DH36-Stahl: Eigenschaften und wichtige Anwendungen im Schiffbau

DH36-Stahl ist eine hochfeste Baustahlgüte, die hauptsächlich im Schiffbau und in maritimen Anwendungen verwendet wird. Er gehört zur Kategorie der niedriglegierten Stähle, die speziell entwickelt wurden, um die strengen Anforderungen der maritimen Umgebung zu erfüllen. Die wichtigsten Legierungselemente im DH36-Stahl sind Mangan, Kohlenstoff und Silizium, die zu seiner Gesamtheit an Festigkeit, Zähigkeit und Schweißbarkeit beitragen.

Umfassender Überblick

DH36-Stahl wird als Baustahlgüte klassifiziert, die sich aufgrund seiner hervorragenden mechanischen Eigenschaften und seiner Widerstandsfähigkeit gegenüber rauen maritimen Umgebungen besonders gut für den Schiffbau eignet. Der Stahl zeichnet sich durch seine hohe Streckgrenze, gute Duktilität und Zähigkeit aus, wodurch er ideal für den Bau von Rümpfen und anderen strukturellen Komponenten von Schiffen ist.

Die bedeutendsten Eigenschaften des DH36-Stahls umfassen:

• Hohe Festigkeit: DH36 weist eine minimale Streckgrenze von 355 MPa (51,5 ksi) und eine Zugfestigkeit im Bereich von 490 bis 620 MPa (71 bis 90 ksi) auf.
• Gute Zähigkeit: Er behält seine Zähigkeit auch bei niedrigen Temperaturen, was für maritime Anwendungen entscheidend ist.
• Schweißbarkeit: Der Stahl kann mit herkömmlichen Methoden leicht geschweißt werden, was für die Schiffbauprozesse von wesentlicher Bedeutung ist.

Vorteile (Pro):
- Hervorragende mechanische Eigenschaften, die die strukturelle Integrität unter dynamischen Lasten gewährleisten.
- Gute Widerstandsfähigkeit gegen Stoß- und Ermüdungsbelastungen, was ihn für hochbelastete Anwendungen geeignet macht.
- Günstige Schweißbarkeit ermöglicht eine effiziente Fertigung und Reparatur.

Beschränkungen (Contra):
- Begrenzte Korrosionsbeständigkeit im Vergleich zu höher legierten rostfreien Stählen, was den Einsatz von Schutzbeschichtungen in bestimmten Umgebungen erforderlich macht.
- Nicht geeignet für Anwendungen, die extreme Korrosionsbeständigkeit oder Hochtemperatur-Leistung erfordern.

Historisch gesehen hat DH36-Stahl eine wichtige Rolle in der Schiffbauindustrie gespielt, indem er ein zuverlässiges Material für den Bau von Schiffen bereitstellt, die den Herausforderungen des Meeres standhalten müssen.

Alternative Namen, Standards und Entsprechungen

Normierungsorganisation	Bezeichnung/Grad	Land/Region der Herkunft	Hinweise/Anmerkungen
ASTM	DH36	USA	Häufig im Schiffbau verwendet
EN	S355G3	Europa	Nächste Entsprechung mit geringfügigen Zusammensetzungsunterschieden
JIS	SM490A	Japan	Ähnliche Eigenschaften, aber unterschiedliche Standards
ISO	6300-36	International	Allgemeine Entsprechung für strukturelle Anwendungen

Die obige Tabelle hebt verschiedene Standards und Entsprechungen für DH36-Stahl hervor. Es ist zu beachten, dass S355G3 und SM490A oft als gleichwertig betrachtet werden, sie jedoch leichte Unterschiede in der chemischen Zusammensetzung und den mechanischen Eigenschaften aufweisen können, die die Leistung in bestimmten Anwendungen beeinflussen könnten.

Schlüssel Eigenschaften

Chemische Zusammensetzung

Element (Symbol und Name)	Prozentsatzbereich (%)
C (Kohlenstoff)	0,14 - 0,20
Mn (Mangan)	0,90 - 1,60
Si (Silizium)	0,10 - 0,50
P (Phosphor)	≤ 0,025
S (Schwefel)	≤ 0,010
Al (Aluminium)	≤ 0,10

Die wichtigsten Legierungselemente im DH36-Stahl spielen entscheidende Rollen:
- Kohlenstoff (C): Erhöht die Festigkeit und Härte, kann jedoch die Duktilität verringern.
- Mangan (Mn): Erhöht die Härte und Zähigkeit und verbessert die Leistung des Stahls in Niedertemperaturumgebungen.
- Silizium (Si): Verbessert die Entgasung während der Stahlherstellung und trägt zur Festigkeit bei.

Mechanische Eigenschaften

Eigenschaft	Zustand/Temperatur	Prüftemperatur	Typischer Wert/Bereich (metrisch)	Typischer Wert/Bereich (imperial)	Referenzstandard für Prüfmethoden
Streckgrenze (0,2% Versatz)	Normalisiert	Raumtemperatur	355 MPa	51,5 ksi	ASTM E8
Zugfestigkeit	Normalisiert	Raumtemperatur	490 - 620 MPa	71 - 90 ksi	ASTM E8
Dehnung	Normalisiert	Raumtemperatur	≥ 21%	≥ 21%	ASTM E8
Querschnittsreduktion	Normalisiert	Raumtemperatur	≥ 30%	≥ 30%	ASTM E8
Härte (Brinell)	Normalisiert	Raumtemperatur	170 - 210 HB	170 - 210 HB	ASTM E10
Schlagfestigkeit	Charpy-V-Kerbe	-20°C (-4°F)	≥ 27 J	≥ 20 ft-lbf	ASTM E23

Die mechanischen Eigenschaften des DH36-Stahls machen ihn geeignet für Anwendungen, die hohe Festigkeit und Zähigkeit erfordern, insbesondere in maritimen Umgebungen, in denen die strukturelle Integrität entscheidend ist.

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Zustand/Terperature	Wert (metrisch)	Wert (imperial)
Dichte	Raumtemperatur	7,85 g/cm³	0,284 lb/in³
Schmelzpunkt	-	1420 - 1460 °C	2590 - 2660 °F
Wärmeleitfähigkeit	Raumtemperatur	50 W/m·K	34,5 BTU·in/h·ft²·°F
Spezifische Wärmefähigkeit	Raumtemperatur	460 J/kg·K	0,11 BTU/lb·°F
Elektrische Leitfähigkeit	Raumtemperatur	0,0000017 Ω·m	0,0000017 Ω·ft

Schlüssige physikalische Eigenschaften wie Dichte und Schmelzpunkt sind bedeutend für Anwendungen, die hohe Temperaturen und Strukturlasten betreffen. Die Wärmeleitfähigkeit zeigt, wie gut das Material Wärme abführen kann, was entscheidend ist, um eine Überhitzung in maritimen Motoren zu verhindern.

Korrosionsbeständigkeit

Korridierendes Mittel	Konzentation (%)	Temperatur (°C/°F)	Beständigkeitsbewertung	Hinweise
Meersalzlösung	3,5%	25°C / 77°F	Befriedigend	Risiko von Lochfraß
Schwefelsäure	10%	25°C / 77°F	Schlecht	Nicht empfohlen
Chloride	5%	25°C / 77°F	Befriedigend	Empfindlich gegenüber Spannungsrisskorrosion

DH36-Stahl zeigt eine moderate Korrosionsbeständigkeit, insbesondere in maritimen Umgebungen. Obwohl er in Meersalzlösung angemessen funktioniert, ist er anfällig für Lochfraß und Spannungsrisskorrosion in Anwesenheit von Chloriden. Im Vergleich zu höher legierten rostfreien Stählen erfordert DH36 Schutzbeschichtungen oder kathodischen Schutz, um seine Lebensdauer in korrosiven Umgebungen zu erhöhen.

Hitzebeständigkeit

Eigenschaft/Grenze	Temperatur (°C)	Temperatur (°F)	Bemerkungen
Maximale Dauerbetriebstemperatur	250°C	482°F	Geeignet für strukturelle Anwendungen
Maximale intermittierende Betriebstemperatur	300°C	572°F	Nur kurzzeitige Exposition
Skalierungstemperatur	500°C	932°F	Risiko von Oxidation über dieser Temperatur

Bei erhöhten Temperaturen behält DH36-Stahl seine strukturelle Integrität bis etwa 250°C (482°F) bei. Jenseits dieser Grenze erhöht sich das Risiko von Oxidation und Skalierung, was die Leistung des Materials in Hochtemperaturanwendungen beeinträchtigen kann.

Fertigungs Eigenschaften

Schweißbarkeit

Schweißprozess	Empfohlene Zusatzmetall (AWS-Klassifizierung)	Typisches Schutzgas/Flussmittel	Hinweise
SMAW	E7018	Argon/CO2	Vorwärmung empfohlen
GMAW	ER70S-6	Argon/CO2	Gute Durchdringung
FCAW	E71T-1	CO2	Geeignet für dickere Abschnitte

DH36-Stahl ist sehr schweißbar, was ihn ideal für Anwendungen im Schiffbau macht. Vorwärmung wird oft empfohlen, um das Risiko von Rissen, insbesondere in dickeren Abschnitten, zu minimieren. Die Wahl des Zusatzmetalls kann die Qualität der Schweißnaht und die Gesamtleistung der Struktur erheblich beeinflussen.

Zerspanbarkeit

Zerspanungsparameter	DH36-Stahl	AISI 1212	Hinweise/Tipps
Relativer Zerspanbarkeitsindex	60%	100%	Moderate Zerspanbarkeit
Typische Schnittgeschwindigkeit (Drehen)	30 m/min	60 m/min	Verwenden Sie scharfe Werkzeuge und Kühlmittel

DH36-Stahl hat eine moderate Zerspanbarkeit, die durch richtige Werkzeuge und Schnittbedingungen verbessert werden kann. Es ist entscheidend, scharfe Werkzeuge und eine angemessene Kühlung zu verwenden, um das Verfestigen des Werkstoffs und den Werkzeugverschleiß zu verhindern.

Formbarkeit

DH36-Stahl zeigt gute Formbarkeit, die kalte und heiße Umformverfahren ermöglicht. Das Material kann gebogen und geformt werden, ohne dass ein signifikantes Risiko von Rissen besteht, obwohl darauf geachtet werden muss, übermäßige Verfestigung zu vermeiden. Typische Biegeradien sollten basierend auf der Dicke des Materials und dem spezifischen verwendeten Umformverfahren bestimmt werden.

Wärmebehandlung

Behandlungsprozess	Temperaturbereich (°C/°F)	Typische Haltezeit	Kühlmethode	Hauptzweck / Erwartetes Ergebnis
Normalisieren	900 - 950 °C / 1652 - 1742 °F	1 - 2 Stunden	Luft	Verfeinerung der Kristallstruktur
Härten	850 - 900 °C / 1562 - 1652 °F	1 Stunde	Wasser/Öl	Erhöhung der Härte
Anlassen	500 - 600 °C / 932 - 1112 °F	1 Stunde	Luft	Reduzierung der Sprödigkeit

Wärmebehandlungsprozesse wie Normalisieren, Härten und Anlassen sind entscheidend für die Optimierung der mechanischen Eigenschaften von DH36-Stahl. Das Normalisieren verfeinert die Kristallstruktur, während das Härten die Härte erhöht. Das Anlassen ist erforderlich, um die Sprödigkeit zu reduzieren und die Zähigkeit zu erhöhen, insbesondere für Anwendungen, die dynamischen Lasten ausgesetzt sind.

Typische Anwendungen und Endverwendungen

Industrie/Sektor	Beispiel spezifischer Anwendungen	Wichtige Stahleigenschaften, die in dieser Anwendung genutzt werden	Grund für die Auswahl
Schiffbau	Frachtschiffe	Hohe Festigkeit, Zähigkeit, Schweißbarkeit	Strukturelle Integrität unter dynamischen Lasten
Offshore-Strukturen	Ölplattformen	Korrosionsbeständigkeit, Festigkeit	Haltbarkeit in rauen Umgebungen
Marine Technik	U-Boote	Niedrigtemperaturzähigkeit, Schweißbarkeit	Sicherheit und strukturelle Leistung

Weitere Anwendungen von DH36-Stahl umfassen:
- Marinefahrzeuge: Verwendung im Bau verschiedener Schiffe und Boote.
- Schwimmende Strukturen: Verwendung in Plattformen und Docks.
- Schweres Gerät: Verwendet in Komponenten, die hohe Festigkeit und Haltbarkeit erfordern.

Die Auswahl von DH36-Stahl für diese Anwendungen beruht hauptsächlich auf seinen ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften und seiner Fähigkeit, rauen maritimen Bedingungen standzuhalten.

Wichtige Überlegungen, Auswahlkriterien und weitere Einblicke

Merkmal/Eigenschaft	DH36-Stahl	S355G3	SM490A	Kurze Pro/Contra oder Handelsnote
Streckgrenze	355 MPa	355 MPa	345 MPa	Ähnliche Festigkeitsniveaus
Korrosionsbeständigkeit	Befriedigend	Gut	Befriedigend	S355G3 bietet bessere Beständigkeit
Schweißbarkeit	Ausgezeichnet	Gut	Gut	Alle Grades sind schweißbar
Zerspanbarkeit	Moderat	Gut	Gut	DH36 könnte mehr Aufwand erfordern
Formbarkeit	Gut	Gut	Gut	Alle Grades sind formbar
Ungefähre relative Kosten	Moderat	Moderat	Moderat	Kosten sind über die Grades ähnlich
Typische Verfügbarkeit	Hoch	Moderat	Moderat	DH36 ist weit verbreitet erhältlich

Bei der Auswahl von DH36-Stahl sind Überlegungen wie Kosten-Nutzen, Verfügbarkeit und spezifische Leistungsanforderungen wichtig. Während DH36 hervorragende mechanische Eigenschaften bietet, könnte seine Korrosionsbeständigkeit für alle Anwendungen, insbesondere in stark korrosiven Umgebungen, nicht ausreichend sein. In solchen Fällen könnten alternative Grades wie S355G3 oder höher legierte Stähle geeigneter sein.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass DH36-Stahl ein vielseitiges und robustes Material ideal für Schiffbau und maritimen Anwendungen ist. Seine Kombination aus Festigkeit, Zähigkeit und Schweißbarkeit macht ihn zur bevorzugten Wahl, obwohl eine sorgfältige Berücksichtigung seiner Einschränkungen und Umweltfaktoren für optimale Leistung entscheidend ist.