C70 Stahl: Eigenschaften und wichtige Anwendungsübersicht

C70-Stahl wird als mittelkohlenstoffhaltiger Stahl klassifiziert, der hauptsächlich aus Eisen mit einem Kohlenstoffgehalt von etwa 0,70% besteht. Diese Stahlgüte ist bekannt für ihr Gleichgewicht zwischen Festigkeit, Härte und Zähigkeit, was sie für verschiedene technische Anwendungen geeignet macht. Das Hauptlegierungselement im C70-Stahl ist Kohlenstoff, der seine mechanischen Eigenschaften erheblich beeinflusst. Das Vorhandensein von Kohlenstoff erhöht die Härte und Festigkeit des Stahls, während es auch seine Schweißbarkeit und Bearbeitbarkeit beeinflusst.

Umfassende Übersicht

C70-Stahl weist mehrere bedeutende Merkmale auf, die seine Leistung in verschiedenen Anwendungen definieren. Er hat ein gutes Gleichgewicht zwischen Festigkeit und Zähigkeit, was ihm erlaubt, mechanische Belastungen standzuhalten und gleichzeitig ein gewisses Maß an Flexibilität zu bewahren. Die Härte des Stahls kann durch Wärmebehandlungsprozesse erhöht werden, wodurch er sich für Anwendungen eignet, die Verschleißfestigkeit erfordern.

Vorteile von C70-Stahl:
- Hohe Festigkeit und Härte: Der Kohlenstoffgehalt sorgt für eine hervorragende Zugfestigkeit und Härte, was ihn ideal für Anwendungen macht, bei denen Verschleißfestigkeit entscheidend ist.
- Vielseitige Anwendungen: C70-Stahl kann in verschiedenen Branchen eingesetzt werden, einschließlich Automobil, Bau und Fertigung, aufgrund seiner günstigen mechanischen Eigenschaften.
- Kosteneffizienz: Im Vergleich zu höherlegierten Stählen bietet C70 ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis, was ihn zu einer attraktiven Option für viele Anwendungen macht.

Limitierungen von C70-Stahl:
- Schweißbarkeit: Der höhere Kohlenstoffgehalt kann zu Herausforderungen beim Schweißen führen, sodass spezielle Techniken und Füllmaterialien erforderlich sind, um Rissbildung zu vermeiden.
- Niedrigere Zähigkeit: Obwohl er gute Festigkeit aufweist, ist die Zähigkeit von C70-Stahl geringer als die von niedriglegierten Stählen, was seine Verwendung in Anwendungen, die umfangreiche Verformungen erfordern, einschränken kann.
- Korrosionsbeständigkeit: C70-Stahl hat keine inhärente Korrosionsbeständigkeit, was in bestimmten Umgebungen Schutzbeschichtungen erforderlich machen kann.

Historisch wurde C70-Stahl weit verbreitet in der Herstellung von Federn, Schrauben und anderen Komponenten verwendet, die hohe Festigkeit und Härte erfordern. Seine Marktposition bleibt stark aufgrund seiner Vielseitigkeit und Kosteneffizienz.

Alternative Namen, Standards und Äquivalente

Standard-Organisation	Bezeichnung/Grad	Land/Region Herkunft	Bemerkungen/Hinweise
UNS	C70	USA	Nächste Entsprechung zu AISI 1070
AISI/SAE	1070	USA	Ähnliche Eigenschaften, geringfügige Zusammensetzungsunterschiede
ASTM	A108	USA	Standard-Spezifikation für kaltgefertigte Vergütungsstahlstäbe
EN	C70	Europa	Entsprechend EN 10083-2 C70
DIN	1.0503	Deutschland	Vergleichbar mit C70, mit leichten Variationen in der Zusammensetzung
JIS	S45C	Japan	Ähnlicher Grad mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften
GB	Q345B	China	Niedrigerer Kohlenstoffgehalt, unterschiedliche Anwendungen

Die obige Tabelle hebt verschiedene Standards und Äquivalente für C70-Stahl hervor. Es ist wichtig zu beachten, dass obwohl diese Grade als gleichwertig betrachtet werden können, subtile Unterschiede in der Zusammensetzung und den mechanischen Eigenschaften die Leistung in spezifischen Anwendungen erheblich beeinflussen können. Beispielsweise teilen sich AISI 1070 und C70 ähnliche Eigenschaften, allerdings können die spezifischen Wärmebehandlungs- und Verarbeitungsmethoden zu Abweichungen in Härte und Festigkeit führen.

Wichtige Eigenschaften

Chemische Zusammensetzung

Element (Symbol und Name)	Prozentsatzbereich (%)
C (Kohlenstoff)	0,65 - 0,75
Mn (Mangan)	0,60 - 0,90
Si (Silizium)	0,15 - 0,40
P (Phosphor)	≤ 0,04
S (Schwefel)	≤ 0,05

Das Hauptlegierungselement im C70-Stahl ist Kohlenstoff, der eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung seiner Härte und Festigkeit spielt. Mangan verbessert die Härtbarkeit und zementiert die Zähigkeit des Stahls, während Silizium zur Entgasung während der Stahlherstellung beiträgt. Die niedrigen Phosphor- und Schwefelwerte sind entscheidend für die Aufrechterhaltung der Zähigkeit und die Vermeidung von Sprödigkeit.

Mechanische Eigenschaften

Eigenschaft	Zustand/Temperatur	Testtemperatur	Typischer Wert/Bereich (metrisch)	Typischer Wert/Bereich (imperial)	Referenzstandard für Testmethode
Zugfestigkeit	Angeglüht	Raumtemperatur	600 - 800 MPa	87 - 116 ksi	ASTM E8
Streckgrenze (0,2% Offset)	Angeglüht	Raumtemperatur	350 - 500 MPa	51 - 73 ksi	ASTM E8
Dehnung	Angeglüht	Raumtemperatur	12 - 18%	12 - 18%	ASTM E8
Härte (Rockwell C)	Angeglüht	Raumtemperatur	20 - 30 HRC	20 - 30 HRC	ASTM E18
Schlagfestigkeit	Charpy-V-förmig	-20 °C	20 - 30 J	15 - 22 ft-lbf	ASTM E23

Die mechanischen Eigenschaften von C70-Stahl machen ihn geeignet für Anwendungen, die hohe Festigkeit und Härte erfordern. Die Zug- und Streckgrenzen zeigen seine Fähigkeit, signifikante Lasten zu tragen, während der Dehnungsprozentsatz seine Zähigkeit widerspiegelt. Die Härtewerte deuten darauf hin, dass C70 effektiv in Anwendungen eingesetzt werden kann, in denen Abriebfestigkeit wesentlich ist.

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/ft²·h·°F
Spezifische Wärmekapazität	Raumtemperatur	0,46 kJ/kg·K	0,11 BTU/lb·°F
Elektrische Widerstandsfähigkeit	Raumtemperatur	0,0000017 Ω·m	0,0000017 Ω·in

Die physikalischen Eigenschaften von C70-Stahl sind entscheidend für seine Leistung in verschiedenen Anwendungen. Die Dichte zeigt, dass es sich um ein relativ schweres Material handelt, was in Anwendungen, die Stabilität erfordern, vorteilhaft sein kann. Der Schmelzpunktbereich deutet auf eine gute thermische Stabilität hin, während die Wärmeleitfähigkeit seine Fähigkeit zur Wärmeableitung anzeigt, die in Hochtemperaturanwendungen wichtig ist.

Korrosionsbeständigkeit

Korrosives Medium	Konzentration (%)	Temperatur (°C)	Widerstandsklasse	Bemerkungen
Atmosphärisch	-	-	Ausreichend	Anfällig für Rost
Chloride	3-5	25-60	Schlecht	Risiko von Grubenkorrosion
Äuren	10-20	20-40	Schlecht	Nicht empfohlen
Alkalisch	5-10	20-40	Ausreichend	Mittlere Beständigkeit
Organische Stoffe	-	-	Gut	Allgemein beständig

C70-Stahl zeigt eine moderate Korrosionsbeständigkeit, die ihn für bestimmte Umgebungen geeignet macht, aber in aggressiveren Bedingungen sind Schutzmaßnahmen erforderlich. Seine Anfälligkeit für Rost in atmosphärischen Bedingungen erfordert Schutzbeschichtungen oder -behandlungen. In chloridreichen Umgebungen, wie marinen Anwendungen, ist C70-Stahl einem Risiko von Grubenkorrosion ausgesetzt, was seine strukturelle Integrität erheblich gefährden kann.

Im Vergleich zu anderen Stahlgüten wie rostfreien Stählen (z. B. AISI 304) ist die Korrosionsbeständigkeit von C70-Stahl erheblich geringer. Rostfreie Stähle bieten eine verbesserte Beständigkeit gegen ein breiteres Spektrum korrosiver Medien, was sie besser für Anwendungen in rauen Umgebungen geeignet macht. Dennoch könnten die Kosteneffizienz und die mechanischen Eigenschaften von C70 Stahl ihn in weniger korrosiven Umgebungen zur bevorzugten Wahl machen.

Hitzebeständigkeit

Eigenschaft/Grenze	Temperatur (°C)	Temperatur (°F)	Bemerkungen
Maximale Dauerbetriebstemperatur	400 °C	752 °F	Geeignet für moderate Temperaturen
Maximale intermittierende Betriebstemperatur	450 °C	842 °F	Nur für kurzfristige Exposition
Skalierungstemperatur	600 °C	1112 °F	Risiko der Oxidation über dieser Temperatur
Überlegungen zur Kriechfestigkeit	300 °C	572 °F	Beginnt, an Festigkeit zu verlieren

C70-Stahl behält seine mechanischen Eigenschaften bei erhöhten Temperaturen, was ihn für Anwendungen geeignet macht, die mäßiger Hitzebestrahlung ausgesetzt sind. Allerdings erhöht sich das Risiko von Oxidation und Skalierung über bestimmte Temperaturgrenzen, was seine Leistung beeinträchtigen kann. Die Überlegungen zur Kriechfestigkeit zeigen, dass C70 zwar hohen Temperaturen standhalten kann, langfristige Exposition jedoch zu Deformation unter Last führen kann.

Bearbeitungseigenschaften

Schweißbarkeit

Schweißverfahren	Empfohlene Füllmetalle (AWS-Klassifikation)	Typisches Schutzgas/Flussmittel	Bemerkungen
MIG	ER70S-6	Argon + CO2	Vorgeschlagene Vorwärmung
TIG	ER70S-2	Argon	Erfordert sorgfältige Kontrolle
Elektrode	E7018	-	Nach dem Schweißen ist eine Wärmebehandlung erforderlich

C70-Stahl stellt beim Schweißen aufgrund seines höheren Kohlenstoffgehalts Herausforderungen dar, die zu Rissen führen können, wenn sie nicht richtig gemanagt werden. Eine Vorwärmung vor dem Schweißen und die Verwendung geeigneter Füllmaterialien können diese Risiken mindern. Eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen ist oft erforderlich, um Restspannungen abzubauen und die Zähigkeit zu verbessern.

Bearbeitbarkeit

Bearbeitungsparameter	C70-Stahl	AISI 1212	Hinweise/Tipps
Relativer Bearbeitungsindex	60%	100%	C70 ist schwieriger zu bearbeiten
Typische Schnittgeschwindigkeit (Drehen)	30 m/min	60 m/min	Schneidwerkzeuge scharf halten und das richtige Kühlmittel verwenden

C70-Stahl hat im Vergleich zu Maßstäben wie AISI 1212 eine niedrigere Bearbeitbarkeit. Dies kann zu erhöhtem Werkzeugverschleiß und längeren Bearbeitungszeiten führen. Optimale Bedingungen, wie die Verwendung scharfer Werkzeuge und angemessener Schnittgeschwindigkeiten, sind entscheidend, um die gewünschten Oberflächenqualitäten und Toleranzen zu erreichen.

Formbarkeit

C70-Stahl kann sowohl durch kalte als auch durch warme Prozesse geformt werden. Kaltes Formen ist machbar, kann jedoch zur Arbeitshärtung führen, was das Risiko von Rissbildung erhöhen kann. Warmformen wird bevorzugt für komplizierte Formen, da es das Risiko von Arbeitshärtung reduziert und eine bessere Kontrolle über die endgültigen Eigenschaften ermöglicht.

Wärmebehandlung

Behandlungsprozess	Temperaturbereich (°C)	Typische Haltezeit	Kühlmethode	Primärer Zweck / Erwartetes Ergebnis
Anlassen	600 - 700	1 - 2 Stunden	Luft	Verbesserung der Zähigkeit und Verringerung der Härte
Härte	800 - 900	30 Minuten	Öl oder Wasser	Erhöhung der Härte und Festigkeit
Rehärten	400 - 600	1 Stunde	Luft	Reduktion der Sprödigkeit und Verbesserung der Zähigkeit

Wärmebehandlungsprozesse beeinflussen die Mikrostruktur und Eigenschaften von C70-Stahl erheblich. Anlassen verbessert die Zähigkeit und verringert die Härte, wodurch es einfacher zu bearbeiten ist. Härten erhöht die Härte kann jedoch Sprödigkeit zur Folge haben, weshalb das Rehärten oft angewendet wird, um ein Gleichgewicht zwischen Härte und Zähigkeit zu erreichen.

Typische Anwendungen und Endverwendungen

Branche/Sektor	Spezielles Anwendungsbeispiel	Wichtige Stahleigenschaften, die in dieser Anwendung genutzt werden	Grund für die Auswahl
Automobil	Blattfedern	Hohe Festigkeit, Ermüdungsbeständigkeit	Für tragende Anwendungen erforderlich
Fertigung	Schneidwerkzeuge	Härte, Abriebfestigkeit	Wesentlich für Haltbarkeit und Leistung
Bau	Strukturelle Komponenten	Festigkeit, Zähigkeit	Für tragende Strukturen benötigt

C70-Stahl wird häufig in Anwendungen eingesetzt, in denen hohe Festigkeit und Abriebfestigkeit entscheidend sind. In der Automobilindustrie wird er oft für Blattfedern verwendet, da er wiederholtem Lasten standhalten kann. In der Fertigung wird C70 aufgrund seiner Härte und Haltbarkeit geschätzt.

Weitere Anwendungen sind:
- Schrauben und Befestigungen: Aufgrund seiner hohen Festigkeit.
- Maschinenteile: Wo Abriebfestigkeit erforderlich ist.
- Federherstellung: Für seine Fähigkeit, die Form unter Belastung beizubehalten.

Wichtige Überlegungen, Auswahlkriterien und weitere Einblicke

Eigenschaft/Eigenschaft	C70-Stahl	AISI 1045	AISI 4140	Kurze Pro-/Kontra- oder Trade-off-Notiz
Wichtige mechanische Eigenschaft	Hohe Festigkeit	Mittlere Festigkeit	Hohe Festigkeit	C70 bietet ein ausgewogenes Verhältnis von Kosten und Leistung
Wichtiger Korrosionsaspekt	Ausreichend	Ausreichend	Gut	C70 erfordert Schutzmaßnahmen in korrosiven Umgebungen
Schweißbarkeit	Herausfordernd	Moderat	Gut	C70 braucht sorgfältige Schweißtechniken
Bearbeitbarkeit	Moderat	Gut	Ausreichend	C70 ist schwieriger zu bearbeiten als 1045
Formbarkeit	Moderat	Gut	Ausreichend	C70 kann geformt werden, kann aber die Eigenschaften verschlechtern
Ungefähre relative Kosten	Moderat	Niedrig	Hoch	C70 ist kosteneffektiv für hochfeste Anwendungen
Typische Verfügbarkeit	Gewöhnlich	Gewöhnlich	Weniger häufig	C70 ist in verschiedenen Formen weit verbreitet

Bei der Auswahl von C70-Stahl für eine bestimmte Anwendung müssen mehrere Faktoren berücksichtigt werden, einschließlich mechanischer Eigenschaften, Korrosionsbeständigkeit und Bearbeitungsmerkmale. Während C70 ein gutes Verhältnis von Festigkeit zu Kosten bietet, können seine Einschränkungen in Schweißbarkeit und Korrosionsbeständigkeit eine sorgfältige Betrachtung der Anwendungsumgebung und der Verarbeitung Methoden erfordern.

Zusammenfassend ist C70-Stahl ein vielseitiger mittelkohlenstoffhaltiger Stahl, der hervorragende mechanische Eigenschaften für verschiedene Anwendungen bietet. Sein Gleichgewicht zwischen Festigkeit, Härte und Kosteneffizienz macht ihn zu einer beliebten Wahl in Branchen, die langlebige und zuverlässige Materialien benötigen. Es muss jedoch auf seine Einschränkungen, insbesondere in Bezug auf Schweißen und Korrosionsbeständigkeit, geachtet werden, um eine optimale Leistung in den vorgesehenen Anwendungen zu gewährleisten.