St 60 Stahl: Eigenschaften und wichtige Anwendungsübersicht

St 60 Stahl ist eine deutsche Baustahlklasse, die als niedriglegierter Mildstahl klassifiziert ist. Er besteht hauptsächlich aus Eisen (Fe) mit einem Kohlenstoffgehalt, der typischerweise zwischen 0,06% und 0,12% liegt. Dieser niedrige Kohlenstoffgehalt trägt zu seiner hervorragenden Schweißbarkeit und Formbarkeit bei, was ihn für verschiedene konstruktive Anwendungen geeignet macht. Die Hauptlegierungselemente in St 60 sind Mangan (Mn), das die Härte und Festigkeit erhöht, und Silizium (Si), das die Entgasung während der Stahlherstellung verbessert.

Umfassende Übersicht

St 60 Stahl ist bekannt für seine guten mechanischen Eigenschaften, einschließlich moderater Zugfestigkeit und Duktilität. Er wird häufig in Bau- und Ingenieuranwendungen eingesetzt, bei denen hohe Festigkeit nicht die primäre Anforderung ist, aber gute Schweißbarkeit und Formbarkeit wesentlich sind. Die Streckgrenze des Stahls liegt typischerweise zwischen 235 und 360 MPa, mit Dehnungswerten von etwa 20% bis 25%, was seine Fähigkeit anzeigt, sich ohne Bruch zu verformen.

Vorteile:
- Schweißbarkeit: St 60 kann leicht mit verschiedenen Methoden geschweißt werden, was ihn ideal für Bau und Fertigung macht.
- Formbarkeit: Sein niedriger Kohlenstoffgehalt ermöglicht eine hervorragende Formbarkeit, die es ermöglicht, komplexe Formen zu erzeugen.
- Kosteneffizienz: Generell sind niedriglegierte Stähle wie St 60 im Vergleich zu höher legierten Stählen kostengünstiger.

Einschränkungen:
- Niedrigere Festigkeit: Im Vergleich zu höher legierten oder kohlenstoffhaltigen Stählen hat St 60 eine niedrigere Zug- und Streckgrenze, was seine Verwendung in Hochbeanspruchungsanwendungen einschränken kann.
- Korrosionsbeständigkeit: Er könnte in korrosiven Umgebungen Schutzbeschichtungen benötigen, da er keine inhärente Korrosionsbeständigkeit aufweist.

Historisch wurde St 60 in Europa, insbesondere in Deutschland, häufig für tragende Anwendungen wie Träger, Säulen und Rahmen in Gebäuden und Brücken verwendet. Seine Verbreitung auf dem Markt wird seiner ausgewogenen Eigenschaften und Kosten zugeschrieben, die ihn zu einer bevorzugten Wahl für viele Ingenieure und Fertiger machen.

Alternative Namen, Standards und Äquivalente

Standardorganisation	Bezeichnung/Grad	Land/Region der Herkunft	Hinweise/Anmerkungen
DIN	St 60	Deutschland	Nahestehendes Äquivalent zu S235JR
EN	S235JR	Europa	Geringfügige Zusammensetzungsunterschiede
ASTM	A36	USA	Ähnliche mechanische Eigenschaften, aber andere chemische Zusammensetzung
JIS	SS400	Japan	Vergleichbare Festigkeit, aber niedrigere Duktilität
ISO	10025 S235	International	Allgemeine Baustahlklasse

Die obige Tabelle hebt mehrere Standards und Äquivalenten zu St 60 hervor. Während diese Grade in den mechanischen Eigenschaften ähnlich sein können, können subtile Unterschiede in der chemischen Zusammensetzung die Leistung in spezifischen Anwendungen beeinflussen. Beispielsweise hat A36 Stahl einen höheren Kohlenstoffgehalt, der die Festigkeit erhöhen, aber die Schweißbarkeit im Vergleich zu St 60 verringern kann.

Wesentliche Eigenschaften

Chemische Zusammensetzung

Element (Symbol und Name)	Prozentsatzbereich (%)
C (Kohlenstoff)	0.06 - 0.12
Mn (Mangan)	0.30 - 0.60
Si (Silizium)	0.10 - 0.40
P (Phosphor)	≤ 0.045
S (Schwefel)	≤ 0.045
Fe (Eisen)	Balance

Die primären Legierungselemente in St 60 spielen entscheidende Rollen bei der Bestimmung seiner Eigenschaften. Kohlenstoff, obwohl er in geringen Mengen vorhanden ist, ist unerlässlich, um die gewünschte Festigkeit und Härte zu erreichen. Mangan verbessert die Härtbarkeit und Zähigkeit des Stahls, während Silizium während des Stahlherstellungsprozesses zur Entgasung beiträgt und die allgemeine Qualität verbessert.

Mechanische Eigenschaften

Eigenschaft	Zustand/Temperatur	Typischer Wert/Bereich (metrisch)	Typischer Wert/Bereich (imperial)	Referenzstandard für Prüfmethoden
Zugfestigkeit	Annealed	235 - 360 MPa	34 - 52 ksi	ASTM E8
Streckgrenze (0.2% Offset)	Annealed	≥ 235 MPa	≥ 34 ksi	ASTM E8
Dehnung	Annealed	20 - 25%	20 - 25%	ASTM E8
Flächenreduzierung	Annealed	≥ 50%	≥ 50%	ASTM E8
Härte (Brinell)	Annealed	120 - 160 HB	120 - 160 HB	ASTM E10
Schlagfestigkeit	Charpy V-Notch, -20°C	≥ 27 J	≥ 20 ft-lbf	ASTM E23

Die mechanischen Eigenschaften von St 60 machen ihn für verschiedene tragende Anwendungen geeignet. Seine moderate Zug- und Streckfestigkeiten ermöglichen es, typische Belastungen im Bauwesen standzuhalten, während seine Dehnung und Flächenreduzierung auf eine gute Duktilität hinweisen, die für Anwendungen erforderlich ist, bei denen eine Verformung ohne Bruch nötig ist.

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Zustand/Temperatur	Wert (metrisch)	Wert (imperial)
Dichte	Raumtemperatur	7850 kg/m³	490 lb/ft³
Schmelzpunkt	-	1425 - 1540 °C	2600 - 2800 °F
Wärmeleitfähigkeit	Raumtemperatur	50 W/m·K	34.5 BTU·in/h·ft²·°F
Spezifische Wärmekapazität	Raumtemperatur	460 J/kg·K	0.11 BTU/lb·°F
Elektrische Widerstandsfähigkeit	Raumtemperatur	0.0000017 Ω·m	0.0000017 Ω·ft

Die Dichte von St 60 zeigt, dass es sich um ein relativ schweres Material handelt, was typisch für Baustähle ist. Sein Schmelzpunkt deutet auf gute thermische Stabilität hin, während die Werte der Wärmeleitfähigkeit und spezifischen Wärmekapazität wichtig für Anwendungen sind, die mit Wärmeübertragung zu tun haben.

Korrosionsbeständigkeit

Korrsives Mittel	Koncentration (%)	Temperatur (°C)	Beständigkeitsbewertung	Notizen
Atmosphärisch	Variiert	Umgebung	Ausreichend	Empfindlich gegenüber Rost
Chloride	Variiert	Umgebung	Schlecht	Risiko von Lochkorrosion
Säuren	Variiert	Umgebung	Schlecht	Nicht empfohlen
Alkalisch	Variiert	Umgebung	Ausreichend	Moderate Beständigkeit

St 60 weist eine moderate Korrosionsbeständigkeit in verschiedenen Umgebungen auf. Er ist anfällig für Rostbildung unter atmosphärischen Bedingungen, insbesondere in Gegenwart von Feuchtigkeit. Chloride stellen ein signifikantes Risiko dar, das zu Lochkorrosion führen kann, während die Exposition gegenüber Säuren vollständig vermieden werden sollte. Im Vergleich zu Edelstahl oder höher legierten Stählen benötigt St 60 Schutzbeschichtungen oder -behandlungen in korrosiven Umgebungen.

Im Vergleich zu Klassen wie S235JR oder A36 ist die Korrosionsbeständigkeit von St 60 im Allgemeinen niedriger, sodass zusätzliche Schutzmaßnahmen in Anwendungen erforderlich sind, die rauen Bedingungen ausgesetzt sind.

Wärmebeständigkeit

Eigenschaft/Grenzwert	Temperatur (°C)	Temperatur (°F)	Bemerkungen
Maximale Dauerbetriebstemperatur	400 °C	752 °F	Für den strukturellen Einsatz geeignet
Maximale intermittierende Betriebstemperatur	500 °C	932 °F	Nur kurzfristige Exposition
Skalierungstemperatur	600 °C	1112 °F	Risiko der Oxidation nach dieser Temperatur
Kriechfestigkeitsüberlegungen	300 °C	572 °F	Beginnt, sich bei dieser Temperatur zu verschlechtern

St 60 bewahrt seine mechanischen Eigenschaften bis zu moderaten Temperaturen, was ihn für tragende Anwendungen geeignet macht, bei denen die Wärmeexposition begrenzt ist. Bei Temperaturen über 400 °C steigt jedoch das Risiko der Oxidation und des Festigkeitsverlustes, was eine sorgfältige Berücksichtigung in der Konstruktion erforderlich macht.

Fertigungseigenschaften

Schweißbarkeit

Schweißverfahren	Empfohlene Füllmetall (AWS-Klassifizierung)	Typisches Schutzgas/Flux	Hinweise
MIG	ER70S-6	Argon + CO2	Gut für dünne Abschnitte
TIG	ER70S-2	Argon	Saubere Schweißnähte, geringe Verzerrung
SMAW	E7018	Keine	Geeignet für den Außeneinsatz

St 60 ist sehr schweißbar und daher eine bevorzugte Wahl für tragende Anwendungen. Die empfohlenen Füllmetalle gewährleisten Kompatibilität und Festigkeit in den Schweißnähten. Vorwärmen kann für dickere Abschnitte erforderlich sein, um Rissbildung zu vermeiden.

Bearbeitbarkeit

Bearbeitungsparameter	St 60	AISI 1212	Hinweise/Tipps
Relativer Bearbeitbarkeitsindex	70%	100%	Gut für allgemeine Bearbeitung
Typische Schnittgeschwindigkeit	30 m/min	45 m/min	Anpassung basierend auf Werkzeug

St 60 bietet eine angemessene Bearbeitbarkeit, obwohl er nicht so leicht bearbeitet werden kann wie frei bearbeitbare Stähle wie AISI 1212. Das richtige Werkzeug und die Schnittgeschwindigkeiten können die Leistung während der Bearbeitungsoperationen verbessern.

Formbarkeit

St 60 zeigt eine ausgezeichnete Formbarkeit aufgrund seines niedrigen Kohlenstoffgehalts. Er kann kalt in verschiedene Formen, einschließlich Biegungen und komplexer Geometrien, geformt werden. Die Eigenschaften der Verfestigung des Stahls ermöglichen es, Stärke während der Verformung beizubehalten, was ihn für Anwendungen mit komplexen Designs geeignet macht.

Wärmebehandlung

Behandlungsprozess	Temperaturbereich (°C/°F)	Typische Haltezeit	Kühlmethode	Primärer Zweck / Erwartetes Ergebnis
Glühen	600 - 700 °C / 1112 - 1292 °F	1 - 2 Stunden	Luft	Duktilität verbessern und Härte reduzieren
Normalisieren	850 - 900 °C / 1562 - 1652 °F	1 - 2 Stunden	Luft	Korngröße verfeinern
Härten	800 - 850 °C / 1472 - 1562 °F	30 Minuten	Wasser/Öl	Härte erhöhen

Wärmebehandlungsprozesse wie Glühen und Normalisieren können die Mikrostruktur von St 60 erheblich verändern und seine mechanischen Eigenschaften verbessern. Das Glühen verbessert die Duktilität, während das Normalisieren die Korngröße verfeinert und somit die Zähigkeit verbessert.

Typische Anwendungen und Endverwendungen

Industrie/Sektor	Spezielles Anwendungsbeispiel	Wesentliche Stahleigenschaften, die in dieser Anwendung genutzt werden	Auswahlgrund (kurz)
Bau	Tragende Träger	Gute Schweißbarkeit, moderate Festigkeit	Kosteneffizient und leicht zu fabrizieren
Automobil	Chassis-Komponenten	Duktilität, Formbarkeit	Leicht und stark
Maschinenbau	Rahmen und Stützen	Festigkeit, Zähigkeit	Zuverlässig unter Last

St 60 wird häufig im Bauwesen für tragende Träger und Rahmen verwendet, da er eine hervorragende Schweißbarkeit und Formbarkeit bietet. In der Automobilindustrie wird er für Chassis-Komponenten eingesetzt, bei denen Gewichtsreduktion und Festigkeit entscheidend sind. Seine Vielseitigkeit macht ihn auch für verschiedene Maschinenbauanwendungen geeignet.

Weitere Anwendungen sind:
- Brücken: Verwendet beim Bau von Brückenkomponenten wegen seiner strukturellen Integrität.
- Industrielle Ausrüstung: Eingesetzt in Fertigungsanlagen, wo moderate Festigkeit erforderlich ist.

Wichtige Überlegungen, Auswahlkriterien und weitere Einblicke

Merkmal/Eigenschaft	St 60	S235JR	A36	Kurze Pro-/Kontra oder Trade-off-Anmerkung
Wesentliche mechanische Eigenschaft	Moderate Festigkeit	Moderate Festigkeit	Höhere Festigkeit	St 60 ist besser schweißbar
Wesentlicher Korrosionsaspekt	Ausreichend	Ausreichend	Schlecht	Alle erfordern Schutz in korrosiven Umgebungen
Schweißbarkeit	Ausgezeichnet	Ausgezeichnet	Gut	St 60 lässt sich einfacher schweißen
Bearbeitbarkeit	Gut	Ausreichend	Ausgezeichnet	A36 ist einfacher zu bearbeiten
Formbarkeit	Ausgezeichnet	Gut	Ausreichend	St 60 ermöglicht komplexe Formen
Ungefährer relativer Preis	Moderat	Moderat	Niedrig	Kosteneffizient für strukturellen Einsatz
Typische Verfügbarkeit	Allgemein	Allgemein	Sehr verbreitet	A36 ist weit verbreitet verfügbar

Bei der Auswahl von St 60 sind Überlegungen zu seinen mechanischen Eigenschaften, Schweißbarkeit und Kosteneffektivität wichtig. Während er im Vergleich zu Alternativen wie A36 nicht die höchste Festigkeit bieten kann, machen ihn seine hervorragende Formbarkeit und Schweißbarkeit zu einer bevorzugten Wahl für viele strukturelle Anwendungen. Darüber hinaus sorgt seine Verfügbarkeit auf dem Markt dafür, dass er leicht für Projekte beschafft werden kann.

Zusammenfassend ist St 60 Stahl ein vielseitiges und kosteneffizientes Material, das für verschiedene Ingenieuranwendungen geeignet ist, insbesondere im Bauwesen und in der Fertigung. Sein ausgewogenes Verhältnis von Eigenschaften macht ihn zu einer zuverlässigen Wahl für strukturelle Integrität, während er gleichzeitig die Fertigung und Montage erleichtert.