B1113 Stahl: Eigenschaften und wichtige Anwendungen

B1113-Stahl ist ein Mittel-Carbon-Legierungsstahl, der hauptsächlich als niedrig-legierter Stahl klassifiziert wird. Er zeichnet sich durch seine moderate Festigkeit, gute Bearbeitbarkeit und ausgezeichnete Abriebfestigkeit aus. Die Hauptlegierungselemente in B1113 sind Kohlenstoff, Mangan und Silizium, die zu seinen mechanischen Eigenschaften und dem Gesamtdesign in verschiedenen Anwendungen beitragen.

Umfassende Übersicht

B1113-Stahl ist bekannt für seine ausgewogene Kombination aus Festigkeit und Duktilität, was ihn für eine Vielzahl von ingenieurtechnischen Anwendungen geeignet macht. Der Kohlenstoffgehalt liegt typischerweise zwischen 0,10% und 0,15%, während Mangan und Silizium hinzugefügt werden, um die Härtbarkeit zu verbessern und die mechanischen Eigenschaften zu optimieren. Diese Stahlgüte wird häufig in Anwendungen verwendet, in denen moderate Festigkeit und gute Zähigkeit erforderlich sind, wie bei der Herstellung von Zahnrädern, Wellen und anderen Komponenten, die moderaten Lasten ausgesetzt sind.

Vorteile von B1113-Stahl:
- Gute Bearbeitbarkeit: B1113 ist relativ leicht zu bearbeiten, was die Produktionskosten und -zeiten reduziert.
- Abriebfestigkeit: Seine Zusammensetzung bietet ausgezeichnete Abriebfestigkeit, was ihn ideal für Komponenten macht, die Reibung ausgesetzt sind.
- Vielseitigkeit: Dieser Stahl kann wärmebehandelt werden, um eine Reihe von mechanischen Eigenschaften zu erreichen, was eine Anpassung an spezifische Anwendungsbedürfnisse ermöglicht.

Beschränkungen von B1113-Stahl:
- Korrosionsbeständigkeit: Im Vergleich zu Edelstahl hat B1113 eine begrenzte Korrosionsbeständigkeit, was in bestimmten Umgebungen schützende Beschichtungen erforderlich machen kann.
- Nicht für Hochtemperaturanwendungen geeignet: Seine Leistung kann bei erhöhten Temperaturen abnehmen, was seine Verwendung in hochwärmenden Umgebungen einschränkt.

Historisch gesehen war B1113 eine beliebte Wahl in verschiedenen Branchen aufgrund seines günstigen Verhältnisses der Eigenschaften, was es zu einem häufigen Material im Maschinenbau und der Herstellung macht.

Alternative Namen, Standards und Äquivalente

Standardorganisation	Bezeichnung/Grad	Land/Region der Herkunft	Notizen/Bemerkungen
UNS	G11130	USA	Nächster Vergleich zu AISI 1130
AISI/SAE	1130	USA	Geringe Zusammensetzungsunterschiede zu beachten
ASTM	A108	USA	Standard-Spezifikation für kaltgewalzte Kohlenstoffstahlstäbe
EN	1.0736	Europa	Entsprechende Qualität mit ähnlichen Eigenschaften
JIS	S45C	Japan	Ähnliche mechanische Eigenschaften, aber unterschiedliche chemische Zusammensetzung

Die obige Tabelle hebt die verschiedenen Standards und Äquivalente für B1113-Stahl hervor. Es ist wichtig zu beachten, dass, obwohl diese Grade als äquivalent angesehen werden können, subtile Unterschiede in der Zusammensetzung die Leistungseigenschaften beeinflussen können, insbesondere in Anwendungen, die spezifische mechanische Eigenschaften oder Korrosionsbeständigkeit erfordern.

Wesentliche Eigenschaften

Chemische Zusammensetzung

Element (Symbol und Name)	Prozentsatzbereich (%)
C (Kohlenstoff)	0,10 - 0,15
Mn (Mangan)	0,60 - 0,90
Si (Silizium)	0,15 - 0,40
P (Phosphor)	≤ 0,04
S (Schwefel)	≤ 0,05

Die Hauptlegierungselemente im B1113-Stahl spielen entscheidende Rollen bei der Bestimmung seiner Eigenschaften. Kohlenstoff erhöht die Härte und Festigkeit, während Mangan die Härtbarkeit und Zähigkeit verbessert. Silizium trägt zur Entgasung während der Stahlherstellung bei und erhöht die Festigkeit.

Mechanische Eigenschaften

Eigenschaft	Zustand/Temperatur	Testtemperatur	Typischer Wert/Bereich (metrisch)	Typischer Wert/Bereich (imperial)	Referenzstandard für Testmethode
Zugfestigkeit	Gealtert	Raumtemperatur	450 - 550 MPa	65 - 80 ksi	ASTM E8
Streckgrenze (0,2% Offset)	Gealtert	Raumtemperatur	250 - 350 MPa	36 - 51 ksi	ASTM E8
Verlängerung	Gealtert	Raumtemperatur	20 - 30%	20 - 30%	ASTM E8
Härte (Brinell)	Gealtert	Raumtemperatur	150 - 200 HB	150 - 200 HB	ASTM E10
Schlagfestigkeit (Charpy)	Gealtert	-20 °C	30 - 50 J	22 - 37 ft-lbf	ASTM E23

Die mechanischen Eigenschaften von B1113-Stahl machen ihn geeignet für Anwendungen, die moderate Festigkeit und gute Zähigkeit erfordern. Seine Zugfestigkeit und Streckgrenze zeigen seine Fähigkeit, erhebliche Lasten auszuhalten, während der Prozentsatz der Verlängerung seine Duktilität widerspiegelt, 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	50 W/m·K	34,5 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 physikalischen Eigenschaften von B1113-Stahl deuten auf seine Eignung für verschiedene Anwendungen hin. Die Dichte weist auf ein robustes Material hin, während der Schmelzpunkt gute thermische Stabilität anzeigt. Die Wärmeleitfähigkeit und die spezifische Wärmekapazität sind wichtig für Anwendungen, die Wärmeübertragung beinhalten.

Korrosionsbeständigkeit

Korrosives Agent	Konzentration (%)	Temperatur (°C/°F)	Beständigkeitsbewertung	Notizen
Chloride	3-5%	20-60 °C / 68-140 °F	Ausreichend	Risiko von Pitting
Säuren	10%	20-40 °C / 68-104 °F	Schlecht	Nicht empfohlen
Alkalische Lösungen	5-10%	20-60 °C / 68-140 °F	Ausreichend	Anfällig für SCC

B1113-Stahl zeigt eine moderate Korrosionsbeständigkeit, insbesondere in Chloridumgebungen, in denen Pitting auftreten kann. Seine Leistung in sauren und alkalischen Bedingungen ist begrenzt, was ihn für Anwendungen, die starke korrosive Agentien beinhalten, ungeeignet macht. Im Vergleich zu Edelstahl ist die Korrosionsbeständigkeit von B1113 erheblich geringer, was in hochkorrosiven Umgebungen schützende Beschichtungen oder alternative Materialien erforderlich machen kann.

Hitzebeständigkeit

Eigenschaft/Grenze	Temperatur (°C)	Temperatur (°F)	Bemerkungen
Maximale kontinuierliche Betriebstemperatur	300 °C	572 °F	Geeignet für moderate Temperaturen
Maximale intermittierende Betriebstemperatur	400 °C	752 °F	Nur kurzfristige Exposition
Skalierungstemperatur	600 °C	1112 °F	Risiko von Oxidation über dieser Temperatur

B1113-Stahl zeigt bei erhöhten Temperaturen eine angemessene Leistung, mit einer maximalen kontinuierlichen Betriebstemperatur von 300 °C. Eine längere Exposition gegenüber Temperaturen über diesem Limit kann zu Oxidation und Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften führen. Es ist wichtig, diese Grenzen bei der Konstruktion von Komponenten zu berücksichtigen, die hohen Temperaturen ausgesetzt sein könnten.

Bearbeitungs-Eigenschaften

Schweißbarkeit

Schweißprozess	Empfohlene Füllermetall (AWS-Klassifikation)	Typisches Schutzgas/Flussmittel	Notizen
MIG	ER70S-6	Argon + CO2	Gut für dünne Abschnitte
TIG	ER70S-2	Argon	Ausgezeichnet für präzise Arbeiten
Stab	E7018	-	Erfordert Vorwärmen

B1113-Stahl zeigt eine gute Schweißbarkeit, insbesondere mit MIG- und TIG-Prozessen. Vorwärmen wird empfohlen, um das Risiko von Rissbildung zu minimieren, insbesondere in dickeren Abschnitten. Eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen kann ebenfalls vorteilhaft sein, um Restspannungen abzubauen.

Bearbeitbarkeit

Bearbeitungsparameter	B1113-Stahl	AISI 1212	Notizen/Tipps
Relativer Bearbeitbarkeitsindex	70	100	Gute Bearbeitbarkeit
Typische Schnittgeschwindigkeit (Drehbearbeitung)	50 m/min	80 m/min	Anpassung je nach Werkzeug

B1113-Stahl hat einen relativen Bearbeitbarkeitsindex von 70, was ihn im Vergleich zu vielen anderen Stählen leichter bearbeitbar macht. Optimale Schnittgeschwindigkeiten und Werkzeuge sollten basierend auf dem spezifischen Bearbeitungsprozess ausgewählt werden, um die besten Ergebnisse zu erzielen.

Formbarkeit

B1113-Stahl kann kalt und heiß geformt werden, wobei die gute Duktilität ein Biegen und Formen ohne Rissbildung ermöglicht. Der Kaltverfestigungseffekt sollte bei den Formungsoperationen berücksichtigt werden, da er die Streckgrenze des Materials erhöhen kann.

Wärmebehandlung

Behandlungsprozess	Temperaturbereich (°C/°F)	Typische Haltezeit	Kühlmethode	Hauptzweck / Erwartetes Ergebnis
Glühen	600 - 700 °C / 1112 - 1292 °F	1 - 2 Stunden	Luft	Weichmachen, verbesserte Bearbeitbarkeit
Abschrecken	800 - 850 °C / 1472 - 1562 °F	30 Minuten	Öl oder Wasser	Härten, erhöhte Festigkeit
Anlassen	400 - 600 °C / 752 - 1112 °F	1 Stunde	Luft	Verringerung der Sprödigkeit, Verbesserung der Zähigkeit

Wärmebehandlungsprozesse wie Glühen, Abschrecken und Anlassen beeinflussen die Mikrostruktur und Eigenschaften von B1113-Stahl erheblich. Das Glühen macht das Material weich, während das Abschrecken die Härte erhöht. Das Anlassen ist entscheidend, um die Sprödigkeit zu reduzieren und die Zähigkeit zu verbessern, wodurch der Stahl besser für dynamische Anwendungen geeignet ist.

Typische Anwendungen und Endverwendungen

Industrie/Sektor	Beispiel für spezifische Anwendung	Wichtige Stahleigenschaften, die in dieser Anwendung genutzt werden	Auswahlgrund
Automobil	Zahnräder	Gute Abriebfestigkeit, moderate Festigkeit	Hohe Haltbarkeit
Maschinenbau	Wellen	Gute Bearbeitbarkeit, Zähigkeit	Leichte Fertigung
Bau	Strukturelle Komponenten	Festigkeit, Duktilität	Tragfähigkeit

B1113-Stahl wird häufig in der Automobil- und Maschinenbauindustrie verwendet, aufgrund seiner vorteilhaften mechanischen Eigenschaften. Seine Abriebfestigkeit macht ihn ideal für Komponenten, die Reibung ausgesetzt sind, während seine Bearbeitbarkeit effiziente Produktionsprozesse ermöglicht.

Wichtige Überlegungen, Auswahlkriterien und weitere Einsichten

Merkmal/Eigenschaft	B1113-Stahl	AISI 1045	AISI 4140	Kurznotiz Pro/Contra oder Abwägung
Wichtige mechanische Eigenschaft	Moderate Festigkeit	Höhere Festigkeit	Höhere Festigkeit	B1113 ist leichter zu bearbeiten
Wichtiger Korrosionsaspekt	Ausreichend	Ausreichend	Gut	B1113 ist weniger widerstandsfähig als 4140
Schweißbarkeit	Gut	Ausreichend	Gut	4140 erfordert mehr Sorgfalt beim Schweißen
Bearbeitbarkeit	Gut	Ausreichend	Mittel	B1113 ist leichter zu bearbeiten
Formbarkeit	Gut	Ausreichend	Schlecht	B1113 kann leichter geformt werden
Ungefährer relativer Preis	Moderat	Moderat	Höher	Kosteneffektiv für moderate Anwendungen
Typische Verfügbarkeit	Allgemein	Allgemein	Weniger verbreitet	B1113 ist weit verbreitet verfügbar

Bei der Auswahl von B1113-Stahl für spezifische Anwendungen ist es wichtig, seine mechanischen Eigenschaften, Korrosionsbeständigkeit und Bearbeitungsmerkmale zu berücksichtigen. Während er gute Bearbeitbarkeit und Abriebfestigkeit bietet, können seine Einschränkungen bei hohen Temperaturen und in korrosiven Umgebungen alternative Materialien für bestimmte Anwendungen notwendig machen. Kosten-Effektivität und Verfügbarkeit spielen ebenfalls eine bedeutende Rolle im Auswahlprozess, wodurch B1113 eine praktische Wahl für viele ingenieurtechnische Anwendungen wird.