SAE 1112 Stahl: Eigenschaften und wichtige Anwendungen

SAE 1112 Stahl wird als niedriglegierter Kohlenstoffstahl klassifiziert, der hauptsächlich für seine Bearbeitbarkeit und Vielseitigkeit in verschiedenen ingenieurtechnischen Anwendungen bekannt ist. Diese Stahlgüte enthält einen relativ niedrigen Kohlenstoffgehalt, typischerweise etwa 0,10 % bis 0,15 %, was zu seiner ausgezeichneten Verformbarkeit beiträgt. Die primären Legierungselemente in SAE 1112 umfassen Mangan (Mn), das die Härtbarkeit und Festigkeit verbessert, und Schwefel (S), der die Bearbeitbarkeit erhöht.

Umfassende Übersicht

SAE 1112 wird in der Fertigungsbranche besonders geschätzt für sein Gleichgewicht aus Festigkeit, Verformbarkeit und Bearbeitbarkeit. Es wird häufig in Anwendungen eingesetzt, die komplexe Bearbeitungsprozesse erfordern, wie die Herstellung von Zahnrädern, Wellen und Befestigungselementen. Der niedrige Kohlenstoffgehalt des Stahls ermöglicht eine gute Schweißbarkeit und Verformbarkeit, was ihn für verschiedene Fertigungstechniken geeignet macht.

Vorteile von SAE 1112:
- Exzellente Bearbeitbarkeit: Die Anwesenheit von Schwefel erhöht die Bearbeitbarkeit des Stahls und macht ihn leichter zu schneiden und zu formen.
- Gute Verformbarkeit: Sein niedriger Kohlenstoffgehalt bietet gute Dehnungseigenschaften, die Deformation ohne Bruch ermöglichen.
- Vielseitige Anwendungen: Geeignet für eine breite Palette von Anwendungen in der Automobil- und Industriebranche.

Einschränkungen von SAE 1112:
- Begrenzte Härte: Im Vergleich zu höheren Kohlenstoffstählen erreicht SAE 1112 möglicherweise nicht die gleichen Härtegrade, was seine Verwendung in hochbeanspruchten Anwendungen einschränkt.
- Korrosionsbeständigkeit: Er besitzt keine signifikante Korrosionsbeständigkeit, was ihn weniger geeignet macht für Umgebungen, die zur Rost- und Oxidation neigen.

Historisch gesehen war SAE 1112 ein Grundpfeiler in der Herstellung von Präzisionskomponenten aufgrund seiner vorteilhaften Eigenschaften und der einfachen Bearbeitung. Seine Marktposition bleibt stark, insbesondere in Branchen, in denen eine hohe Produktionskapazität und Präzision entscheidend sind.

Alternative Namen, Standards und Äquivalente

Standardorganisation	Bezeichnung/Güte	Land/Region der Herkunft	Bemerkungen/Hinweise
UNS	G11120	USA	Nächste Entsprechung zu AISI 1112
AISI/SAE	1112	USA	Häufig in der Automobilindustrie verwendet
ASTM	A108	USA	Normspezifikation für kaltverarbeitete Kohlenstoffstahlstäbe
EN	1.0402	Europa	Kleine Zusammensetzungsunterschiede sind zu beachten
JIS	S10C	Japan	Ähnliche Eigenschaften, aber unterschiedliche Anwendungen
ISO	10120	International	Allgemeine Entsprechung für Niedriglegierungsstahl

Die Unterschiede zwischen diesen Güten können die Auswahl basierend auf spezifischen Anwendungsanforderungen beeinflussen. Zum Beispiel, während AISI 1112 und UNS G11120 eng verwandt sind, kann letzterer einen leicht unterschiedlichen Schwefelgehalt haben, der die Bearbeitbarkeit beeinflusst.

Schlüsseleigenschaften

Chemische Zusammensetzung

Element (Symbol und Name)	Prozentsatzbereich (%)
C (Kohlenstoff)	0.10 - 0.15
Mn (Mangan)	0.30 - 0.60
S (Schwefel)	0.15 - 0.35
P (Phosphor)	≤ 0.04
Fe (Eisen)	Rest

Die Hauptrolle der Schlüssellegierungselemente in SAE 1112 umfasst:
- Kohlenstoff (C): Bietet Festigkeit und Härte; jedoch sorgt der niedrige Gehalt für eine gute Verformbarkeit.
- Mangan (Mn): Erhöht die Härtbarkeit und Zugfestigkeit, was zu den gesamten mechanischen Eigenschaften beiträgt.
- Schwefel (S): Verbessert die Bearbeitbarkeit, indem er die Spänebildung während der Bearbeitungsprozesse fördert.

Mechanische Eigenschaften

Eigenschat	Zustand/Temperatur	Typischer Wert/Bereich (metrisch)	Typischer Wert/Bereich (imperial)	Referenzstandard für Prüfmethoden
Zugfestigkeit	Gehärtet	370 - 480 MPa	54 - 70 ksi	ASTM E8
Streckgrenze (0,2% Abweichung)	Gehärtet	210 - 310 MPa	30 - 45 ksi	ASTM E8
Dehnung	Gehärtet	20 - 30%	20 - 30%	ASTM E8
Härte (Rockwell B)	Gehärtet	70 - 90 HRB	70 - 90 HRB	ASTM E18
Schlagfestigkeit (Charpy)	-20°C	30 - 50 J	22 - 37 ft-lbf	ASTM E23

Die Kombination dieser mechanischen Eigenschaften macht SAE 1112 geeignet für Anwendungen, die gute Festigkeit und Verformbarkeit unter mechanischer Beanspruchung erfordern. Der relativ hohe Prozentsatz an Dehnung zeigt, dass es erhebliche Verformung aushalten kann, bevor es versagt, was es ideal für Komponenten macht, die dynamischen Lasten ausgesetzt sind.

Physikalische Eigenschaften

Eigenschat	Zustand/Temperatur	Wert (metrisch)	Wert (imperial)
Dichte	-	7.85 g/cm³	0.284 lb/in³
Schmelzpunkt/-bereich	-	1425 - 1540 °C	2600 - 2800 °F
Wärmeleitfähigkeit	20°C	50 W/m·K	34.5 BTU·in/h·ft²·°F
spezifische 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

Die praktische Bedeutung der Dichte und des Schmelzpunkts von SAE 1112 ist entscheidend für Anwendungen, die Hochtemperaturprozesse wie Schmieden und Gießen beinhalten. Seine Wärmeleitfähigkeit zeigt, dass es effizient Wärme ableiten kann, was in der Bearbeitung hilfreich ist, um Überhitzung zu vermeiden.

Korrosionsbeständigkeit

Korrigierendes Mittel	Konzentration (%)	Temperatur (°C/°F)	Widerstandsbewertung	Hinweise
Wasser	-	Umgebung	Ausreichend	Empfindlich gegenüber Rost
Säuren (HCl)	10%	25°C/77°F	Schlecht	Risiko von Lochfraß
Alkalien (NaOH)	5%	25°C/77°F	Ausreichend	Mittlere Widerstandsfähigkeit
Chloride (NaCl)	3%	25°C/77°F	Schlecht	Risiko von Spannungs-Korrosionsrissbildung

SAE 1112 weist eine begrenzte Korrosionsbeständigkeit auf, insbesondere in sauren und chloridhaltigen Umgebungen. Es ist anfällig für Rostbildung unter feuchten Bedingungen und kann bei Vorhandensein von Chloriden Lochfraß aufweisen. Im Vergleich zu rostfreien Stählen wie AISI 304, die eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit bieten, ist SAE 1112 weniger geeignet für Anwendungen in korrosiven Umgebungen.

Wärmebeständigkeit

Eigenschaft/Grenze	Temperatur (°C)	Temperatur (°F)	Bemerkungen
Maximale Dauerbetriebstemperatur	300°C	572°F	Darüber hinaus können Eigenschaften abnehmen
Maximale intermittierende Betriebstemperatur	400°C	752°F	Kurze Exposition kann toleriert werden
Skalierungstemperatur	600°C	1112°F	Risiko der Oxidation bei erhöhten Temperaturen
Überlegungen zur Kriechfestigkeit beginnen bei	400°C	752°F	Kriechen kann signifikant werden

Bei erhöhten Temperaturen behält SAE 1112 vernünftige mechanische Eigenschaften bei, kann jedoch Oxidation und Skalierung erfahren, insbesondere über 400°C. Dies kann zu einer Verringerung der Festigkeit und Verformbarkeit führen und es weniger geeignet für Hochtemperaturanwendungen im Vergleich zu höherlegierten Stählen machen.

Fabrikationseigenschaften

Schweißbarkeit

Schweißverfahren	Empfohlener Füllmetall (AWS-Klassifikation)	Typisches Schutzgas/Flussmittel	Hinweise
MIG	ER70S-6	Argon + CO2-Gemisch	Gut für dünne Abschnitte
TIG	ER70S-2	Reines Argon	Benötigt Vorwärmen
Stab (SMAW)	E7018	-	Geeignet für den allgemeinen Gebrauch

SAE 1112 gilt allgemein als gut schweißbar, insbesondere mit MIG- und TIG-Verfahren. Vorwärmen kann erforderlich sein, um Rissbildung zu vermeiden, insbesondere bei dickeren Abschnitten. Eine Nachbehandlung nach dem Schweißen kann dazu beitragen, Spannungen abzubauen und die gesamte Leistung der Schweißnaht zu verbessern.

Bearbeitbarkeit

Bearbeitungsparameter	SAE 1112	Benchmark-Stahl (AISI 1212)	Hinweise/Tipps
Relativer Bearbeitbarkeitsindex	100	130	SAE 1112 ist weniger bearbeitbar als AISI 1212
Typische Schnittgeschwindigkeit	30 m/min	40 m/min	Anpassen für Werkzeugverschleiß

SAE 1112 bietet eine gute Bearbeitbarkeit, ist jedoch etwas weniger günstig als AISI 1212. Optimale Schnittgeschwindigkeiten und Werkzeuge sollten ausgewählt werden, um den Verschleiß zu minimieren und die Effizienz während der Bearbeitung zu maximieren.

Verformbarkeit

SAE 1112 weist eine gute Verformbarkeit auf, was es für Kalt- und Warmumformungsprozesse geeignet macht. Es kann leicht gebogen und geformt werden, ohne ein signifikantes Risiko für Rissbildung. Die Kaltverfestigungsrate ist moderat, sodass einige Verformung möglich ist, bevor der Streckgrenzwert erreicht wird.

Wärmebehandlung

Behandlungsprozess	Temperaturbereich (°C/°F)	Typische Haltezeit	Kühlmethode	Hauptzweck / Erwünschtes Ergebnis
Glühen	600 - 700 °C / 1112 - 1292 °F	1 - 2 Stunden	Luft	Verbesserung der Verformbarkeit und Verringerung der Härte
Normalisieren	800 - 900 °C / 1472 - 1652 °F	1 - 2 Stunden	Luft	Verfeinerung der Kornstruktur
Abschrecken	850 - 900 °C / 1562 - 1652 °F	1 Stunde	Öl oder Wasser	Erhöhung der Härte

Während der Wärmebehandlung durchläuft SAE 1112 metallurgische Transformationen, die seine Eigenschaften verbessern. Glühen macht den Stahl weicher und verbessert die Verformbarkeit, während Normalisieren die Kornstruktur verfeinert und zu einer verbesserten Zähigkeit führt. Abschrecken kann die Härte erhöhen, erfordert jedoch möglicherweise ein Anlassen zur Spannungsfreigabe.

Typische Anwendungen und Endverwendungen

Industrie/Sektor	Beispiel für spezifische Anwendung	Wichtige Stahleigenschaften, die in dieser Anwendung genutzt werden	Grund für die Auswahl (kurz)
Automobil	Zahnräder	Hohe Bearbeitbarkeit, gute Verformbarkeit	Präzisionskomponenten
Fertigung	Befestigungselemente	Exzellente Verformbarkeit, Schweißbarkeit	Hochvolumenproduktion
Luft- und Raumfahrt	Strukturelle Komponenten	Gutes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht	Leichte Anwendungen
Maschinenbau	Wellen	Hohe Zugfestigkeit, gute Schlagfestigkeit	Haltbarkeit unter Last

Weitere Anwendungen umfassen:
- Bau: Verwendung in tragenden Komponenten aufgrund seiner Festigkeit und der einfachen Herstellung.
- Elektronik: Komponenten, die präzise Bearbeitung und kostengünstige Produktion erfordern.

SAE 1112 wird für diese Anwendungen aufgrund seines vorteilhaften Verhältnisses von Eigenschaften ausgewählt, was ihn ideal für die Hochvolumenproduktion macht, bei der Präzision und Kosteneffizienz entscheidend sind.

Wichtige Überlegungen, Auswahlkriterien und weitere Einblicke

Merkmal/Eigenschaft	SAE 1112	AISI 1018	AISI 1212	Kurz Notiz zu Pro/Contra oder Trade-off
Wichtigste mechanische Eigenschaft	Moderate Festigkeit	Geringere Festigkeit	Höhere Festigkeit	1212 bietet bessere Bearbeitbarkeit
Wichtigster Korrosionsaspekt	Ausreichend	Ausreichend	Schlecht	Alle Güten haben eine begrenzte Korrosionsbeständigkeit
Schweißbarkeit	Gut	Gut	Ausreichend	1212 kann besondere Aufmerksamkeit erfordern
Bearbeitbarkeit	Gut	Moderat	Exzellent	1212 ist überlegen bei der Bearbeitung
Verformbarkeit	Gut	Gut	Ausreichend	1212 ist weniger verformbar
Ungefähre relative Kosten	Moderat	Niedrig	Hoch	Kosten variieren mit der Marktnachfrage
Typische Verfügbarkeit	Gemein	Sehr häufig	Weniger häufig	1018 ist weit verbreitet verfügbar

Bei der Auswahl von SAE 1112 sind Überlegungen wie Kosteneffizienz, Verfügbarkeit und spezifische Leistungsanforderungen wichtig. Sein moderater Preis und seine gute Verfügbarkeit machen ihn zu einer praktischen Wahl für viele Anwendungen. Für Umgebungen, die eine höhere Korrosions- oder Verschleißbeständigkeit erfordern, können alternative Güten jedoch geeigneter sein.

Zusammenfassend ist SAE 1112 Stahl ein vielseitiger niedriglegierter Kohlenstoffstahl, der in Bearbeitbarkeit und Verformbarkeit herausragt und sich somit in verschiedenen Industrien großer Beliebtheit erfreut. Das Verständnis seiner Eigenschaften und Einschränkungen ist entscheidend für die Auswahl des richtigen Materials für spezifische Anwendungen.