S355J2H Stahl: Eigenschaften und wichtige Anwendungen

S355J2H-Stahl ist eine strukturelle Hohlprofilsorte, die zur Kategorie der niedriglegierten Stähle gehört und speziell für den Einsatz in Bau- und Ingenieuranwendungen entwickelt wurde. Er ist Teil der S355-Familie, die für ihre hohe Festigkeit und ausgezeichnete Schweißbarkeit bekannt ist. Die Hauptlegierungselemente in S355J2H umfassen Kohlenstoff (C), Mangan (Mn) und Silizium (Si), mit folgender allgemeiner Zusammensetzung:

Element	Prozentsatzbereich (%)
Kohlenstoff (C)	0.17 - 0.20
Mangan (Mn)	1.20 - 1.60
Silizium (Si)	0.10 - 0.40
Phosphor (P)	≤ 0.035
Schwefel (S)	≤ 0.035

Wesentliche Merkmale und Eigenschaften

S355J2H zeichnet sich durch seine hohe Streckgrenze aus, die typischerweise von 355 MPa (51,5 ksi) bis 470 MPa (68,2 ksi) reicht, was ihn für tragende Anwendungen geeignet macht. Seine Zähigkeit bei niedrigen Temperaturen ist eine weitere bedeutende Eigenschaft, mit einem Charpy-Schlagwert von mindestens 27 J bei -20 °C (-4 °F). Diese Stahlgüte ist auch für ihre gute Duktilität bekannt, die eine Verformung ohne Bruch ermöglicht.

Vorteile:
- Hohe Festigkeit: Bietet hervorragende Tragfähigkeit.
- Schweißbarkeit: Geeignet für verschiedene Schweißtechniken und erleichtert den Bau.
- Vielseitigkeit: Kann in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, von Brücken bis hin zu Gebäuden.

Einschränkungen:
- Korrosionsbeständigkeit: Durchschnittliche Beständigkeit, erfordert Schutzbeschichtungen in aggressiven Umgebungen.
- Nicht geeignet für Hochtemperaturanwendungen: Eingeschränkte Leistung bei erhöhten Temperaturen im Vergleich zu legierten Stählen.

S355J2H nimmt aufgrund seines Gleichgewichts zwischen Festigkeit, Schweißbarkeit und Kosteneffektivität eine bedeutende Position auf dem Markt ein, was es zu einer beliebten Wahl in strukturellen Anwendungen macht.

Alternative Namen, Standards und Äquivalente

Normungsorganisation	Bezeichnung/Güte	Land/Region der Herkunft	Anmerkungen/Hinweise
EN	S355J2H	Europa	Häufig in strukturellen Anwendungen verwendet
ASTM	A500 Grade B	USA	Ähnliche mechanische Eigenschaften, aber unterschiedliche chemische Zusammensetzung
DIN	17100 St 52-3	Deutschland	Engste Entsprechung mit geringfügigen Unterschieden
JIS	G3106 SM490A	Japan	Vergleichbare Güte mit unterschiedlichen Schlaganforderungen
ISO	630	International	Allgemeine Norm für Struktureisen

Obwohl S355J2H oft mit anderen Güten verglichen wird, können subtile Unterschiede in der chemischen Zusammensetzung und den mechanischen Eigenschaften die Leistung in spezifischen Anwendungen beeinflussen. Zum Beispiel hat A500 Grade B einen niedrigeren Mangananteil, der seine Zähigkeit beeinflussen kann.

Wesentliche Eigenschaften

Chemische Zusammensetzung

Element	Prozentsatzbereich (%)
Kohlenstoff (C)	0.17 - 0.20
Mangan (Mn)	1.20 - 1.60
Silizium (Si)	0.10 - 0.40
Phosphor (P)	≤ 0.035
Schwefel (S)	≤ 0.035

Die Hauptlegierungselemente in S355J2H spielen entscheidende Rollen in seinen Eigenschaften:
- Kohlenstoff (C): Erhöht Festigkeit und Härte.
- Mangan (Mn): Verbessert Härtbarkeit und Zähigkeit.
- Silizium (Si): Trägt zur Entgasung während der Stahlerzeugung bei und erhöht die Festigkeit.

Mechanische Eigenschaften

Eigenschaft	Zustand/Temperatur	Typischer Wert/Bereich (metrisch)	Typischer Wert/Bereich (imperial)	Referenzstandard für Prüfmethoden
Streckgrenze (0.2% Offset)	Normalisiert	355 MPa	51.5 ksi	EN 10002-1
Zugfestigkeit	Normalisiert	470 - 630 MPa	68.2 - 91.5 ksi	EN 10002-1
Dehnung	Normalisiert	20%	20%	EN 10002-1
Schlagfestigkeit	-20 °C	≥ 27 J	≥ 20 ft-lbf	EN 10045
Härte (Brinell)	-	≤ 200 HB	≤ 200 HB	EN 10003

Die Kombination dieser mechanischen Eigenschaften macht S355J2H geeignet für strukturelle Anwendungen, wo hohe Festigkeit und Zähigkeit erforderlich sind, wie z.B. in Brücken und Gebäuden.

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Zustand/Temperatur	Wert (metrisch)	Wert (imperial)
Dichte	-	7850 kg/m³	0.284 lb/in³
Schmelzpunkt	-	1420 - 1540 °C	2590 - 2800 °F
Wärmeleitfähigkeit	20 °C	50 W/m·K	29 BTU·in/(hr·ft²·°F)
Speziere Wärme kapazität	20 °C	460 J/kg·K	0.11 BTU/lb·°F
Wärmeausdehnungskoeffizient	20-100 °C	12 x 10⁻⁶ /K	6.67 x 10⁻⁶ /°F

Die Dichte von S355J2H ist wichtig für Gewichtsbewertungen in strukturellen Anwendungen, während seine Wärmeleitfähigkeit und seine spezifische Wärmekapazität für Anwendungen, die mit Wärmeübertragung zu tun haben, von Bedeutung sind.

Korrosionsbeständigkeit

Korrosives Mittel	Konzentration (%)	Temperatur (°C/°F)	Beständigkeitsbewertung	Anmerkungen
Atmosphärisch	-	Umgebung	Ausreichend	Erfordert Schutzbeschichtungen
Chloride	-	Umgebung	Schlecht	Anfällig für Lochkorrosion
Äuren	-	Umgebung	Schlecht	Nicht empfohlen für saure Umgebungen
Alkalien	-	Umgebung	Ausreichend	Mittelmäßige Beständigkeit

S355J2H weist eine mäßige Korrosionsbeständigkeit auf, was es für viele Umgebungen geeignet macht, aber Schutzmaßnahmen in aggressiven Bedingungen erfordert. Im Vergleich zu Edelstahl ist S355J2H weniger widerstandsfähig gegen Loch- und Spannungsrisskorrosion, insbesondere in chloridereichen Umgebungen.

Wärmebeständigkeit

Eigenschaft/Grenzwert	Temperatur (°C)	Temperatur (°F)	Anmerkungen
Maximale Dauerbetriebstemperatur	400 °C	752 °F	Begrenzte Oxidationsbeständigkeit
Maximale intermittierende Betriebstemperatur	500 °C	932 °F	Risiko von Skalierung
Berücksichtigungen der Kriechfestigkeit	300 °C	572 °F	Beginnt, Festigkeit zu verlieren

Bei erhöhten Temperaturen kann S355J2H Oxidation und Skalierung erfassen, was seine strukturelle Integrität beeinträchtigen kann. Es wird nicht für Anwendungen empfohlen, die eine Hochtemperaturleistung erfordern.

Bearbeitungseigenschaften

Schweißbarkeit

Schweißverfahren	Empfohlenes Zusatzmaterial (AWS-Klassifikation)	Typisches Schutzgas/Flussmittel	Anmerkungen
MIG	ER70S-6	Argon/CO2	Gut für dünne Sektionen
TIG	ER70S-2	Argon	Ausgezeichnet für Präzisionsarbeiten
SMAW	E7018	-	Geeignet für dickere Sektionen

S355J2H ist bekannt für seine ausgezeichnete Schweißbarkeit, was ihn für verschiedene Schweißverfahren geeignet macht. Das Vorwärmen kann für dickere Sektionen erforderlich sein, um Rissbildung zu vermeiden.

Bearbeitbarkeit

Bearbeitungsparameter	[S355J2H]	[AISI 1212]	Anmerkungen/Hinweise
Relativer Bearbeitungsindex	60%	100%	Mäßige Bearbeitbarkeit
Typische Schnittgeschwindigkeit (Drehen)	80 m/min	120 m/min	Verwenden Sie scharfe Werkzeuge

S355J2H hat eine moderate Bearbeitbarkeit und erfordert entsprechende Werkzeuge und Schnittgeschwindigkeiten, um optimale Ergebnisse zu erzielen.

Formbarkeit

S355J2H kann kalt und heiß geformt werden, wobei die gute Duktilität Biegen und Formen ermöglicht. Dabei muss jedoch darauf geachtet werden, eine Verfestigung zu vermeiden, die zu Rissbildung führen kann.

Wärmebehandlung

Behandlungsprozess	Temperaturbereich (°C/°F)	Typische Haltezeit	Kühlmethode	Primärzweck / Erwartetes Ergebnis
Normalisieren	900-950 °C	1-2 Stunden	Luft	Kornstruktur verfeinern
Glühen	600-700 °C	1-2 Stunden	Luft	Duktilität verbessern
Härte und Anlassen	850-900 °C	1-2 Stunden	Wasser/Öl	Festigkeit erhöhen

Wärmebehandlungsprozesse wie Normalisieren und Härten können die Mikrostruktur von S355J2H erheblich verändern und seine mechanischen Eigenschaften verbessern.

Typische Anwendungen und Endverwendungen

Industrie/Sektor	Beispiel für spezifische Anwendung	Wesentliche Stahl Eigenschaften in dieser Anwendung	Grund für Auswahl (Kurz)
Bau	Tragende Balken	Hohe Streckgrenze, Schweißbarkeit	Unverzichtbar für tragende Strukturen
Automobil	Fahrgestellkomponenten	Zähigkeit, Duktilität	Erforderlich für Sicherheit und Leistung
Öl & Gas	Pipelines	Korrosionsbeständigkeit, Festigkeit	Kritisch für Haltbarkeit in rauen Umgebungen

Weitere Anwendungen sind:
- Brücken
- Industriegebäude
- Schwerlastmaschinen

S355J2H wird oft aufgrund seines Gleichgewichts zwischen Festigkeit und Schweißbarkeit ausgewählt, was es ideal für strukturelle Komponenten in verschiedenen Branchen macht.

Wichtige Überlegungen, Auswahlkriterien und weitere Einblicke

Merkmal/Eigenschaft	[S355J2H]	[Alternative Güte 1]	[Alternative Güte 2]	Kurz Pro/Contra oder Trade-off Hinweis
Streckgrenze	355 MPa	350 MPa	360 MPa	Vergleichbare Festigkeit
Korrosionsaspekt	Ausreichend	Gut	Exzellent	Trade-off für Kosten
Schweißbarkeit	Ausgezeichnet	Gut	Ausreichend	Wichtig für Bau
Bearbeitbarkeit	Mäßig	Hoch	Niedrig	Beeinflusst die Herstellungskosten
Ungefährer relativer Preis	Mäßig	Hoch	Niedrig	Kosteneffektiv für strukturelle Verwendung
Typische Verfügbarkeit	Hoch	Mäßig	Niedrig	Leicht in der Markt erhältlich

Bei der Auswahl von S355J2H sind Überlegungen zu Kosten-Effektivität, Verfügbarkeit und spezifischen Anwendungsanforderungen wichtig. Seine mäßige Korrosionsbeständigkeit kann in bestimmten Umgebungen Schutzbeschichtungen erfordern, während seine Schweißbarkeit es zu einer bevorzugten Wahl für strukturelle Anwendungen macht.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass S355J2H-Stahl ein vielseitiges und robustes Material ist, das die Anforderungen verschiedener ingenieurtechnischer Anwendungen erfüllt und ein Gleichgewicht zwischen Festigkeit, Schweißbarkeit und Kosteneffektivität bietet.