die Eigenschaften der Schweißnaht weiter verbessern und die strukturelle Integrität gewährleisten.

Bearbeitbarkeit

Bearbeitungsparameter	836 Stahl	AISI 1212	Hinweise/Tipps
Relativer Bearbeitungsindex	70%	100%	836 ist weniger bearbeitbar als 1212
Typische Schnittgeschwindigkeit (Drehen)	40 m/min	60 m/min	Werkzeuge entsprechend anpassen

Die Bearbeitbarkeit von 836 Stahl ist mäßig und erfordert angemessene Werkzeuge und Schnittgeschwindigkeiten, um optimale Ergebnisse zu erzielen. Es ist ratsam, Hochgeschwindigkeitsstahl oder Hartmetallwerkzeuge für eine effektive Bearbeitung zu verwenden.

Formbarkeit

836 Stahl zeigt gute Umformbarkeit und ermöglicht sowohl Kalt- als auch Warmumformungsprozesse. Es sollte jedoch darauf geachtet werden, übermäßiges Kaltverfestigen zu vermeiden, das zu Rissen führen kann. Die empfohlenen Biegeradien sollten beachtet werden, um die Materialintegrität zu wahren.

Wärmebehandlung

Behandlungsprozess	Temperaturbereich (°C/°F)	Typische Haltezeit	Kühlmethode	Hauptzweck / Erwartetes Ergebnis
Glühen	600 - 700 / 1112 - 1292	1 - 2 Stunden	Luft	Weichmachung, Verbesserung der Duktilität
Härte + Anlassen	850 - 900 / 1562 - 1652	1 Stunde	Öl oder Wasser	Härtung, Erreichung der gewünschten Härte
Normalisieren	800 - 900 / 1472 - 1652	1 Stunde	Luft	Verfeinerung der Kornstruktur

Die Wärmebehandlungsprozesse haben einen erheblichen Einfluss auf die Mikrostruktur und die Eigenschaften des 836 Stahls. Das Glühen macht den Stahl weich, während Härten und Anlassen die Härte und Festigkeit erhöhen. Das Normalisieren verfeinert die Kornstruktur und verbessert die Gesamtzähigkeit.

Typische Anwendungen und Endverwendungen

Industrie/Sektor	Beispiel für eine spezifische Anwendung	Wesentliche Stahleigenschaften, die in dieser Anwendung genutzt werden	Auswahlgrund (kurz)
Automobil	Getriebe und Wellen	Hohe Festigkeit, Zähigkeit	Tragende Komponenten
Bau	Strukturelle Balken	Festigkeit, Schweißbarkeit	Wesentlich für die strukturelle Integrität
Öl & Gas	Bohrkrone	Abriebfestigkeit, Zähigkeit	Hochbelastete Umgebungen
Maschinenbau	Kurbelwellen	Festigkeit, Ermüdungsbeständigkeit	Kritisch für die Leistung

Weitere Anwendungen umfassen:
- Komponenten für schwere Maschinen
- Luftfahrtbefestigungen
- Werkzeuge und Formen

Die Auswahl von 836 Stahl für diese Anwendungen beruht hauptsächlich auf seinen hervorragenden mechanischen Eigenschaften, die Zuverlässigkeit und Leistung unter anspruchsvollen Bedingungen gewährleisten.

Wichtige Überlegungen, Auswahlkriterien und weitere Einblicke

Merkmal/Eigenschaft	836 Stahl	AISI 4130	S45C	Kurze Pro-/Kontra- oder Trade-off-Anmerkung
Wichtige mechanische Eigenschaft	Hohe Festigkeit	Mäßige Festigkeit	Hohe Festigkeit	836 bietet bessere Zähigkeit als AISI 4130
Wichtiger Korrosionsaspekt	Mäßig	Schlecht	Ausreichend	836 ist besser geeignet für nicht-korrosive Umgebungen
Schweißbarkeit	Gut	Ausreichend	Gut	836 erfordert Vorwärmung für optimale Ergebnisse
Bearbeitbarkeit	Mäßig	Hoch	Mäßig	AISI 4130 ist leichter zu bearbeiten
Formbarkeit	Gut	Ausreichend	Gut	836 behält die Formbarkeit unter Stress
Ungefährer relativer Preis	Mäßig	Mäßig	Niedrig	Kosteneffektiv für Hochleistungsanwendungen
Typische Verfügbarkeit	Gemeinsam	Gemeinsam	Gemeinsam	Weit verbreitet in verschiedenen Formen

Bei der Auswahl von 836 Stahl sind Überlegungen wie Kosteneffizienz, Verfügbarkeit und spezifische Anwendungsanforderungen entscheidend. Die Balance zwischen Festigkeit, Zähigkeit und Schweißbarkeit macht ihn zu einer vielseitigen Wahl für verschiedene ingenieurtechnische Anwendungen. Allerdings könnte seine mäßige Korrosionsbeständigkeit die Verwendung in stark korrosiven Umgebungen einschränken, in denen alternative Materialien besser geeignet sein könnten.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass 836 Stahl sich als zuverlässiger mittelkohlenstofflegierter Stahl auszeichnet und eine einzigartige Kombination von Eigenschaften bietet, die einem breiten Spektrum industrieller Anwendungen gerecht werden. Seine Anpassungsfähigkeit, verbunden mit seinen mechanischen und physikalischen Eigenschaften, stellt seine weiterhin Relevanz in der modernen Technik sicher.