A37 Stahl: Eigenschaften und Übersicht der wichtigsten Anwendungen

A37-Stahl ist eine niedriglegierte Baustahlgüte, die hauptsächlich in der Bau- und Fertigungsindustrie verwendet wird. Als ein Weichstahl eingestuft, zeichnet sich A37 durch seine hervorragende Schweißbarkeit, Zerspanbarkeit und moderate Festigkeit aus, was ihn für verschiedene Anwendungen geeignet macht, insbesondere dort, wo gute Verformbarkeit und Zähigkeit erforderlich sind. Die Hauptlegierungselemente in A37-Stahl sind Kohlenstoff, Mangan und Silizium, die zu seinen mechanischen Eigenschaften und der Gesamtleistung beitragen.

Umfassender Überblick

A37-Stahl wird als niedriglegierter Weichstahl klassifiziert, mit einem Kohlenstoffgehalt, der typischerweise unter 0,25 % liegt. Die Hauptlegierungselemente umfassen:

• Kohlenstoff (C): Erhöht die Festigkeit und Härte.
• Mangan (Mn): Verbessert die Härte und Zugfestigkeit.
• Silizium (Si): Wirkt als Entschäumer und erhöht die Festigkeit.

Die inherent Eigenschaften von A37-Stahl umfassen eine gute Schweißbarkeit, Verformbarkeit und moderate Zugfestigkeit, was ihn zu einer vielseitigen Wahl für strukturelle Anwendungen macht. Sein niedriger Kohlenstoffgehalt ermöglicht eine einfache Verarbeitung und Formgebung, während seine mechanischen Eigenschaften eine angemessene Leistung unter verschiedenen Lastbedingungen sicherstellen.

Vorteile von A37-Stahl:
- Hervorragende Schweißbarkeit, die eine einfache Verbindung von Bauteilen ermöglicht.
- Gute Verformbarkeit, die es ihm ermöglicht, Deformationen ohne Bruch standzuhalten.
- Kosteneffektiv aufgrund seiner weiten Verfügbarkeit und niedriger Produktionskosten.

Einschränkungen von A37-Stahl:
- Geringere Zugfestigkeit im Vergleich zu hochlegierten Stählen oder Legierungsstählen.
- Begrenzte Korrosionsbeständigkeit, die in rauen Umgebungen schützende Beschichtungen erfordert.

Historisch gesehen war A37-Stahl ein Grundpfeiler im Bau- und Fertigungssektor, häufig verwendet in der Herstellung von strukturellen Trägern, Rahmen und anderen Komponenten, wo Festigkeit und Haltbarkeit erforderlich sind.

Alternative Namen, Standards und Äquivalente

Standardorganisation	Bezeichnung/Grad	Land/Region des Ursprungs	Hinweise/Bemerkungen
UNS	K03504	USA	Nächste Entsprechung zu ASTM A36
ASTM	A37	USA	Wird häufig in strukturellen Anwendungen verwendet
EN	S235JR	Europa	Ähnliche Eigenschaften, geringfügige Unterschiede in der Zusammensetzung
DIN	St37-2	Deutschland	Vergleichbare Güte mit ähnlichen Anwendungen
JIS	SS400	Japan	Entsprechend mit leichten Abweichungen in den mechanischen Eigenschaften

Die A37-Stahlgüte wird oft mit anderen Baustählen wie ASTM A36 und EN S235JR verglichen. Während diese Güten ähnliche mechanische Eigenschaften aufweisen, können subtile Unterschiede in der chemischen Zusammensetzung die Leistung in bestimmten Anwendungen beeinflussen. Zum Beispiel kann S235JR eine leicht bessere Streckgrenze bieten, was es in bestimmten strukturellen Anwendungen bevorzugt macht.

Wesentliche Eigenschaften

Chemische Zusammensetzung

Element (Symbol und Name)	Prozentsatzbereich (%)
Kohlenstoff (C)	0,10 - 0,25
Mangan (Mn)	0,60 - 0,90
Silizium (Si)	0,10 - 0,40
Phosphor (P)	≤ 0,04
Schwefel (S)	≤ 0,05

Die Hauptfunktion der Schlüssellegierungselemente in A37-Stahl ist wie folgt:
- Kohlenstoff: Bietet Festigkeit und Härte, jedoch in geringen Mengen, um die Verformbarkeit zu erhalten.
- Mangan: Erhöht die Zugfestigkeit und verbessert die Härtbarkeit, wodurch der Stahl unter Stress robuster wird.
- Silizium: Wirkt als Entschäumer während der Stahlproduktion und trägt zur allgemeinen Festigkeit und Stabilität bei.

Mechanische Eigenschaften

Eigenschaft	Zustand/Temperatur	Testtemperatur	Typischer Wert/Bereich (metrisch)	Typischer Wert/Bereich (imperial)	Referenzstandard für Testmethode
Zugfestigkeit	Geglüht	Raumtemperatur	370 - 510 MPa	54 - 74 ksi	ASTM E8
Streckgrenze (0,2 % Versatz)	Geglüht	Raumtemperatur	235 - 355 MPa	34 - 52 ksi	ASTM E8
Elongation	Geglüht	Raumtemperatur	20 - 25%	20 - 25%	ASTM E8
Härte (Brinell)	Geglüht	Raumtemperatur	120 - 160 HB	120 - 160 HB	ASTM E10
Schlagfestigkeit	Charpy V-Nut	-20°C	27 J	20 ft-lbf	ASTM E23

Die Kombination dieser mechanischen Eigenschaften macht A37-Stahl geeignet für Anwendungen, die moderate Festigkeit und gute Verformbarkeit erfordern. Seine Streckgrenze erlaubt es ihm, signifikante Lasten zu tragen, während seine Dehnung und Schlagfestigkeit gewährleisten, dass er Energie ohne Bruch absorbieren kann, was ihn ideal für strukturelle Komponenten macht.

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Zustand/Temperatur	Wert (metrisch)	Wert (imperial)
Dichte	Raumtemperatur	7850 kg/m³	0,284 lb/in³
Schmelzpunkt	-	1425 - 1540 °C	2600 - 2800 °F
Wärmeleitfähigkeit	Raumtemperatur	50 W/m·K	29 BTU·in/(hr·ft²·°F)
Spezifische Wärmekapazität	Raumtemperatur	460 J/kg·K	0,11 BTU/lb·°F
Elektrische Widerstandsfähigkeit	Raumtemperatur	0,0000017 Ω·m	0,0000017 Ω·in

Die praktische Bedeutung der Dichte und des Schmelzpunkts von A37-Stahl ist entscheidend für Anwendungen, in denen Gewicht und Wärmeleitfähigkeit von Bedeutung sind. Seine relativ hohe Dichte bietet Festigkeit, ohne übermäßig schwer zu sein, während sein Schmelzpunkt auf eine gute Leistung bei erhöhten Temperaturen hinweist, was es für strukturelle Anwendungen in verschiedenen Umgebungen geeignet macht.

Korrosionsbeständigkeit

Korrosionsmittel	Konzentration (%)	Temperatur (°C/°F)	Widerstandsbewertung	Hinweise
Atmosphärisch	-	-	Ausreichend	Empfindlich gegenüber Rost
Chloride	-	-	Schlecht	Gefahr von Lochfrass
Säuren	-	-	Schlecht	Nicht empfohlen
Alkalien	-	-	Ausreichend	Moderate Beständigkeit

A37-Stahl zeigt eine moderate Korrosionsbeständigkeit, insbesondere in atmosphärischen Bedingungen. Er ist jedoch anfällig für Rost und Lochfrass in Chlorid-Umgebungen, was Schutzzubehör oder -behandlungen in marinen oder chemischen Anwendungen erforderlich macht. Im Vergleich zu Edelstahl ist die Korrosionsbeständigkeit von A37 deutlich geringer, was ihn weniger geeignet für Umgebungen mit hohem Korrosionspotenzial macht.

Hitzebeständigkeit

Eigenschaft/Grenze	Temperatur (°C)	Temperatur (°F)	Hinweise
Maximale kontinuierliche Betriebstemperatur	400 °C	752 °F	Geeignet für strukturelle Anwendungen
Maximale intermittierende Betriebstemperatur	500 °C	932 °F	Nur kurzzeitige Exposition
Skalierungstemperatur	600 °C	1112 °F	Gefahr der Oxidation über diese Temperatur
Berücksichtigung der Kriechfestigkeit	400 °C	752 °F	Beginnt sich bei erhöhten Temperaturen zu verschlechtern

A37-Stahl erfüllt die Anforderungen bei erhöhten Temperaturen ausreichend, mit einer maximalen kontinuierlichen Betriebstemperatur von 400 °C (752 °F). Eine längere Exposition gegenüber Temperaturen über dieser Grenze kann jedoch zu Oxidation und einer Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften führen. Das Verständnis dieser Grenzen ist entscheidend für Anwendungen, die Wärmeexposition beinhalten, wie beispielsweise in den strukturellen Komponenten von Gebäuden oder Brücken.

Fertigungseigenschaften

Schweißbarkeit

Schweißverfahren	Empfohlene Füllmetall (AWS-Klassifizierung)	Typisches Schutzgas/Flussmittel	Hinweise
MIG	ER70S-6	Argon/CO2-Mischung	Ausgezeichnet für dünne Abschnitte
TIG	ER70S-2	Argon	Gut für präzise Arbeiten
Stab	E7018	-	Erfordert Vorwärmen für dicke Abschnitte

A37-Stahl ist bekannt für seine hervorragende Schweißbarkeit, was ihn für verschiedene Schweißverfahren geeignet macht. Vorwärmen kann für dickere Abschnitte notwendig sein, um Risse zu vermeiden. Eine nachgeschweißte Wärmebehandlung kann die mechanischen Eigenschaften der Schweißnähte verbessern und die strukturelle Integrität sicherstellen.

Zerspanbarkeit

Zerspanungsparameter	A37-Stahl	AISI 1212	Hinweise/Tips
Relativer Zerspanungsindex	70	100	A37 ist weniger zerspanbar als 1212
Typische Schnittgeschwindigkeit (Drehen)	30 m/min	50 m/min	Je nach Werkzeug anpassen

A37-Stahl bietet eine angemessene Zerspanbarkeit, obwohl er nicht so leicht zu bearbeiten ist wie einige hochlegierte Stähle. Optimale Schnittgeschwindigkeiten und Werkzeuge sollten ausgewählt werden, um den Verschleiß zu minimieren und die gewünschten Oberflächenfinishs zu erreichen.

Formbarkeit

A37-Stahl zeigt eine gute Formbarkeit, die sowohl kalte als auch heiße Umformprozesse ermöglicht. Er kann gebogen und geformt werden, ohne signifikante Rissgefahr, was ihn geeignet für Anwendungen macht, die komplexe Geometrien erfordern. Der Verfestigungseffekt sollte bei Umformungsprozessen berücksichtigt werden, da er die Festigkeit des Materials erhöhen, jedoch auch zu Schwierigkeiten bei der weiteren Verarbeitung führen kann.

Wärmebehandlung

Behandlungsprozess	Temperaturbereich (°C/°F)	Typische Haltezeit	Kühlmethode	Primärer Zweck / Erwartetes Ergebnis
Normalisieren	600 - 700 °C / 1112 - 1292 °F	1 - 2 Stunden	Luft oder Wasser	Verbesserung der Verformbarkeit und Reduzierung der Härte
Normalisieren	850 - 900 °C / 1562 - 1652 °F	1 - 2 Stunden	Air	Verfeinerung der Kornstruktur und Verbesserung der Zähigkeit
Härtekühlung	800 - 850 °C / 1472 - 1562 °F	30 Minuten	Wasser oder Öl	Erhöhung der Härte und Festigkeit

Die Wärmebehandlungsprozesse für A37-Stahl, wie das Normalisieren und die Härtekühlung, haben einen erheblichen Einfluss auf seine Mikrostruktur und mechanischen Eigenschaften. Das Normalisieren verbessert die Verformbarkeit und reduziert die Härte, während das Härten die Kornstruktur verfeinert, die Zähigkeit und Festigkeit erhöht.

Typische Anwendungen und Endnutzungen

Branche/Sektor	Spezifisches Anwendungsbeispiel	Schlüsselfestigkeitseigenschaften, die in dieser Anwendung genutzt werden	Begründung für die Auswahl (kurz)
Bau	Strukturelle Träger	Gute Schweißbarkeit, moderate Festigkeit	Kosteneffektiv und einfach zu verarbeiten
Fertigung	Maschinenrahmen	Verformbarkeit, Zerspanbarkeit	Geeignet für komplexe Formen
Automobil	Chassis-Komponenten	Festigkeit, Zähigkeit	Für Sicherheit und Haltbarkeit entscheidend
Schiffbau	Rumpfkonstruktionen	Korrosionsbeständigkeit, Schweißbarkeit	Für marine Anwendungen erforderlich

Weitere Anwendungen von A37-Stahl umfassen:
- Brücken: Verwendung in der Konstruktion von Brückenrahmen aufgrund seiner Festigkeit und Verformbarkeit.
- Pipelines: Einsatz in der Herstellung von Pipelines, wo moderate Festigkeit erforderlich ist.
- Schwerlastgeräte: Nutzung in der Produktion von schweren Maschinen und Geräte-Rahmen.

A37-Stahl wird für diese Anwendungen aufgrund seiner ausgewogenen Eigenschaften von Festigkeit, Verformbarkeit und Kosteneffektivität ausgewählt, was ihn zu einer zuverlässigen Wahl für strukturelle Integrität macht.

Wichtige Überlegungen, Auswahlkriterien und weitere Einblicke

Merkmal/Eigenschaft	A37-Stahl	ASTM A36	S235JR	Kurze Pro/Contra- oder Trade-off-Anmerkung
Schlüsselfestigkeitseigenschaft	Moderate Festigkeit	Moderate Festigkeit	Moderate Festigkeit	Ähnliche Eigenschaften, leichte Variationen
Schlüsselaspekt bei Korrosion	Ausreichend	Ausreichend	Gut	S235JR bietet eine bessere Korrosionsbeständigkeit
Schweißbarkeit	Ausgezeichnet	Ausgezeichnet	Gut	Alle Güten sind schweißbar, A37 ist am besten für dünne Abschnitte geeignet
Zerspanbarkeit	Moderat	Moderat	Gut	A37 ist weniger zerspanbar als S235JR
Formbarkeit	Gut	Gut	Gut	Alle Güten zeigen eine gute Formbarkeit
Ungefährer relativer Preis	Niedrig	Niedrig	Niedrig	Kosteneffiziente Optionen in allen Bereichen
Typische Verfügbarkeit	Hoch	Hoch	Hoch	Weit verbreitet in verschiedenen Formen verfügbar

Bei der Auswahl von A37-Stahl sind Überlegungen wie seine mechanischen Eigenschaften, Schweißbarkeit und Kosteneffektivität von Bedeutung. Während es eine zuverlässige Wahl für viele Anwendungen ist, können Alternativen wie S235JR in Umgebungen, die eine bessere Korrosionsbeständigkeit erfordern, bevorzugt werden. Darüber hinaus verbessert die Verfügbarkeit von A37-Stahl in verschiedenen Formen (Blech, Platten und Abschnitten) seine Nutzbarkeit in verschiedenen Sektoren.

Zusammenfassend bleibt A37-Stahl eine beliebte Wahl in der Bau- und Fertigungsindustrie aufgrund seines günstigen Verhältnisses von Eigenschaften, Kosten und Verarbeitungsfreundlichkeit. Das Verständnis seiner Merkmale und Einschränkungen ist für Ingenieure und Designer entscheidend, um informierte Materialauswahlen für ihre spezifischen Anwendungen zu treffen.