C10-Stahl: Eigenschaften und wichtige Anwendungsübersicht

C10-Stahl ist eine niedriglegierte Stahlsorte, die in die Kategorie der mittellegierten Baustähle fällt. Er besteht hauptsächlich aus Eisen mit einem Kohlenstoffgehalt von etwa 0,10 %, was ihn als niedriglegierten Stahl klassifiziert. Die Hauptlegierungselemente im C10-Stahl sind Mangan (Mn), das die Härtbarkeit und Festigkeit erhöht, und Silizium (Si), das die allgemeine Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit des Stahls verbessert.

Umfassende Übersicht

C10-Stahl ist bekannt für seine hervorragende Bearbeitbarkeit und Schweißbarkeit, was ihn zu einer beliebten Wahl in verschiedenen Ingenieuranwendungen macht. Sein niedriger Kohlenstoffgehalt trägt zu guter Zähigkeit und Festigkeit bei, sodass er signifikante Verformungen ohne Bruch aushalten kann. Die inhärenten Eigenschaften des Stahls umfassen ein ausgewogenes Verhältnis von Festigkeit und Zähigkeit, was ihn für Anwendungen geeignet macht, die eine moderate Stärke und gute Formbarkeit erfordern.

Vorteile von C10-Stahl:
- Gute Bearbeitbarkeit: C10-Stahl kann leicht bearbeitet werden, was präzise Fertigungsprozesse ermöglicht.
- Schweißbarkeit: Er kann mit verschiedenen Verfahren geschweißt werden, ohne dass ein erhebliches Risiko des Risses besteht.
- Kostengünstig: Aufgrund seines niedrigen Kohlenstoffgehalts und seiner weit verbreiteten Verfügbarkeit ist C10-Stahl oft preiswerter als höher legierte Stähle.

Limitationen von C10-Stahl:
- Niedrigere Festigkeit im Vergleich zu höher legierten Stählen: Zwar hat er gute Zähigkeit, seine Festigkeit liegt jedoch unter der von mittel- oder hochlegierten Stählen.
- Begrenzte Härtungsfähigkeit: C10-Stahl reagiert nicht gut auf Wärmebehandlungen, was seine Verwendung in Anwendungen mit hoher Härte einschränkt.

C10-Stahl wird häufig in der Herstellung von Komponenten wie Wellen, Zahnrädern und anderen Maschinenteilen eingesetzt. Seine historische Bedeutung liegt in seiner weitverbreiteten Verwendung in der Automobil- und Maschinenbauindustrie, wo er seit Jahrzehnten ein Grundmaterial ist.

Alternative Namen, Standards und Äquivalente

Normungsorganisation	Bezeichnung/Grad	Land/Gebiet der Herkunft	Hinweise/Bemerkungen
UNS	G10100	USA	Nächstes Äquivalent zu AISI 1010
AISI/SAE	1010	USA	Kleine Zusammensetzungsunterschiede sind zu beachten
ASTM	A108	USA	Standardbeschreibung für kaltveredelte Kohlenstoffstahlstäbe
EN	C10E	Europa	Europäisches Äquivalent, ähnliche Eigenschaften
DIN	C10	Deutschland	Ähnlich wie AISI 1010 mit leichten Zusammensetzungsvariationen
JIS	S10C	Japan	Vergleichbarer Grad mit ähnlichen Anwendungen

Die obige Tabelle hebt verschiedene Standards und Äquivalente für C10-Stahl hervor. Hervorzuheben ist, dass Grade wie AISI 1010 und DIN C10 oft als gleichwertig betrachtet werden, subtile Unterschiede in der Zusammensetzung jedoch die Leistung beeinflussen können, insbesondere in Anwendungen, die spezifische mechanische Eigenschaften erfordern.

Schlüsselfunktionen

Chemische Zusammensetzung

Element (Symbol und Name)	Prozentsatzbereich (%)
C (Kohlenstoff)	0,08 - 0,12
Mn (Mangan)	0,30 - 0,60
Si (Silizium)	0,15 - 0,40
P (Phosphor)	≤ 0,04
S (Schwefel)	≤ 0,05

Die Hauptlegierungselemente im C10-Stahl spielen eine entscheidende Rolle bei der Definition seiner Eigenschaften. Kohlenstoff (C) ist entscheidend für Festigkeit und Härte, während Mangan (Mn) die Härtbarkeit und Zugfestigkeit erhöht. Silizium (Si) trägt zu verbesserter Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit bei, was den Stahl in verschiedenen Umgebungen langlebiger macht.

Mechanische Eigenschaften

Eigenschaft	Zustand/Temp.	Prüftemperatur	Typischer Wert/Bereich (metrisch)	Typischer Wert/Bereich (imperial)	Referenzstandard für Prüfverfahren
Zugfestigkeit	Annealed	Raumtemp.	370 - 450 MPa	54 - 65 ksi	ASTM E8
Streckgrenze (0,2 % Offset)	Annealed	Raumtemp.	210 - 300 MPa	30 - 44 ksi	ASTM E8
Dehnung	Annealed	Raumtemp.	25 - 30%	25 - 30%	ASTM E8
Härte (Brinell)	Annealed	Raumtemp.	120 - 160 HB	120 - 160 HB	ASTM E10
Schlagfestigkeit (Charpy)	Annealed	-20 °C	30 - 50 J	22 - 37 ft-lbf	ASTM E23

Die mechanischen Eigenschaften des C10-Stahls machen ihn geeignet für Anwendungen, die moderate Festigkeit und gute Zähigkeit erfordern. Seine Zugfestigkeit und Streckgrenze zeigen seine Fähigkeit, signifikante Lasten zu tragen, während der Prozentsatz der Dehnung seine Fähigkeit widerspiegelt, sich ohne Bruch zu verformen. Die Härtewerte deuten darauf hin, dass er zwar nicht so hart ist wie höher legierte Stähle, jedoch eine angemessene Verschleißbeständigkeit für viele Anwendungen bietet.

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Zustand/Temperatur	Wert (metrisch)	Wert (imperial)
Dichte	Raumtemp.	7,85 g/cm³	0,284 lb/in³
Schmelzpunkt/-bereich	-	1425 - 1540 °C	2600 - 2800 °F
Wärmeleitfähigkeit	Raumtemp.	50 W/m·K	29 BTU·in/h·ft²·°F
Spezifische Wärmekapazität	Raumtemp.	0,49 kJ/kg·K	0,12 BTU/lb·°F
Elektrische Widerstandsfähigkeit	Raumtemp.	0,0000017 Ω·m	0,0000017 Ω·ft

Die physikalischen Eigenschaften des C10-Stahls sind für seine Anwendungen von Bedeutung. Die Dichte zeigt ein relativ schweres Material an, was zu seiner Festigkeit beiträgt. Der Schmelzpunktbereich zeigt, dass er hohen Temperaturen standhalten kann, bevor er in einen flüssigen Zustand übergeht, was ihn für verschiedene thermische Anwendungen geeignet macht. Die Wärmeleitfähigkeit deutet darauf hin, dass er Wärme effektiv abführen kann, was in Anwendungen, die Wärmeaustausch beinhalten, vorteilhaft ist.

Korrosionsbeständigkeit

Korrosionsmittel	Konzentration (%)	Temperatur (°C)	Widerstandswertung	Hinweise
Atmosphärisch	-	-	Ausreichend	Empfindlich gegenüber Rost
Chloride	Niedrig	Umgebung	Schlecht	Risikito von Pitting
Säuren	Verdünnt	Umgebung	Ausreichend	Begrenzte Widerstandsfähigkeit
Alkalische	Verdünnt	Umgebung	Gut	Bessere Widerstandsfähigkeit

C10-Stahl weist eine moderate Korrosionsbeständigkeit auf, insbesondere unter atmosphärischen Bedingungen. Er ist jedoch anfällig für Rost, wenn er Feuchtigkeit ausgesetzt ist, insbesondere in Anwesenheit von Chloriden, die zu Pittingkorrosion führen können. In sauren Umgebungen ist seine Widerstandsfähigkeit begrenzt, was ihn weniger geeignet für Anwendungen macht, die starke Säuren beinhalten. Im Vergleich zu rostfreien Stählen ist die Korrosionsbeständigkeit von C10-Stahl erheblich geringer, was eine kritische Überlegung in Umgebungen darstellt, in denen Korrosion ein Problem darstellt.

Hitzebeständigkeit

Eigenschaft/Grenze	Temperatur (°C)	Temperatur (°F)	Bemerkungen
Maximale Dauerbetriebstemperatur	400 °C	752 °F	Geeignet für Anwendungen bei moderaten Temperaturen
Maximale intermittierende Betriebstemperatur	450 °C	842 °F	Kurzfristige Exposition gegenüber höheren Temperaturen
Skalierungstemperatur	600 °C	1112 °F	Risiko von Skalierung bei erhöhten Temperaturen

C10-Stahl erfüllt die Anforderungen bei erhöhten Temperaturen ausreichend, mit einer maximalen Dauerbetriebstemperatur von etwa 400 °C. Über dieser Temperatur steigt das Risiko von Oxidation und Skalierung, was die Integrität des Materials beeinträchtigen kann. Es ist wichtig, diese Grenzen zu berücksichtigen, wenn Komponenten entworfen werden, die in Hochtemperaturumgebungen betrieben werden.

Fertigungseigenschaften

Schweißbarkeit

Schweißverfahren	Empfohlenes Füllmetall (AWS-Klassifizierung)	Typisches Schutzgas/Flussmittel	Hinweise
MIG	ER70S-6	Argon + CO2	Gut für dünne Bereiche
TIG	ER70S-2	Argon	Saubere Schweißnähte, geringe Verformung
Stabelektrode	E7018	-	Geeignet für dickere Bereiche

C10-Stahl ist hoch schweißbar, was ihn für verschiedene Schweißverfahren, einschließlich MIG, TIG und Stabelektrodenschweißen, geeignet macht. Eine Vorwärmebehandlung ist normalerweise nicht erforderlich, jedoch kann eine Nachwärmebehandlung hilfreich sein, um Spannungen zu lösen. Häufige Mängel sind Porosität und Unterstoß, die mit der richtigen Technik und der Auswahl des Füllmaterials minimiert werden können.

Bearbeitbarkeit

Bearbeitungsparameter	C10-Stahl	AISI 1212	Hinweise/Tipps
Relativer Bearbeitungsindex	70	100	C10 ist bearbeitbar, aber weniger als 1212
Typische Schnittgeschwindigkeit	30 m/min	50 m/min	Auf Basis des Werkzeugs anpassen

C10-Stahl bietet eine gute Bearbeitbarkeit, obwohl er nicht so einfach zu bearbeiten ist wie einige höher bearbeitbare Stähle wie AISI 1212. Optimale Schnittgeschwindigkeiten und Werkzeuge sollten ausgewählt werden, um die besten Ergebnisse zu erzielen, unter Berücksichtigung von Werkzeugverschleiß und Oberflächenfinish.

Formbarkeit

C10-Stahl zeigt eine gute Formbarkeit, die sowohl kaltes als auch heißes Formen ermöglicht. Er kann gebogen und geformt werden, ohne dass ein signifikantes Risiko des Bruchs besteht, was ihn für Anwendungen mit komplexen Geometrien geeignet macht. Es sollte jedoch darauf geachtet werden, übermäßige Werkhärtung zu vermeiden, die zu einer verringerten Zähigkeit führen kann.

Wärmebehandlung

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

Wärmebehandlungsprozesse wie Glühen und Normalisieren können die Mikrostruktur von C10-Stahl erheblich verändern, wodurch seine Zähigkeit und Festigkeit verbessert werden. Härten kann die Härte erhöhen, kann jedoch zu Sprödigkeit führen, wenn es nicht richtig angelassen wird.

Typische Anwendungen und Endverwendungen

Industrie/Sektor	Beispiel für spezifische Anwendungen	Schlüsselfunktionen des Stahls, die in dieser Anwendung genutzt werden	Grund für die Auswahl
Automobil	Motorenteile	Gute Bearbeitbarkeit, Schweißbarkeit	Kosteneffektiv, leicht zu formen
Maschinenbau	Wellen und Zahnräder	Moderate Festigkeit, Zähigkeit	Ausgewogenheit der Eigenschaften für dynamische Belastungen
Bau	Strukturelle Komponenten	Gute Formbarkeit, Schweißbarkeit	Geeignet für verschiedene Fertigungsmethoden

C10-Stahl wird in der Automobil- und Maschinenbauindustrie aufgrund seiner günstigen Kombination aus Eigenschaften weitverbreitet eingesetzt. Seine Bearbeitbarkeit und Schweißbarkeit machen ihn ideal für Komponenten, die genaue Fertigung und Montage erfordern.

Wichtige Überlegungen, Auswahlkriterien und weitere Erkenntnisse

Merkmal/Eigenschaft	C10-Stahl	AISI 1010	S235JR	Kurze Pro/Con oder Trade-off-Anmerkung
Schlüsselfunktion mechanischer Eigenschaften	Moderate Stärke	Niedrigere Stärke	Höhere Stärke	C10 bietet eine ausgewogene Kombination von Eigenschaften
Schlüsselaspekt der Korrosionsbeständigkeit	Ausreichende Beständigkeit	Ausreichende Beständigkeit	Gute Beständigkeit	S235JR ist besser für korrosive Umgebungen
Schweißbarkeit	Gut	Gut	Ausgezeichnet	Alle Grades sind schweißbar, aber S235JR hat bessere Leistung
Bearbeitbarkeit	Gut	Ausgezeichnet	Ausreichend	C10 ist einfacher zu bearbeiten als S235JR
Formbarkeit	Gut	Gut	Gut	Alle Grades sind für das Formen geeignet
Ungefährer relativer Preis	Moderat	Niedrig	Moderat	C10 ist kosteneffektiv für viele Anwendungen
Typische Verfügbarkeit	Hoch	Hoch	Hoch	Alle Grades sind weit verbreitet verfügbar

Bei der Auswahl von C10-Stahl sollten Überlegungen zu den spezifischen mechanischen Eigenschaften, die für die Anwendung erforderlich sind, der Korrosionsbeständigkeit und den Fertigungsmethoden berücksichtigt werden. C10-Stahl wird oft aufgrund seiner Kosteneffizienz und des Gleichgewichts der Eigenschaften gewählt, was ihn für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet macht. Seine Verfügbarkeit auf dem Markt erhöht seine Attraktivität für Ingenieure und Hersteller weiter.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass C10-Stahl eine vielseitige niedriglegierte Stahlsorte ist, die ein gutes Gleichgewicht zwischen Bearbeitbarkeit, Schweißbarkeit und mittlerer Festigkeit bietet, was ihn für verschiedene Ingenieuranwendungen geeignet macht. Seine Eigenschaften können durch Wärmebehandlung und Fertigungsprozesse angepasst werden, wodurch eine Vielzahl von Anwendungen in der Automobilindustrie, im Maschinenbau und im Bauwesen ermöglicht wird.