C60-Stahl: Eigenschaften und wichtige Anwendungsübersicht
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
C60-Stahl wird als mittellegierter Stahl mit mittlerem Kohlenstoff klassifiziert, der hauptsächlich aus Eisen mit einem Kohlenstoffgehalt von etwa 0,60 % besteht. Diese Stahlgüte ist bekannt für ihr ausgezeichnetes Gleichgewicht von Festigkeit, Härte und Verschleißfestigkeit, was sie für eine Vielzahl von Ingenieuranwendungen geeignet macht. Die wichtigsten Legierungselemente in C60-Stahl sind Kohlenstoff (C), Mangan (Mn) und Silizium (Si), die jeweils zu seinen Eigenschaften beitragen.
Umfassende Übersicht
C60-Stahl zeichnet sich durch seinen mittleren Kohlenstoffgehalt aus, der typischerweise zwischen 0,50 % und 0,70 % liegt. Diese Zusammensetzung ermöglicht eine gute Härtbarkeit und Festigkeit, was ihn zu einer beliebten Wahl für Anwendungen macht, die hohe Verschleißfestigkeit erfordern. Das Vorhandensein von Mangan verbessert seine Zähigkeit und Härtbarkeit, während Silizium zur verbesserten Entgasung während des Stahlerzeugungsprozesses beiträgt.
Die wesentlichen Eigenschaften von C60-Stahl umfassen:
- Hohe Festigkeit: Der Kohlenstoffgehalt sorgt für eine ausgezeichnete Zugfestigkeit, was ihn für tragende Anwendungen geeignet macht.
- Gute Härte: C60 kann wärmebehandelt werden, um hohe Härtegrade zu erreichen, was für verschleißfeste Komponenten von Vorteil ist.
- Moderate Zähigkeit: Während er gute Festigkeit bietet, ist die Zähigkeit moderat, was seine Verwendung in stark verformbaren Anwendungen einschränken kann.
Vorteile:
- Ausgezeichnete Verschleißfestigkeit, was ihn ideal für Komponenten wie Zahnräder, Wellen und Schneidwerkzeuge macht.
- Gute Bearbeitbarkeit bei ordnungsgemäßer Wärmebehandlung.
- Vielseitig einsetzbar in Anwendungen verschiedener Industrien, einschließlich Automobil- und Fertigungssektor.
Einschränkungen:
- Eingeschränkte Schweißbarkeit aufgrund seines Kohlenstoffgehalts, was zu Rissen führen kann, wenn er nicht richtig behandelt wird.
- Moderate Korrosionsbeständigkeit, die in bestimmten Umgebungen Schutzbeschichtungen erfordert.
C60-Stahl nimmt aufgrund seines Eigenschaftsgefüges eine bedeutende Stellung im Markt ein und wird häufig bei der Herstellung mechanischer Komponenten eingesetzt, insbesondere im Automobilsektor.
Alternative Namen, Standards und Äquivalente
| Normierungsorganisation | Bezeichnung/Grad | Land/Region des Ursprungs | Hinweise/Bemerkungen |
|---|---|---|---|
| UNS | G10600 | USA | Nächste Entsprechung zu C60 |
| AISI/SAE | 1060 | USA | Kleinere zusammensetzende Unterschiede |
| EN | C60 | Europa | In europäischen Standards häufig verwendet |
| DIN | 1.0601 | Deutschland | Entspricht C60 mit leichten Abweichungen |
| JIS | S58C | Japan | Ähnliche Eigenschaften, aber unterschiedliche Anwendungen |
| ISO | C60 | International | Standardbezeichnung für Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt |
Die Unterschiede zwischen diesen Güten liegen oft in ihren spezifischen Legierungselementen und mechanischen Eigenschaften, die deren Leistung in spezifischen Anwendungen beeinflussen können. Während G10600 und 1060 sehr ähnlich sind, kann das Vorhandensein zusätzlicher Elemente in C60 seine Härtbarkeit verbessern.
Wesentliche Eigenschaften
Chemische Zusammensetzung
| Element (Symbol und Name) | Prozentsatzbereich (%) |
|---|---|
| C (Kohlenstoff) | 0,58 - 0,65 |
| Mn (Mangan) | 0,60 - 0,90 |
| Si (Silizium) | 0,15 - 0,40 |
| P (Phosphor) | ≤ 0,035 |
| S (Schwefel) | ≤ 0,035 |
Die Hauptrolle der Schlüssellegierungselemente in C60-Stahl umfasst:
- Kohlenstoff (C): Erhöht die Härte und Festigkeit durch die Bildung von Zementit während der Wärmebehandlung.
- Mangan (Mn): Erhöht die Zähigkeit und Härtbarkeit und ermöglicht eine bessere Leistung unter Druck.
- Silizium (Si): Verbessert die Entgasung und trägt zur Gesamtfestigkeit bei.
Mechanische Eigenschaften
| Eigenschaft | Zustand/Temperatur | Testtemperatur | Typischer Wert/Bereich (metrisch) | Typischer Wert/Bereich (imperial) | Referenzstandard für Testmethode |
|---|---|---|---|---|---|
| Zugfestigkeit | Abgeschreckt & Anlasst | Raumtemperatur | 600 - 800 MPa | 87 - 116 ksi | ASTM E8 |
| Streckgrenze (0,2 %-Offset) | Abgeschreckt & Anlasst | Raumtemperatur | 400 - 600 MPa | 58 - 87 ksi | ASTM E8 |
| Bruchdehnung | Abgeschreckt & Anlasst | Raumtemperatur | 10 - 15 % | 10 - 15 % | ASTM E8 |
| Härte (HRC) | Abgeschreckt & Anlasst | Raumtemperatur | 50 - 60 HRC | 50 - 60 HRC | ASTM E18 |
| Schlagzähigkeit | Charpy-V-Naht | -20 °C | 20 - 30 J | 15 - 22 ft-lbf | ASTM E23 |
Die Kombination dieser mechanischen Eigenschaften macht C60-Stahl für Anwendungen geeignet, die hohe Festigkeit und Verschleißfestigkeit erfordern, wie Zahnräder und Wellen. Seine Fähigkeit, die Integrität unter mechanischer Belastung zu erhalten, ist entscheidend für tragende Anwendungen.
Physikalische Eigenschaften
| Eigenschaft | Zustand/Temperatur | Wert (metrisch) | Wert (imperial) |
|---|---|---|---|
| Dichte | Raumtemperatur | 7,85 g/cm³ | 0,284 lb/in³ |
| Schmelzpunkt | - | 1425 - 1540 °C | 2600 - 2800 °F |
| Wärmeleitfähigkeit | Raumtemperatur | 50 W/m·K | 34,5 BTU·in/h·ft²·°F |
| Spezifische Wärmekapazität | Raumtemperatur | 0,46 kJ/kg·K | 0,11 BTU/lb·°F |
| Elektrischer Widerstand | Raumtemperatur | 0,0000017 Ω·m | 0,0000017 Ω·in |
| Wärmeausdehnungskoeffizient | Raumtemperatur | 11,5 × 10⁻⁶/K | 6,4 × 10⁻⁶/°F |
Die praktische Bedeutung der Dichte und des Schmelzpunkts von C60-Stahl ist entscheidend für Anwendungen, die hohe Temperaturbedingungen betreffen, wie Automobilkomponenten, die erheblichen thermischen Stress erfahren. Die Wärmeleitfähigkeit zeigt ihre Fähigkeit zur Wärmeableitung, was entscheidend ist, um eine Überhitzung in mechanischen Systemen zu verhindern.
Korrosionsbeständigkeit
| Korrosives Medium | Konzentration (%) | Temperatur (°C/°F) | Widerstandsbewertung | Bemerkungen |
|---|---|---|---|---|
| Atmosphärisch | - | - | Ausreichend | Suszeptibel für Rost |
| Chloride | 3-5 | 20-60 °C (68-140 °F) | Schlecht | Risiko von Lochkorrosion |
| Säuren | 1-10 | 20-40 °C (68-104 °F) | Schlecht | Nicht empfohlen |
| Alkalien | 1-10 | 20-60 °C (68-140 °F) | Ausreichend | Moderate Beständigkeit |
C60-Stahl zeigt eine moderate Korrosionsbeständigkeit, insbesondere unter atmosphärischen Bedingungen. Er ist jedoch anfällig für Lochkorrosion in Chloridumgebungen und sollte in säurehaltigen Bedingungen ohne Schutzbeschichtungen nicht verwendet werden. Im Vergleich zu rostfreien Stählen, wie AISI 304, ist die Korrosionsbeständigkeit von C60 deutlich geringer, was ihn weniger geeignet für Anwendungen in rauen Umgebungen macht.
Hitzebeständigkeit
| Eigenschaft/Grenze | Temperatur (°C) | Temperatur (°F) | Bemerkungen |
|---|---|---|---|
| Maximale kontinuierliche Betriebstemperatur | 400 °C | 752 °F | Geeignet für längere Exposition |
| Maximale intermittierende Betriebstemperatur | 500 °C | 932 °F | Nur kurzfristige Exposition |
| Skalierungstemperatur | 600 °C | 1112 °F | Risiko der Oxidation über dieser Temperatur |
C60-Stahl zeigt bei erhöhten Temperaturen eine gute Leistung und erhält seine mechanischen Eigenschaften bis etwa 400 °C. Über dieser Temperatur kann jedoch Oxidation auftreten, was zu einer Degradierung des Materials führt. Dies macht ihn geeignet für Anwendungen, die intermittierende hohe Temperaturen erfahren, erfordert jedoch eine sorgfältige Berücksichtigung bei kontinuierlicher Exposition.
Herstellungseigenschaften
Schweißbarkeit
| Schweißverfahren | Empfohlene Füllmetall (AWS-Klassifikation) | Typisches Schutzgas/Flussmittel | Bemerkungen |
|---|---|---|---|
| MIG | ER70S-6 | Argon + CO2 | Vorwärmen empfohlen |
| TIG | ER70S-2 | Argon | Erfordert Nachbehandlung nach dem Schweißen |
| Stab | E7018 | - | Nicht für dicke Abschnitte empfohlen |
C60-Stahl hat aufgrund seines mittleren Kohlenstoffgehalts eine begrenzte Schweißbarkeit, was zu Rissen führen kann, wenn er nicht ordnungsgemäß verwaltet wird. Vorwärmen vor dem Schweißen und eine Nachbehandlung nach dem Schweißen werden empfohlen, um Restspannungen zu lindern und die Qualität der Schweißnaht zu verbessern.
Bearbeitbarkeit
| Bearbeitungsparameter | C60-Stahl | AISI 1212 | Bemerkungen/Tipps |
|---|---|---|---|
| Relativer Bearbeitungsindex | 60 | 100 | Moderate Bearbeitbarkeit |
| Typische Schnittgeschwindigkeit (Drehen) | 40 m/min | 60 m/min | Hochgeschwindigkeit-Stahlwerkzeuge verwenden |
C60-Stahl bietet eine moderate Bearbeitbarkeit, die durch geeignete Wärmebehandlung verbessert werden kann. Optimale Schnittgeschwindigkeiten und Werkzeuge sollten ausgewählt werden, um Werkzeugsverschleiß zu minimieren und die gewünschten Oberflächenqualitäten zu erzielen.
Formbarkeit
C60-Stahl zeigt eine moderate Formbarkeit, was ihn für Kalt- und Warmformprozesse geeignet macht. Aufgrund seines höheren Kohlenstoffgehalts kann jedoch eine sorgfältige Handhabung erforderlich sein, um Risse während der Deformation zu vermeiden. Die empfohlenen Biegeradien sollten berücksichtigt werden, um ein Versagen während der Formvorgänge zu verhindern.
Wärmebehandlung
| Behandlungsprozess | Temperaturbereich (°C/°F) | Typische Haltezeit | Kühlmethode | Primärer Zweck / Erwünschtes Ergebnis |
|---|---|---|---|---|
| Glühen | 600 - 700 / 1112 - 1292 | 1 - 2 Stunden | Luft | Härte reduzieren, Zähigkeit verbessern |
| Abschrecken | 800 - 900 / 1472 - 1652 | 30 Minuten | Öl oder Wasser | Härte erhöhen |
| Anlassen | 400 - 600 / 752 - 1112 | 1 Stunde | Luft | Brittlichkeit reduzieren, Zähigkeit verbessern |
Die Wärmebehandlungsprozesse beeinflussen die Mikrostruktur von C60-Stahl erheblich. Abschrecken erhöht die Härte durch die Bildung von Martensit, während Anlassen hilft, Spannungen zu lindern und die Zähigkeit zu verbessern, was ihn für Hochbelastungsanwendungen geeignet macht.
Typische Anwendungen und Endverwendungen
| Industrie/Sektor | Beispiel für spezifische Anwendung | Wesentliche StahlEigenschaften, die für diese Anwendung genutzt werden | Grund für die Auswahl |
|---|---|---|---|
| Automobil | Zahnräder | Hohe Festigkeit, Verschleißfestigkeit | Für Haltbarkeit entscheidend |
| Fertigung | Wellen | Zähigkeit, Bearbeitbarkeit | Kritisch für Leistung |
| Werkzeugbau | Schneidwerkzeuge | Härte, Schnittfestigkeit | Notwendig für Effizienz |
Weitere Anwendungen umfassen:
- Kurbelwellen
- Achsen
- Befestigungen
C60-Stahl wird für diese Anwendungen aufgrund seines ausgezeichneten Gleichgewichts von Härte und Zähigkeit gewählt, was für Komponenten, die hohen mechanischen Belastungen und Verschleiß ausgesetzt sind, entscheidend ist.
Wichtige Überlegungen, Auswahlkriterien und weitere Erkenntnisse
| Merkmal/Eigenschaft | C60-Stahl | AISI 1045 | AISI 4140 | Kurze Pro/Contra oder Trade-off-Anmerkung |
|---|---|---|---|---|
| Schlüsselmechanische Eigenschaft | Hohe Festigkeit | Moderate Festigkeit | Hohe Zähigkeit | C60 bietet höhere Härte als 1045, aber niedrigere Zähigkeit als 4140 |
| Schlüsselkorrosionsaspekt | Moderate Beständigkeit | Moderate Beständigkeit | Gute Beständigkeit | C60 ist weniger beständig als 4140 in korrosiven Umgebungen |
| Schweißbarkeit | Begrenzt | Gut | Moderat | C60 erfordert sorgfältige Schweißpraktiken |
| Bearbeitbarkeit | Moderat | Gut | Moderat | C60 ist weniger bearbeitbar als 1045 |
| Formbarkeit | Moderat | Gut | Moderat | C60 kann unter extremen Formbedingungen rissig werden |
| Ungefähre relative Kosten | Moderat | Niedrig | Hoch | C60 ist kosteneffektiv für Hochleistungsanwendungen |
| Typische Verfügbarkeit | Gewöhnlich | Sehr gewöhnlich | Weniger gewöhnlich | C60 ist in verschiedenen Formen weit verbreitet verfügbar |
Bei der Auswahl von C60-Stahl sind Überlegungen wie Kosten-Nutzen, Verfügbarkeit und spezifische Anwendungsanforderungen entscheidend. Sein Eigenschaftsgefüge macht ihn für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet, muss jedoch hinsichtlich seiner Einschränkungen in der Schweißbarkeit und Korrosionsbeständigkeit sorgfältig anhand der Projektbedürfnisse bewertet werden.