S350-Stahl: Eigenschaften und wichtige Anwendungsübersicht

S350-Stahl ist ein Baustahl, der unter die Kategorie der mittelkohlenstofflegierten Stähle fällt. Er zeichnet sich hauptsächlich durch seine ausgewogene Zusammensetzung von Kohlenstoff, Mangan und anderen Legierungselementen aus, die zu seinen mechanischen Eigenschaften und der Vielseitigkeit in der Anwendung im Ingenieurwesen beitragen. Die Hauptlegierungselemente im S350-Stahl sind Kohlenstoff (C), Mangan (Mn) und Silizium (Si), mit typischen Zusammensetzungen, die seine Festigkeit, Verformbarkeit und Schweißbarkeit verbessern.

Umfassender Überblick

S350-Stahl wird als mittelkohlenstoffhaltiger Baustahl klassifiziert, der typischerweise etwa 0,25 % bis 0,35 % Kohlenstoff enthält. Diese Zusammensetzung bietet ein gutes Gleichgewicht zwischen Festigkeit und Verformbarkeit, was ihn für verschiedene Bauanwendungen geeignet macht. Das Vorhandensein von Mangan verbessert die Härte und die Zähigkeit, während Silizium zur Entgasung während der Stahlerzeugung beiträgt und die Festigkeit bei erhöhten Temperaturen verbessern kann.

Die wesentlichen Eigenschaften von S350-Stahl sind:

• Hohe Festigkeit: Bietet ausgezeichnete Zug- und Streckgrenzen, wodurch er sich für tragende Anwendungen eignet.
• Gute Verformbarkeit: Ermöglicht Verformung ohne Bruch, was in strukturellen Anwendungen kritisch ist.
• Schweißbarkeit: Kann mit Standardverfahren geschweißt werden, was ihn vielseitig für Bau- und Fertigungsprozesse macht.
• Bearbeitbarkeit: Im Allgemeinen gut, obwohl möglicherweise spezifische Werkzeuge und Bedingungen für optimale Ergebnisse erforderlich sind.

Vorteile (Pro):
- Hervorragende mechanische Eigenschaften für strukturelle Integrität.
- Vielseitig für verschiedene Anwendungen, einschließlich Bau und Fertigung.
- Kosteneffektiv im Vergleich zu höherlegierten Stählen.

Beschränkungen (Contra):
- Mäßige Korrosionsbeständigkeit, die in rauen Umgebungen Schutzbeschichtungen erfordert.
- Nicht für extrem hochtemperaturige Anwendungen ohne angemessene Behandlung geeignet.

S350-Stahl hat aufgrund seines ausgewogenen Eigenschafts- und Kostenverhältnis eine bedeutende Stellung auf dem Markt, was ihn zu einer beliebten Wahl im Bauwesen, im Automobilsektor und in der Fertigung macht.

Alternativnamen, Standards und Äquivalente

Standardorganisation	Bezeichnung/Grad	Land/Region der Herkunft	Hinweise/Bemerkungen
UNS	S35000	USA	Nächste Entsprechung zu EN 10025 S355
ASTM	A572 Grad 50	USA	Ähnliche Eigenschaften, oft austauschbar verwendet
EN	S355	Europa	Kleinere compositional Unterschiede; weit verbreitet in Europa
DIN	St52-3	Deutschland	Vergleichbar in der Festigkeit, kann jedoch in der Zähigkeit abweichen
JIS	SM490	Japan	Ähnliche Anwendungen, aber mit unterschiedlichen Standards

Die obige Tabelle hebt verschiedene Standards und Äquivalente für S350-Stahl hervor. Obwohl diese Grade in vielen Anwendungen als gleichwertig betrachtet werden können, können subtile Unterschiede in der Zusammensetzung und den mechanischen Eigenschaften die Leistung beeinträchtigen. Beispielsweise kann S355-Stahl eine leicht höhere Streckgrenze bieten, während St52-3 eine bessere Zähigkeit bei niedrigen Temperaturen aufweisen kann.

Schlüssel-Eigenschaften

Chemische Zusammensetzung

Element (Symbol und Name)	Prozentsatzbereich (%)
C (Kohlenstoff)	0,25 - 0,35
Mn (Mangan)	1,0 - 1,5
Si (Silizium)	0,15 - 0,40
P (Phosphor)	≤ 0,035
S (Schwefel)	≤ 0,035

Die primären Legierungselemente im S350-Stahl spielen entscheidende Rollen:
- Kohlenstoff (C): Erhöht die Härte und Festigkeit, kann jedoch die Verformbarkeit verringern, wenn er zu hoch ist.
- Mangan (Mn): Verbessert die Härte und Zähigkeit, die für strukturelle Anwendungen entscheidend sind.
- Silizium (Si): Verbessert die Festigkeit und wirkt als Entgasungsmittel während der Stahlerzeugung.

Mechanische Eigenschaften

Eigenschaft	Zustand/Temperatur	Typischer Wert/Bereich (Metrisch - SI-Einheiten)	Typischer Wert/Bereich (Imperiale Einheiten)	Referenzstandard für Testmethode
Zugfestigkeit	Geläutert	470 - 570 MPa	68 - 83 ksi	ASTM E8
Streckgrenze (0,2 % Offset)	Geläutert	350 - 450 MPa	51 - 65 ksi	ASTM E8
Elongation	Geläutert	20 - 25 %	20 - 25 %	ASTM E8
Härte (Brinell)	Geläutert	150 - 200 HB	150 - 200 HB	ASTM E10
Schlagfestigkeit	Charpy V-Kerbe @ 20 °C	27 - 40 J	20 - 30 ft-lbf	ASTM E23

Die mechanischen Eigenschaften von S350-Stahl machen ihn geeignet für Anwendungen, die hohe Festigkeit und gute Verformbarkeit erfordern. Seine Streckgrenze erlaubt es ihm, signifikante Lasten zu tragen, während seine Dehnung auf eine Fähigkeit zur Verformung hinweist, die in strukturellen Anwendungen wesentlich ist.

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Zustand/Temperatur	Wert (Metrisch - SI-Einheiten)	Wert (Imperiale Einheiten)
Dichte	Raumtemperatur	7850 kg/m³	490 lb/ft³
Schmelzpunkt	-	1425 - 1540 °C	2600 - 2800 °F
Wärmeleitfähigkeit	Raumtemperatur	50 W/(m·K)	34,5 BTU/(h·ft·°F)
Spezifische Wärmekapazität	Raumtemperatur	460 J/(kg·K)	0,11 BTU/(lb·°F)
Elektrischer Widerstand	Raumtemperatur	0,0000017 Ω·m	0,0000017 Ω·ft

Schlüsselphysikalische Eigenschaften wie Dichte und Wärmeleitfähigkeit sind wichtig für Anwendungen, bei denen Gewicht und Wärmeübertragung entscheidend sind. Die Dichte von S350-Stahl macht ihn geeignet für Bauteile, während seine Wärmeleitfähigkeit eine effektive Wärmeabfuhr in bestimmten Anwendungen ermöglicht.

Korrosionsbeständigkeit

Korrosionsmittel	Konzentration (%)	Temperatur (°C/°F)	Widerstandsbewertung	Hinweise
Chloride	3-5	20-60 / 68-140	Ausreichend	Risiko von Lochkorrosion
Schwefelsäure	10-20	20-40 / 68-104	Schlecht	Nicht empfohlen
Atmosphärisch	-	Variabel	Gut	Erfordert Schutzbeschichtung

S350-Stahl zeigt eine mäßige Korrosionsbeständigkeit, insbesondere unter atmosphärischen Bedingungen. Er ist jedoch anfällig für Lochkorrosion in chlorhaltigen Umgebungen und sollte in sauren Bedingungen ohne Schutzmaßnahmen nicht verwendet werden. Im Vergleich zu Edelstahl ist die Korrosionsbeständigkeit von S350 begrenzt, was ihn weniger geeignet für marine oder stark korrosive Umgebungen macht.

Hitzebeständigkeit

Eigenschaft/Grenze	Temperatur (°C)	Temperatur (°F)	Bemerkungen
Max. kontinuierliche Betriebstemperatur	400 °C	752 °F	Geeignet für strukturelle Anwendungen
Maximal intermittierende Betriebstemperatur	500 °C	932 °F	Nur kurzfristige Exposition
Skalierungstemperatur	600 °C	1112 °F	Risiko der Oxidation über dieser Temperatur
Überlegungen zur Kriechfestigkeit	400 °C	752 °F	Beginnt bei erhöhten Temperaturen abzubauen

S350-Stahl zeigt bei erhöhten Temperaturen eine gute Leistung, was ihn für strukturelle Anwendungen geeignet macht, bei denen Hitzebelastung zu erwarten ist. Jedoch muss darauf geachtet werden, eine längere Exposition gegenüber Temperaturen über 400 °C zu vermeiden, da dies zu einem Verlust der mechanischen Eigenschaften und zu Oxidation führen kann.

Fertigungseigenschaften

Schweißbarkeit

Schweißprozess	Empfohlenes Füllmetall (AWS-Klassifikation)	Typisches Schutzgas/Flussmittel	Hinweise
MIG	ER70S-6	Argon/CO2	Gut für dünne Abschnitte
TIG	ER70S-2	Argon	Bevorzugt für saubere Schweißnähte
Elektrode	E7018	-	Requires preheat for thick sections

S350-Stahl wird im Allgemeinen als schweißbar mit Standardprozessen wie MIG und TIG angesehen. Das Vorwärmen kann für dickere Abschnitte erforderlich sein, um Rissbildung zu verhindern. Die Nachbehandlung der Schweißnaht kann die Eigenschaften des Schweißbereichs verbessern.

Bearbeitbarkeit

Bearbeitungsparameter	S350-Stahl	AISI 1212	Hinweise/Tipps
Relativer Bearbeitungsindex	60	100	Mäßige Bearbeitbarkeit
Typische Schnittgeschwindigkeit	30-50 m/min	60-80 m/min	Werkzeuge entsprechend anpassen

S350-Stahl hat eine moderate Bearbeitbarkeit, die mit geeigneten Schnittgeschwindigkeiten und Werkzeugen optimiert werden kann. Es können spezifische Werkzeuge erforderlich sein, um die gewünschten Oberflächenfinish zu erreichen.

Formbarkeit

S350-Stahl zeigt eine gute Formbarkeit, die sowohl kalte als auch heiße Umformprozesse ermöglicht. Er kann ohne signifikante Rissgefahr gebogen und geformt werden, obwohl darauf geachtet werden sollte, übermäßiges Verfestigen zu vermeiden.

Wärmebehandlung

Behandlungsprozess	Temperaturbereich (°C/°F)	Typische Haltezeit	Kühlungsmethode	Primäres Ziel / Erwünschtes Ergebnis
Weichglühen	600 - 700 / 1112 - 1292	1-2 Stunden	Luft	Verformbarkeit verbessern und Härte verringern
Härten	850 - 900 / 1562 - 1652	30 Minuten	Wasser/Öl	Härte und Festigkeit erhöhen
Anlassen	400 - 600 / 752 - 1112	1 Stunde	Luft	Sprödigkeit reduzieren und Zähigkeit verbessern

Die Wärmebehandlungsprozesse wie Weichglühen, Härten und Anlassen verändern die Mikrostruktur von S350-Stahl erheblich und verbessern seine mechanischen Eigenschaften. Während des Härtens verwandelt sich der Stahl in Martensit, der dann angelassen wird, um ein Gleichgewicht von Härte und Zähigkeit zu erreichen.

Typische Anwendungen und Endverwendungen

Branche/Sektor	Beispiel für eine spezifische Anwendung	Wesentliche Stahl-Eigenschaften, die in dieser Anwendung genutzt werden	Auswahlgrund (Kurz)
Bau	Träger und Säulen	Hohe Festigkeit, Verformbarkeit	Tragende Strukturen
Automobil	Chassis-Komponenten	Zähigkeit, Schweißbarkeit	Strukturelle Integrität
Fertigung	Maschinenrahmen	Bearbeitbarkeit, Festigkeit	Haltbarkeit und Leistung

Weitere Anwendungen umfassen:
- Brücken und Infrastruktur
- Bau von schweren Geräten
- Strukturelle Komponenten in Gebäuden

S350-Stahl wird für diese Anwendungen aufgrund seiner hervorragenden mechanischen Eigenschaften ausgewählt, die die notwendige Festigkeit und Haltbarkeit bieten, die in strukturellen Komponenten erforderlich sind.

Wichtige Überlegungen, Auswahlkriterien und weitere Einblicke

Merkmal/Eigenschaft	S350-Stahl	A572 Grad 50	St52-3	Kurz-Pro/Con oder Kompromissbemerkung
Wesentliche mechanische Eigenschaft	Hohe Festigkeit	Ähnlich	Höhere Zähigkeit	S350 ist kosteneffektiv
Wesentliche Korrosionsaspekte	Mäßig	Ähnlich	Bessere Beständigkeit	S350 erfordert möglicherweise Beschichtungen
Schweißbarkeit	Gut	Exzellent	Gut	S350 ist vielseitig
Bearbeitbarkeit	Mäßig	Hoch	Mäßig	S350 benötigt spezifische Werkzeuge
Formbarkeit	Gut	Exzellent	Gut	S350 ist geeignet für Umformung
Ungefähre relative Kosten	Mäßig	Höher	Ähnlich	Kosteneffektiv für strukturelle Verwendung
Typische Verfügbarkeit	Allgemein	Allgemein	Weniger verbreitet	S350 ist weit verbreitet erhältlich

Bei der Auswahl von S350-Stahl berücksichtigen die Überlegungen Kosteneffektivität, Verfügbarkeit und spezifische mechanische Eigenschaften, die für die Anwendung erforderlich sind. Seine mäßige Korrosionsbeständigkeit erfordert Schutzmaßnahmen in rauen Umgebungen, während seine Schweißbarkeit und Bearbeitbarkeit ihn für verschiedene Fertigungsprozesse geeignet machen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass S350-Stahl ein vielseitiger Baustahl ist, der Festigkeit, Verformbarkeit und Kosten in Einklang bringt, was ihn zu einer beliebten Wahl in vielen ingenieurtechnischen Anwendungen macht. Seine Eigenschaften können durch Wärmebehandlung und sorgfältige Fertigungspraktiken optimiert werden, um sicherzustellen, dass er den Anforderungen des modernen Bauens und der Fertigung entspricht.