CHT 100 Stahl: Eigenschaften und Hauptanwendungen

CHT 100 Stahl ist eine Hochleistungsstahlsorte, die als mittelcarbonhaltiger legierter Stahl klassifiziert ist. Er besteht hauptsächlich aus Eisen, Kohlenstoff und verschiedenen Legierungselementen, die seine mechanischen Eigenschaften und die Gesamtleistung verbessern. Die wichtigsten Legierungselemente in CHT 100 sind Mangan, Chrom und Molybdän, die jeweils zur Festigkeit, Härte und Widerstandsfähigkeit gegen Verschleiß und Verformung des Stahls beitragen.

Umfassender Überblick

Die CHT 100 Stahlsorte ist bekannt für ihre hervorragende Kombination aus Festigkeit, Zähigkeit und Verschleißfestigkeit, was sie für eine Vielzahl von Ingenieuranwendungen geeignet macht. Der mittlere Kohlenstoffgehalt ermöglicht eine gute Härtbarkeit, die für das Erreichen der gewünschten mechanischen Eigenschaften durch Wärmebehandlungsprozesse entscheidend ist. Die Anwesenheit von Mangan verbessert die Härtbarkeit und Zugfestigkeit, während Chrom die Korrosionsbeständigkeit und Zähigkeit erhöht. Molybdän trägt zur Festigkeit des Stahls bei erhöhten Temperaturen bei und verbessert die Härtbarkeit.

Vorteile:
- Hohe Festigkeit und Zähigkeit: CHT 100 zeigt überlegene mechanische Eigenschaften und ist ideal für anspruchsvolle Anwendungen.
- Verschleißfestigkeit: Die Legierungselemente bieten eine hervorragende Verschleißfestigkeit, geeignet für Bauteile, die Reibung und Abrieb ausgesetzt sind.
- Vielseitige Anwendungen: Seine Eigenschaften erlauben den Einsatz in verschiedenen Bereichen, einschließlich Automobil, Bau und Fertigung.

Beschränkungen:
- Schweißprobleme: Der mittlere Kohlenstoffgehalt kann das Schweißen komplexer machen und erfordert eine sorgfältige Berücksichtigung von Füllmaterialien und Techniken.
- Kostenüberlegungen: Im Vergleich zu kohlenstoffärmeren Stählen kann CHT 100 aufgrund seiner Legierungselemente und Verarbeitungskosten teurer sein.

Historisch hat CHT 100 in Branchen, in denen Hochleistungswerkstoffe entscheidend sind, an Bedeutung gewonnen und sich als zuverlässige Wahl für Bauteile etabliert, die ein Gleichgewicht zwischen Festigkeit und Zähigkeit erfordern.

Alternative Namen, Standards und Äquivalente

Standardorganisation	Bezeichnung/ Klasse	Land/ Region des Ursprungs	Bemerkungen
UNS	G10400	USA	Nächster Äquivalent zu AISI 1045
AISI/SAE	1045	USA	Kleinere Zusammensetzungsunterschiede zu beachten
ASTM	A829	USA	Standard-Spezifikation für legierten Stahl
EN	1.0503	Europa	Äquivalent zu CHT 100 mit leichten Variationen
JIS	S45C	Japan	Ähnliche Eigenschaften, aber unterschiedliche Wärmebehandlungsempfehlungen

Die obige Tabelle hebt verschiedene Standards und Äquivalente für CHT 100 Stahl hervor. Bemerkenswerterweise teilen Stähle wie AISI 1045 und JIS S45C ähnliche mechanische Eigenschaften, können jedoch in spezifischen Legierungselementen oder Wärmebehandlungsprozessen variieren, was die Leistung in bestimmten Anwendungen beeinflussen kann.

Wichtige Eigenschaften

Chemische Zusammensetzung

Element (Symbol und Name)	Prozentsatzbereich (%)
C (Kohlenstoff)	0,40 - 0,50
Mn (Mangan)	0,60 - 0,90
Cr (Chrom)	0,15 - 0,30
Mo (Molybdän)	0,10 - 0,20
Si (Silizium)	0,15 - 0,40
P (Phosphor)	≤ 0,035
S (Schwefel)	≤ 0,035

Die wichtigsten Legierungselemente in CHT 100 Stahl spielen entscheidende Rollen bei der Definition seiner Eigenschaften. Kohlenstoff ist für das Erreichen von Härte und Festigkeit unerlässlich, während Mangan die Härtbarkeit und Zugfestigkeit verbessert. Chrom verbessert die Korrosionsbeständigkeit und Zähigkeit, und Molybdän erhöht die Festigkeit bei erhöhten Temperaturen, was den Stahl für hochbelastete Anwendungen geeignet macht.

Mechanische Eigenschaften

Eigenschaft	Zustand/Temperatur	Prüftemperatur	Typischer Wert/ Bereich (metrisch)	Typischer Wert/ Bereich (imperial)	Referenzstandard für Prüfmethode
Zugfestigkeit	Abgeschreckt & Vergütet	Raumtemperatur	850 - 1000 MPa	123 - 145 ksi	ASTM E8
Streckgrenze (0,2% Offset)	Abgeschreckt & Vergütet	Raumtemperatur	600 - 800 MPa	87 - 116 ksi	ASTM E8
Dehnung	Abgeschreckt & Vergütet	Raumtemperatur	15 - 20%	15 - 20%	ASTM E8
Härte (Rockwell C)	Abgeschreckt & Vergütet	Raumtemperatur	30 - 40 HRC	30 - 40 HRC	ASTM E18
Schlagfestigkeit (Charpy)	Abgeschreckt & Vergütet	-20°C (-4°F)	30 - 50 J	22 - 37 ft-lbf	ASTM E23

Die mechanischen Eigenschaften von CHT 100 Stahl machen ihn besonders geeignet für Anwendungen, die hohe Festigkeit und Zähigkeit erfordern. Die Zug- und Streckfestigkeiten zeigen seine Fähigkeit, signifikante Lasten zu tragen, während der Dehnungsprozentsatz seine Duktilität widerspiegelt, die eine Verformung ohne Bruch ermöglicht. Die Härtewerte deuten darauf hin, dass er effektiv gegen Verschleiß und Abrieb widerstandsfähig ist, was ihn ideal für Bauteile macht, die hohen Belastungen ausgesetzt sind.

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Zustand/Temperatur	Wert (metrisch)	Wert (imperial)
Dichte	-	7,85 g/cm³	0,284 lb/in³
Schmelzpunkt	-	1425 - 1540 °C	2600 - 2800 °F
Wärmeleitfähigkeit	20°C	45 W/m·K	31 BTU·in/h·ft²·°F
Speziell Wärmekapazität	20°C	0,46 kJ/kg·K	0,11 BTU/lb·°F
Elektrische Widerstandsfähigkeit	20°C	0,0000017 Ω·m	0,0000017 Ω·in
Wärmeausdehnungskoeffizient	20°C	11,5 x 10⁻⁶/K	6,4 x 10⁻⁶/°F

Die physikalischen Eigenschaften von CHT 100 Stahl sind für seine Anwendungen von Bedeutung. Die Dichte weist auf ein robustes Material hin, während der Schmelzpunkt auf eine gute thermische Stabilität hindeutet. Die Wärmeleitfähigkeit ist für Anwendungen, die Wärmeübertragung erfordern, entscheidend, und die spezifische Wärmekapazität spiegelt seine Fähigkeit wider, Wärme zu absorbieren. Die elektrische Widerstandsfähigkeit ist relativ niedrig, was ihn für Anwendungen geeignet macht, in denen elektrische Leitfähigkeit ein Faktor ist.

Korrosionsbeständigkeit

Korrosives Medium	Konzentration (%)	Temperatur (°C)	Widerstandsklassifizierung	Bemerkungen
Chloride	3-5	25	Ausreichend	Risiko von Lochfraß
Schwefelsäure	10	60	Schlecht	Nicht empfohlen
Natriumhydroxid	5	25	Gut	Moderater Widerstand
Atmosphärisch	-	-	Gut	Empfindlich gegenüber Rost

CHT 100 Stahl zeigt je nach Umgebung unterschiedliche Grade der Korrosionsbeständigkeit. In chloridreichen Umgebungen zeigt er eine ausreichende Beständigkeit, mit einem Risiko für Lochfraßkorrosion. Im Gegensatz dazu ist die Exposition gegenüber Schwefelsäure aufgrund der schlechten Beständigkeit nicht empfohlen, während er in alkalischen Bedingungen moderat gut abschneidet. Im Vergleich zu rostfreien Stählen ist die Korrosionsbeständigkeit von CHT 100 begrenzt, was ihn weniger geeignet für hochkorrosive Umgebungen macht.

Hitzebeständigkeit

Eigenschaft/Limit	Temperatur (°C)	Temperatur (°F)	Bemerkungen
Maximale kontinuierliche Betriebstemperatur	400	752	Geeignet für längere Exposition
Maximale intermittierende Betriebstemperatur	500	932	Nur kurzzeitige Exposition
Skalierungstemperatur	600	1112	Risiko von Oxidation über dieser Temperatur
Überlegungen zur Kriechfestigkeit	400	752	Beginnt bei erhöhten Temperaturen sich zu verschlechtern

Bei erhöhten Temperaturen behält CHT 100 Stahl seine Festigkeit und Zähigkeit bis zu etwa 400 °C (752 °F) für den kontinuierlichen Betrieb. Über dieser Temperatur steigt das Risiko von Oxidation und Skalierung, was die Integrität des Materials gefährden kann. Die Kriechfestigkeit wird bei Temperaturen über 400 °C zu einem Problem, was in Hochtemperatureinsätzen sorgfältige Überlegungen erforderlich macht.

Bearbeitungseigenschaften

Schweißeignung

Schweißprozess	Empfohlenes Füllmaterial (AWS-Klassifizierung)	Typisches Schutzgas/Flussmittel	Bemerkungen
MIG	ER70S-6	Argon + CO2	Vorglühen empfohlen
TIG	ER70S-2	Argon	Nachbehandlung des Schweißens kann erforderlich sein
Stabhülse	E7018	-	Erfordert sorgfältige Kontrolle, um Risse zu vermeiden

CHT 100 Stahl kann mit verschiedenen Verfahren geschweißt werden, erfordert jedoch sorgfältige Aufmerksamkeit für das Vorglühen und die nachträgliche Wärmebehandlung, um Risse aufgrund des mittleren Kohlenstoffgehalts zu vermeiden. Die Auswahl der Füllmaterialien ist entscheidend, um die Integrität der Naht zu gewährleisten. MIG- und TIG-Verfahren werden häufig eingesetzt, wobei spezifische Füllmaterialien empfohlen werden, um die Verträglichkeit und Leistung sicherzustellen.

Zerspanbarkeit

Zerspanungsparameter	CHT 100	AISI 1212	Bemerkungen/Tipps
Relativer Zerspanungsindex	60	100	CHT 100 ist weniger zerspanbar als AISI 1212
Typische Schnitttempo	30 m/min	50 m/min	Werkzeuge für optimale Leistung anpassen

CHT 100 Stahl hat einen Zerspanbarkeitsindex von etwa 60, was bedeutet, dass er weniger zerspanbar ist als einige andere Sorten wie AISI 1212. Optimale Schnittgeschwindigkeiten sollten basierend auf Werkzeugen und Zerspanungsbedingungen angepasst werden, um die besten Ergebnisse zu erzielen.

Formbarkeit

CHT 100 zeigt eine moderate Formbarkeit, was ihn für Kalt- und Warmbearbeitungsprozesse geeignet macht. Allerdings muss darauf geachtet werden, übermäßige Kaltverfestigung zu vermeiden, die zu Rissen führen kann. Die empfohlenen Biegeradien sollten eingehalten werden, insbesondere bei Kaltbearbeitungsanwendungen, um die Materialintegrität zu bewahren.

Wärmebehandlung

Behandlungsprozess	Temperaturbereich (°C)	Typische Haltezeit	Kühlmethode	Primärer Zweck / Erwartetes Ergebnis
Glühen	600 - 700	1 - 2 Stunden	Luft	Weichmachen, Verbesserung der Duktilität
Abschrecken	800 - 900	30 Minuten	Öl oder Wasser	Härten, Steigerung der Festigkeit
Vergüten	400 - 600	1 Stunde	Luft	Reduzierung der Sprödigkeit, Verbesserung der Zähigkeit

Wärmebehandlungsprozesse wie Glühen, Abschrecken und Vergüten sind entscheidend für die Optimierung der Eigenschaften von CHT 100 Stahl. Glühen macht das Material weich, während Abschrecken die Härte erhöht. Vergüten ist entscheidend, um die Sprödigkeit zu reduzieren und die Zähigkeit zu erhöhen, sodass der Stahl in verschiedenen Anwendungen effektiv performen kann.

Typische Anwendungen und Endverwendungen

Branche/Sektor	Beispiel für spezifische Anwendung	Schlüsselstahleigenschaften, die in dieser Anwendung genutzt werden	Grund für die Auswahl
Automobil	Zahnräder und Wellen	Hohe Festigkeit, Verschleißfestigkeit	Entscheidend für Haltbarkeit und Leistung
Bau	Strukturelle Komponenten	Zähigkeit, Schweißeignung	Kritisch für tragende Anwendungen
Fertigung	Werkzeuge und Formen	Härte, Verschleißfestigkeit	Notwendig für Langlebigkeit und Präzision

Im Automobilsektor wird CHT 100 häufig für Zahnräder und Wellen aufgrund seiner hohen Festigkeit und Verschleißfestigkeit eingesetzt. Im Bauwesen machen seine Zähigkeit und Schweißeignung ihn zu einem geeigneten Material für strukturelle Komponenten. Darüber hinaus profitieren Werkzeuge und Formen in der Fertigung von der Härte und Verschleißfestigkeit dieser Stahlsorte, um Langlebigkeit und Präzision in Produktionsprozessen sicherzustellen.

Wichtige Überlegungen, Auswahlkriterien und weitere Einblicke

Eigenschaft/Eigenschaft	CHT 100	AISI 1045	S45C	Kurze Pro-/Contra- oder Abwägungsnote
Wichtige mechanische Eigenschaft	Hohe Festigkeit	Mittlere Festigkeit	Mittlere Festigkeit	CHT 100 bietet überlegene Festigkeit
Wichtiger Korrosionsaspekt	Ausreichend	Schlecht	Ausreichend	CHT 100 ist in einigen Umgebungen besser
Schweißeignung	Moderat	Gut	Gut	CHT 100 erfordert sorgfältiges Schweißen
Zerspanbarkeit	Moderat	Gut	Gut	CHT 100 ist weniger zerspanbar
Formbarkeit	Moderat	Gut	Gut	CHT 100 hat Einschränkungen bei der Formgebung
Ungefähre relative Kosten	Höher	Moderat	Geringer	CHT 100 könnte teurer sein
Typische Verfügbarkeit	Moderat	Hoch	Hoch	CHT 100 könnte weniger leicht verfügbar sein

Bei der Auswahl von CHT 100 Stahl sind Überlegungen wie Kosten, Verfügbarkeit und spezifische mechanische Eigenschaften von entscheidender Bedeutung. Während er überlegene Festigkeit und Verschleißfestigkeit bietet, können die höheren Kosten und die moderate Zerspanbarkeit Entscheidungen zugunsten anderer Sorten wie AISI 1045 oder S45C beeinflussen, abhängig von den Anforderungen der Anwendung. Das Verständnis der Kompromisse zwischen diesen Stählen ist entscheidend, um Leistung und Kosteneffizienz in Ingenuranwendungen zu optimieren.