Heller weicher Stahl: Eigenschaften und wichtige Anwendungen

Heller Baustahl ist ein niedriglegierter Stahl, der für seine ausgezeichnete Zerspanbarkeit und Schweißbarkeit bekannt ist, was ihn zu einer beliebten Wahl in verschiedenen Ingenieuranwendungen macht. Klassifiziert als niedriglegierter Baustahl enthält er typischerweise einen Kohlenstoffgehalt von 0,05 % bis 0,25 %. Die Hauptlegierungselemente im Heller Baustahl sind Mangan, das die Härtbarkeit und Festigkeit verbessert, und Silizium, das die Deoxidation des Stahls während der Produktion verbessert.

Umfassende Übersicht

Heller Baustahl zeichnet sich durch seine glatte, glänzende Oberfläche aus, die durch einen Prozess des Warmziehens oder Brennens erreicht wird. Diese Stahlgüte ist bekannt für ihre gute Duktilität, Umformbarkeit und Schweißbarkeit, was sie für eine breite Palette von Anwendungen geeignet macht, einschließlich tragender Komponenten, Automobilteile und Maschinen.

Vorteile und Einschränkungen

Vorteile	Einschränkungen
Ausgezeichnete Zerspanbarkeit	Begrenzte Korrosionsbeständigkeit
Gute Schweißbarkeit	Niedrigere Festigkeit im Vergleich zu hochlegierten Stählen
Kosteneffektiv	Empfindlich gegenüber Verformung unter hohen Lasten
Vielseitige Anwendungen	Nicht geeignet für Hochtemperaturanwendungen

Heller Baustahl nimmt aufgrund seiner weit verbreiteten Verwendung in der Fertigung und im Bauwesen eine bedeutende Position auf dem Markt ein. Historisch gesehen war er ein Grundmaterial für Hersteller und Ingenieure, das wegen seines Gleichgewichts zwischen Festigkeit, Duktilität und Kosteneffizienz geschätzt wird.

Alternative Namen, Standards und Äquivalente

Standardorganisation	Bezeichnung/Grad	Land/Region der Herkunft	Hinweise/Bemerkungen
UNS	G10100	USA	Nähester Ersatz für AISI 1018
AISI/SAE	1018	USA	Allgemein in der Zerspanung verwendet
ASTM	A108	USA	Standardanforderung für kaltgefertigte Stahlstangen
EN	S235JR	Europa	Ähnliche Eigenschaften, aber höhere Streckgrenze
DIN	C45	Deutschland	Geringe Zusammensetzungsunterschiede
JIS	S45C	Japan	Vergleichbar, aber mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften
ISO	1.0503	International	Äquivalent zu AISI 1018

Die Äquivalenztabelle zeigt, dass, obwohl viele Stähle als äquivalent betrachtet werden können, subtile Unterschiede in der Zusammensetzung und den mechanischen Eigenschaften die Leistung in spezifischen Anwendungen beeinflussen können. Zum Beispiel hat S235JR eine höhere Streckgrenze, was ihn geeigneter für tragende Anwendungen macht.

Schlüsseleigenschaften

Chemische Zusammensetzung

Element (Symbol und Name)	Prozentsatzbereich (%)
C (Kohlenstoff)	0,05 - 0,25
Mn (Mangan)	0,30 - 0,60
Si (Silizium)	0,10 - 0,40
P (Phosphor)	≤ 0,04
S (Schwefel)	≤ 0,05

Mangan spielt eine entscheidende Rolle bei der Verbesserung der Festigkeit und Härtbarkeit von Heller Baustahl, während Silizium zur Verbesserung der Deoxidation während des Stahlschmelzprozesses beiträgt. Kohlenstoff, obwohl in geringen Mengen vorhanden, ist entscheidend für die Erreichung der gewünschten mechanischen Eigenschaften.

Mechanische Eigenschaften

Eigenschaft	Zustand/Temperierung	Typischer Wert/Bereich (metrisch)	Typischer Wert/Bereich (imperial)	Referenzstandard für Testmethode
Zugfestigkeit	Geglühter Zustand	370 - 480 MPa	54 - 70 ksi	ASTM E8
Streckgrenze (0,2 % Offset)	Geglühter Zustand	230 - 300 MPa	33 - 44 ksi	ASTM E8
Dehnung	Geglühter Zustand	15 - 25 %	15 - 25 %	ASTM E8
Härte (Brinell)	Geglühter Zustand	120 - 160 HB	120 - 160 HB	ASTM E10
Schlagfestigkeit	Charpy V-Notch, -20°C	27 - 40 J	20 - 30 ft-lbf	ASTM E23

Die mechanischen Eigenschaften von Heller Baustahl machen ihn geeignet für Anwendungen, bei denen moderate Festigkeit und gute Duktilität erforderlich sind. Seine relativ niedrige Streckgrenze schränkt seinen Einsatz in Hochlastanwendungen ein, aber seine hervorragende Dehnung und Schlagfestigkeit machen ihn ideal für tragende Komponenten.

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/h·ft²·°F
Speicherwärmefähigkeit	Raumtemperatur	0,49 kJ/kg·K	0,12 BTU/lb·°F
Elektrischer Widerstand	Raumtemperatur	0,0000017 Ω·m	0,0000017 Ω·in

Die Dichte und der Schmelzpunkt von Heller Baustahl deuten auf seine Eignung für Anwendungen hin, die gute Wärmeleitfähigkeiten erfordern. Seine Wärmeleitfähigkeit ermöglicht eine effektive Wärmeabfuhr, was in Fertigungsprozessen von Vorteil ist.

Korrosionsbeständigkeit

Korrosionsmittel	Konzentration (%)	Temperatur (°C/°F)	Widerstandsbewertung	Hinweise
Atmosphärisch	Variiert	Umgebung	Ausreichend	Empfindlich gegenüber Rost
Chloride	Variiert	Umgebung	Schlecht	Risikio von Lochfraß
Säuren	Variiert	Umgebung	Nicht empfohlen	Hochgradig korrosiv
Alkalisch	Variiert	Umgebung	Ausreichend	Mittlere Beständigkeit

Heller Baustahl zeigt eine ausreichende Beständigkeit gegenüber atmosphärischer Korrosion, ist aber anfällig für Rostbildung, insbesondere in feuchten Umgebungen. Seine Leistung in chloridhaltigen Umgebungen ist schlecht, was ihn ungeeignet für marine Anwendungen macht. Im Vergleich zu rostfreien Stählen wie AISI 304 fehlt Heller Baustahl die nötige Korrosionsbeständigkeit für längere Exposition gegenüber rauen Umgebungen.

Hitzebeständigkeit

Eigenschaft/Grenzwert	Temperatur (°C)	Temperatur (°F)	Bemerkungen
Maximale kontinuierliche Betriebstemperatur	400 °C	752 °F	Über dieses Maß hinweg verschlechtern sich die Eigenschaften
Maximale intermittierende Betriebstemperatur	500 °C	932 °F	Nur kurzfristige Exposition
Skalierungstemperatur	600 °C	1112 °F	Risikio der Oxidation bei dieser Temperatur

Bei erhöhten Temperaturen kann Heller Baustahl eine Verringerung der mechanischen Eigenschaften, insbesondere der Festigkeit und Duktilität, erfahren. Oxidation wird ein Problem bei Temperaturen über 400 °C, was Schutzmaßnahmen in Hochtemperaturanwendungen erforderlich macht.

Bearbeitungseigenschaften

Schweißbarkeit

Schweißverfahren	Empfohlene Füllmetall (AWS Klassifikation)	Typisches Schutzgas/Flux	Hinweise
MIG	ER70S-6	Argon + CO2	Gut für dünne Sektionen
TIG	ER70S-2	Argon	Saubere Schweißnähte, geringer Spritzer
Elektroden	E7018	N/A	Geeignet für den Außeneinsatz

Heller Baustahl ist sehr schweißbar, was ihn für verschiedene Schweißprozesse geeignet macht. Vorwärmen kann bei dickeren Sektionen notwendig sein, um Rissbildung zu vermeiden. Wärmebehandlung nach dem Schweißen kann die mechanischen Eigenschaften der Schweißnaht verbessern.

Zerspanbarkeit

Zerspanungsparameter	Heller Baustahl	AISI 1212	Hinweise/Tipps
Relativer Zerspanbarkeitsindex	100	130	Benchmark für Zerspanbarkeit
Typische Schnittgeschwindigkeit (Drehen)	60-80 m/min	90-120 m/min	Anpassung je nach Werkzeug

Heller Baustahl bietet eine ausgezeichnete Zerspanbarkeit, was ihn zu einer bevorzugten Wahl für Anwendungen in der präzisen Zerspanung macht. Optimale Schnittgeschwindigkeiten und Werkzeuge können die Leistung verbessern und den Verschleiß verringern.

Umformbarkeit

Heller Baustahl zeigt eine gute Umformbarkeit, die sowohl kalte als auch warme Umformprozesse ermöglicht. Er kann leicht gebogen und geformt werden, ohne signifikante Rissbildung, was ihn für verschiedene Fertigungstechniken geeignet macht.

Wärmebehandlung

Behandlungsprozess	Temperaturbereich (°C/°F)	Typische Verweildauer	Kühlungsmethode	Primäres Ziel / Erwünschtes Ergebnis
Glühen	600 - 700 °C / 1112 - 1292 °F	1 - 2 Stunden	Luft oder Wasser	Weichmachen, verbesserte Duktilität
Normalisierung	800 - 900 °C / 1472 - 1652 °F	1 - 2 Stunden	Luft	Verfeinerung der Kornstruktur
Abschrecken	800 - 900 °C / 1472 - 1652 °F	1 - 2 Stunden	Wasser oder Öl	Erhöhung der Härte

Wärmebehandlungsprozesse wie Glühen und Normalisieren können die Mikrostruktur von Heller Baustahl erheblich verändern und seine mechanischen Eigenschaften verbessern. Glühen verbessert die Duktilität, während Normalisierung die Kornstruktur verfeinert, was zu verbesserter Zähigkeit führt.

Typische Anwendungen und Endverwendungen

Industrie/Sektor	Spezifisches Anwendungsbeispiel	Schlüsseleigenschaften des Stahls, die in dieser Anwendung genutzt werden	Grund für die Auswahl
Automobil	Fahrwerkskomponenten	Gute Festigkeit und Duktilität	Kosteneffektiv, leicht zu formen
Bau	Strukturelle Balken	Hohe Zerspanbarkeit und Schweißbarkeit	Vielseitig und leicht verfügbar
Fertigung	Maschinenbauteile	Ausgezeichnete Zerspanbarkeit	Präzision und einfache Fertigung

Weitere Anwendungen sind:

• • Befestigungen
• • Landwirtschaftliche Ausrüstung
• • Möbelrahmen
• • Elektrische Gehäuse

Heller Baustahl wird für diese Anwendungen aufgrund seines Gleichgewichts zwischen Festigkeit, Duktilität und Kosteneffizienz gewählt, was ihn sowohl für tragende als auch für nicht tragende Komponenten geeignet macht.

Wichtige Überlegungen, Auswahlkriterien und weitere Einblicke

Merkmal/Eigenschaft	Heller Baustahl	AISI 1018	S235JR	Kurze Pro-/Contra- oder Trade-off-Anmerkung
Wichtige mechanische Eigenschaft	Moderate Festigkeit	Höhere Festigkeit	Höhere Streckgrenze	1018 bietet bessere Festigkeit
Wichtiger Korrosionsaspekt	Ausreichend	Schlecht	Gut	S235JR besser für den Außeneinsatz
Schweißbarkeit	Ausgezeichnet	Gut	Gut	Alle sind schweißbar, aber 1018 benötigt möglicherweise mehr Vorsicht
Zerspanbarkeit	Ausgezeichnet	Gut	Ausreichend	Heller Baustahl ist leichter zu bearbeiten
Umformbarkeit	Gut	Gut	Gut	Alle Güten sind umformbar
Ungef. relativer Preis	Niedrig	Mittel	Mittel	Heller Baustahl ist kosteneffektiv
Typische Verfügbarkeit	Hoch	Hoch	Hoch	Alle Güten sind weit verbreitet verfügbar

Bei der Auswahl von Heller Baustahl sind Überlegungen wie Kosteneffektivität, Verfügbarkeit und die spezifischen mechanischen Eigenschaften, die für die Anwendung erforderlich sind, zu berücksichtigen. Die hervorragende Zerspanbarkeit und Schweißbarkeit machen ihn zu einer bevorzugten Wahl für viele Ingenieurprojekte, während seine Einschränkungen in der Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit im Vergleich zu hochlegierten Stählen sorgfältig bewertet werden sollten, abhängig vom vorgesehenen Einsatz.