86L20 Stahl: Eigenschaften und wichtige Anwendungen

86L20-Stahl ist eine niedriglegierte Stahlgüte, die hauptsächlich als mittelcarbonierter legierter Stahl klassifiziert wird. Sie zeichnet sich durch ihre spezifische Zusammensetzung aus, die erhebliche Mengen an Kohlenstoff, Mangan und Chrom enthält. Die Legierungselemente im 86L20 tragen zu seinen mechanischen Eigenschaften bei und verbessern seine Festigkeit, Zähigkeit und Verschleißfestigkeit.

Diese Stahlgüte ist bekannt für ihre ausgezeichnete Bearbeitbarkeit und Schweißbarkeit, was sie zu einer beliebten Wahl in verschiedenen Ingenieuranwendungen macht. Ihre Hauptmerkmale umfassen eine gute Zugfestigkeit, moderate Härte und hervorragende Verformbarkeit, die es ihr ermöglichen, signifikanten mechanischen Belastungen standzuhalten, ohne zu versagen.

Vorteile und Einschränkungen

Vorteile:
- Hohe Festigkeit-zu-Gewicht-Verhältnis: 86L20 bietet ein günstiges Gleichgewicht zwischen Festigkeit und Gewicht, was es für Anwendungen geeignet macht, bei denen eine Gewichtsreduzierung entscheidend ist.
- Gute Bearbeitbarkeit: Dieser Stahl kann leicht bearbeitet werden, was effiziente Produktionsprozesse ermöglicht.
- Schweißbarkeit: Er kann mit Standardtechniken geschweißt werden, was für die Fertigung vorteilhaft ist.

Einschränkungen:
- Korrosionsbeständigkeit: Im Vergleich zu rostfreien Stählen hat 86L20 eine begrenzte Korrosionsbeständigkeit, was ihn weniger geeignet für raue Umgebungen macht.
- Wärmebehandlungsempfindlichkeit: Die Eigenschaften können sich bei Wärmebehandlung erheblich ändern, weshalb eine sorgfältige Kontrolle während der Verarbeitung erforderlich ist.

Historisch wurde 86L20 in verschiedenen Sektoren, einschließlich der Automobil- und Maschinenbauindustrie, aufgrund seines ausgewogenen Verhältnisses von Eigenschaften und Kosteneffizienz eingesetzt.

Alternative Namen, Standards und Äquivalente

Standardorganisation	Bezeichnung/Grad	Land/Region des Ursprungs	Hinweise/Bemerkungen
UNS	G86200	USA	Näheste Entsprechung zu AISI 8620
AISI/SAE	8620	USA	Kleine kompositionelle Unterschiede zu beachten
ASTM	A29/A29M	USA	Allgemeine Spezifikation für legierte Stähle
EN	1.6523	Europa	Entsprechende Güte in den europäischen Standards
DIN	20MnCr5	Deutschland	Ähnliche Eigenschaften, aber mit anderen Legierungselementen
JIS	SCr420	Japan	Vergleichbare Güte mit geringfügigen Abweichungen
GB	20CrMn	China	Entsprechung mit geringfügigen Unterschiede in der Zusammensetzung

Die obige Tabelle hebt verschiedene Standards und Entsprechungen für 86L20-Stahl hervor. Besonders hervorzuheben ist, dass während AISI 8620 oft als äquivalent betrachtet wird, es geringfügige Variationen in den mechanischen Eigenschaften und der chemischen Zusammensetzung aufweisen kann, die die Leistung in bestimmten Anwendungen beeinflussen könnten.

Wichtige Eigenschaften

Chemische Zusammensetzung

Element (Symbol und Name)	Prozentsatzbereich (%)
C (Kohlenstoff)	0,18 - 0,23
Mn (Mangan)	0,60 - 0,90
Cr (Chrom)	0,40 - 0,60
Mo (Molybdän)	0,15 - 0,25
Si (Silizium)	0,15 - 0,40
P (Phosphor)	≤ 0,035
S (Schwefel)	≤ 0,040

Die primären Legierungselemente in 86L20-Stahl umfassen Kohlenstoff, Mangan und Chrom. Kohlenstoff erhöht die Härte und Festigkeit, während Mangan die Härteverformbarkeit und Zähigkeit verbessert. Chrom trägt zur Verschleißfestigkeit und zur allgemeinen Festigkeit bei, was es zu einem kritischen Element für Anwendungen macht, die Haltbarkeit erfordern.

Mechanische Eigenschaften

Eigenschaft	Zustand/Temperatur	Testtemperatur	Typischer Wert/Bereich (metrisch)	Typischer Wert/Bereich (imperial)	Referenzstandard für Prüfmethoden
Zugfestigkeit	Geglüht	Raumtemperatur	620 - 750 MPa	90 - 110 ksi	ASTM E8
Streckgrenze (0,2%-Versatz)	Geglüht	Raumtemperatur	350 - 450 MPa	50 - 65 ksi	ASTM E8
Dehnung	Geglüht	Raumtemperatur	20 - 25%	20 - 25%	ASTM E8
Härte (Brinell)	Geglüht	Raumtemperatur	200 - 250 HB	200 - 250 HB	ASTM E10
Schlagfestigkeit	Charpy V-Kerbe	-20 °C	30 - 50 J	22 - 37 ft-lbf	ASTM E23

Die mechanischen Eigenschaften von 86L20-Stahl machen ihn geeignet für Anwendungen, die hohe Festigkeit und Zähigkeit erfordern. Seine Zug- und Streckfestigkeiten zeigen, dass er signifikante Lasten standhalten kann, während sein Dehnungsprozentsatz eine gute Verformbarkeit zeigt, die eine Verformung ohne Bruch ermöglicht.

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Zustand/Temperatur	Wert (metrisch)	Wert (imperial)
Dichte	Raumtemperatur	7,85 g/cm³	0,284 lb/in³
Schmelzpunkt/-bereich	-	1425 - 1540 °C	2600 - 2800 °F
Wärmeleitfähigkeit	Raumtemperatur	45 W/m·K	31,2 BTU·in/(hr·ft²·°F)
Spezifische Wärmekapazität	Raumtemperatur	460 J/kg·K	0,11 BTU/lb·°F
Elektrischer Widerstand	Raumtemperatur	0,00065 Ω·m	0,00038 Ω·in

Die Dichte von 86L20-Stahl deutet darauf hin, dass er relativ schwer ist, was für legierte Stähle typisch ist. Seine Wärmeleitfähigkeit ist moderat, was ihn für Anwendungen geeignet macht, in denen Wärmeableitung erforderlich ist. Die spezifische Wärmekapazität deutet darauf hin, dass er eine angemessene Menge an Wärme aufnehmen kann, bevor signifikante Temperaturänderungen auftreten.

Korrosionsbeständigkeit

Korrigierendes Mittel	Konzentrierung (%)	Temperatur (°C/°F)	Beständigkeitsbewertung	Hinweise
Chloride	3-10	20-60 / 68-140	Ausreichend	Risiko von Lochfraß
Schwefelsäure	10-20	20-40 / 68-104	Schlecht	Nicht empfohlen
Natriumhydroxid	5-10	20-60 / 68-140	Ausreichend	Empfindlich gegenüber Spannungsrisskorrosion

86L20-Stahl zeigt eine moderate Korrosionsbeständigkeit in verschiedenen Umgebungen. Er ist besonders anfällig für Lochfraß in chloridhaltigen Umgebungen und weist in sauren Bedingungen eine schlechte Leistung auf. Im Vergleich zu rostfreien Stählen wie 304 oder 316 ist die Korrosionsbeständigkeit von 86L20 erheblich geringer, was ihn weniger geeignet für Anwendungen in stark korrosiven Umgebungen macht.

Im Vergleich zu anderen legierten Stählen wie AISI 4140 kann 86L20 bessere Bearbeitbarkeit bieten, jedoch auf Kosten einer geringeren Korrosionsbeständigkeit. Dieser Kompromiss sollte bei der Auswahl von Materialien für spezielle Anwendungen berücksichtigt werden.

Wärmebeständigkeit

Eigenschaft/Grenze	Temperatur (°C)	Temperatur (°F)	Bemerkungen
Maximale kontinuierliche Betriebstemperatur	400 °C	752 °F	Geeignet für moderate Temperaturen
Maximale intermittierende Betriebstemperatur	500 °C	932 °F	Nur kurzfristige Exposition
Skalierungstemperatur	600 °C	1112 °F	Risiko der Oxidation über dieser Temperatur

Bei erhöhten Temperaturen behält 86L20-Stahl bis zu einem bestimmten Limit seine mechanischen Eigenschaften bei. Allerdings kann er über seine maximale kontinuierliche Betriebstemperatur Oxidation und Festigkeitsverlust erleben. Dies macht ihn geeignet für Anwendungen, die moderate thermische Beanspruchung erfordern, jedoch nicht für Hochtemperaturumgebungen.

Verarbeitungseigenschaften

Schweißbarkeit

Schweißverfahren	Empfohlenes Zusatzmaterial (AWS-Klassifizierung)	Typisches Schutzgas/Flussmittel	Hinweise
MIG	ER70S-6	Argon + CO2	Vorglühen empfohlen
TIG	ER70S-2	Argon	Nach dem Schweißen kann eine Wärmebehandlung erforderlich sein

86L20-Stahl gilt allgemein als gut schweißbar. Allerdings wird oft empfohlen, vorzuheizen, um Rissbildung zu vermeiden, insbesondere in dickeren Abschnitten. Nachbehandlungswärme kann auch die Eigenschaften der Schweißnaht verbessern.

Bearbeitbarkeit

Bearbeitungsparameter	[86L20-Stahl]	[AISI 1212]	Hinweise/Tipps
Relativer Bearbeitungsindex	70	100	Gut zur Bearbeitung geeignet
Typische Schnittgeschwindigkeit (Drehen)	30 m/min	50 m/min	Anhand von Werkzeugen anpassen

86L20-Stahl bietet eine gute Bearbeitbarkeit, ist jedoch nicht so leicht zu bearbeiten wie einige freizugängliche Stähle wie AISI 1212. Optimale Schnittgeschwindigkeiten und Werkzeuge sollten verwendet werden, um die besten Ergebnisse zu erzielen.

Formbarkeit

86L20-Stahl kann kalt und heiß geformt werden, jedoch muss darauf geachtet werden, eine Verfestigung zu vermeiden. Der minimale Biegeradius sollte während der Formoperationen berücksichtigt werden, um Rissbildung zu verhindern.

Wärmebehandlung

Behandlungsprozess	Temperaturbereich (°C/°F)	Typische Haltezeit	Kühlmethode	Hauptzweck / Erwünschtes Ergebnis
Glühen	600 - 700 / 1112 - 1292	1 - 2 Stunden	Luft	Weichmachen, Verbesserung der Verformbarkeit
Härte	850 - 900 / 1562 - 1652	30 Minuten	Öl oder Wasser	Härten
Anlassen	400 - 600 / 752 - 1112	1 Stunde	Luft	Reduzierung der Sprödigkeit, Verbesserung der Zähigkeit

Die Wärmebehandlungsprozesse beeinflussen erheblich die Mikrostruktur und die Eigenschaften von 86L20-Stahl. Glühen macht das Material weich, während Härten die Härte erhöht. Anlassen ist entscheidend, um Sprödigkeit zu reduzieren und die Zähigkeit zu verbessern, was ihn für verschiedene Anwendungen geeignet macht.

Typische Anwendungen und Endverwendungen

Branche/Sektor	Beispiel für spezifische Anwendung	Wichtige Stahleigenschaften, die in dieser Anwendung genutzt werden	Grund für die Auswahl
Automobil	Getriebe und Wellen	Hohe Festigkeit, gute Bearbeitbarkeit	Haltbarkeit und Leistung
Maschinenbau	Kurbelwellen	Zähigkeit, Verschleißfestigkeit	Zuverlässigkeit unter Last
Öl & Gas	Ventilkomponenten	Korrosionsbeständigkeit, Festigkeit	Leistung in rauen Umgebungen

Weitere Anwendungen umfassen:
- Strukturkomponenten in Maschinen
- Werkzeuge und Formen
- Befestigungen und Schrauben

86L20-Stahl wird für diese Anwendungen aufgrund seines Gleichgewichts zwischen Festigkeit, Zähigkeit und Bearbeitbarkeit ausgewählt, was ihn für Komponenten geeignet macht, die dynamischen Lasten ausgesetzt sind.

Wichtige Überlegungen, Auswahlkriterien und weitere Einblicke

Merkmal/Eigenschaft	[86L20-Stahl]	[AISI 4140]	[AISI 8620]	Kurze Pro-/Kontra- oder Kompromissnotiz
Wichtige mechanische Eigenschaft	Gute Festigkeit	Höhere Festigkeit	Moderate Festigkeit	4140 bietet höhere Festigkeit, aber geringere Bearbeitbarkeit
Wichtiger Korrosionsaspekt	Ausreichend	Ausreichend	Gut	8620 hat eine bessere Korrosionsbeständigkeit
Schweißbarkeit	Gut	Moderat	Gut	4140 könnte Vorwärmen erfordern
Bearbeitbarkeit	Gut	Moderat	Gut	4140 ist schwieriger zu bearbeiten
Formbarkeit	Moderat	Schlecht	Gut	8620 ist formbarer
Ungefährer relativer Preis	Moderat	Höher	Moderat	4140 ist allgemein teurer
Typische Verfügbarkeit	Üblich	Üblich	Üblich	Alle Güten sind weit verbreitet

Bei der Auswahl von 86L20-Stahl umfassen die Überlegungen seine mechanischen Eigenschaften, Kosteneffizienz und Verfügbarkeit. Während er gute Leistungen für viele Anwendungen bietet, können Alternativen wie AISI 4140 oder AISI 8620 je nach spezifischen Anforderungen, wie z.B. höhere Festigkeit oder bessere Korrosionsbeständigkeit, geeigneter sein.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass 86L20-Stahl ein vielseitiger mittelcarbonierter legierter Stahl mit einer Vielzahl von Anwendungen in verschiedenen Branchen ist. Sein Gleichgewicht zwischen Eigenschaften macht ihn zu einer zuverlässigen Wahl für Komponenten, die Festigkeit, Zähigkeit und Bearbeitbarkeit erfordern, während seine Einschränkungen in der Korrosionsbeständigkeit bei der Auswahl sorgfältig berücksichtigt werden sollten.