Stahlsorten

Materialien Stahlguss

Stahl – der vielseitige Werkstoff

Kaltzäh, warmfest, nichtrostend, korrosionsbeständig, verschleiß- und hitzebeständig – die Liste der Eigenschaften, die Stahl zu einem einzigartigen legierten Werkstoff machen, ist lang. Die vielseitige Werkstoffgruppe der Stähle stellt für viele Anwendungszwecke geeignete Werkstoffe zur Verfügung, vom zugfesten Vergütungsstahl bis zu zahlreichen anderen Stahlvarianten. Stahlguss wird heute immer dann eingesetzt, wenn die daraus hergestellten Bauteile extremen Belastungen ausgesetzt sind. Dies kann bedeuten, dass höchste Festigkeiten, Korrosionsbeständigkeit, Verschleißfestigkeit, Hitzebeständigkeit oder Warmfestigkeit verlangt werde SN cast iron bietet mit mehr als 150 aktiven Werkstoffen für jeden Anwendungsfall den geeigneten Stahlguss-Werkstoff inkl. zugehöriger Wärmebehandlung an. Unsere Erfahrungen in verschiedenen Kundenbereichen und fundierte werkstoffkundliche Grundlagen erlauben uns, Sie bei der Auswahl des richtigen Werkstoffes für Ihr Bauteil zu unterstützen. Neben vielen genormten Werkstoffen aus nationalen, europäischen und internationalen Normen stellen wir für unsere Kunden auch kundenspezifische Eigenentwicklungen für spezielle Anwendungen her.

Niedriglegierter Stahlguss

Die Gruppe der un- und niedriglegierten Stähle enthält Werkstoffe für allgemeine Anwendungszwecke, bei denen das Bauteil mittleren Beanspruchungen ausgesetzt ist. Die Werkstoffe werden im normalgeglüht oder vergüteten Zustand eingesetzt und erreichen Zugfestigkeiten bis N/qmm bei Bruchdehnungen zwischen 15 bis 25 %. Als Legierungselemente enthalten die Stähle neben 0.1 – 0.5 % Kohlenstoff noch etwas Mangan, Silizium und evtl. Molybdän. Die Sorten mit niedrigen Kohlenstoffgehalten und erhöhtem Mangangehalt eignen sich besonders gut zum Schweißen. Die Normgrundlage für un- und niedriglegierte Stahlgusssorten finden sich in DIN EN 10293 “Stahlguss für allgemeine Anwendungen”.

Vergütungsstahlguss

Als Vergütungsstahlguss werden niedriglegierte Sorten bezeichnet, die neben Kohlenstoff noch weitere Legierungselemente wie Chrom, Molybdän, Nickel und Vanadium enthalten. Die Zugabe der Legierungselemente fördert die Durchhärtbarkeit bei größeren Wanddicken, verbessert die mechanischen Eigenschaften und die Anlassbeständigkeit der Werkstoffe. Vergütungsstähle werden nach dem Gießen in einer zweistufigen Wärmebehandlung vergütet, d.h. zunächst durch Abschrecken in Wasser, Öl oder Luft gehärtet und anschließend angelassen, wodurch die Zähigkeit des Werkstoffes deutlich ansteigt. Damit ist eine anwendungsgerechte Einstellung der mechanischen Eigenschaften des Werkstoffes möglich Vergütungsstahlguss wird heute in der Norm DIN EN 10293 “Stahlguss für allgemeine Anwendungen” beschrieben. Die Norm DIN EN 10213 “Technische Lieferbedingungen für Stahlguss für Druckbehälter” enthält weitere Sorten, die für den Einsatz in druckbeanspruchten Bauteilen zugelassen sind. Das Stahl-Eisen-Werkstoffblatt SEW 520 “Hochfester Stahlguss mit guter Schweißeignung” enthält weitere Vergütungsstähle für höchste Festigkeitsanforderungen.

Warmfester Stahlguss

Warmfester Stahlguss eignet sich für dauerhafte Einsatztemperaturen über 400 bis ca. 600 °C. Kennzeichnend für die warmfesten Sorten ist die hohe Stabilität gegen temperaturbedingtes plastisches Kriechen und Veränderung der Werkstoffeigenschaften. Warmfeste Stähle werden üblicherweise im vergüteten Zustand eingesetzt. Die warmfesten Stahlgusssorten finden sich in DIN EN 10213 “Technische Lieferbedingungen für Stahlguss für Druckbehälter”. Dort sind auch Informationen zur Festigkeit bei erhöhten Temperaturen und Zeitstandsfestigkeiten angegeben.

Kaltzäher Stahlguss

Für den Einsatz bei tiefen Temperaturen gibt es die Gruppe der kaltzähen Stahlgusssorten. Entscheidend für diese Werkstoffe sind gute Zähigkeitseigenschaften bei Temperaturen unterhalb – 10 °C. Einsatzgebiete sind die Kältetechnik und Bereiche wie die Verkehrstechnik oder die Rohstoffgewinnung, wo Anlagen und Bauteile bei tiefen Temperaturen hohen Belastungen ausgesetzt sind. Die Norm DIN EN 10213-3 “Technische Lieferbedingungen für Stahlguss für Druckbehälterbau” -Teil 3 “Stahlsorten für die Verwendung bei tiefen Temperaturen” enthält geeignete Stahlsorten für unterschiedliche Temperaturbereiche.

Nichtrostender Stahlguss

Stahlgusssorten mit erhöhter Beständigkeit gegenüber chemischer Beanspruchung bilden die Gruppe der nichtrostenden Stahlgusssorten. Unterschieden werden die hochlegierten Stahlgusssorten in martensitische, ferritisch-carbidische, ferritisch-austenitische (Duplex) und austenitische Stähle. Allen Werkstoffen gemeinsam ist der hohe Gehalt an Chrom von mindestens 12 % bis 30 %. Weitere Legierungsträger sind Nickel, Molybdän, Niob und Kupfer. Nichtrostender Stahlguss ist in DIN EN 10283 “Korrosionsbeständiger Stahlguss” und in DIN EN 10213 “Technische Lieferbedingungen für Stahlguss für Druckbehälter”, Teil 4 “Austenitische und austenitisch-ferritische Sorten” beschrieben.

Hitzebeständiger Stahlguss

Hitzebeständiger Stahlguss ist für den Einsatz in Temperaturen über 600 °C geeignet. Höchste zulässige Anwendungstemperaturen erreichen bei einigen Sorten 1200 °C. hitzebeständigen Werkstoffe können in die Gruppen der ferritischen und austenitischen Werkstoffe und die Nickel- und Kobaltbasis-Legierungen aufgeteilt werden. Wie bei den rostfreien Sorten ist Chrom das wesentliche Legierungselement. Die ferritischen Sorten enthalten zwischen 7 und 30 % Chrom und sind für Bauteile mit geringen mechanischen Belastungen geeignet. Die austenitischen Sorten enthalten neben 18 – 27 % Chrom zwischen 9 und 39 % Nickel zur Einstellung eines austenitischen zähen und hochtemperaturfesten Werkstoffgefüges. Die Nickel- und Kobaltbasis-Legierungen enthalten etwa 50 % Nickel bzw. Kobalt und hohe Chromgehalte und sind damit für höchste thermische und hochtemperaturkorrosive Beanspruchungen geeignet. Die normative Grundlage für diese Werkstoffgruppe ist DIN EN 10295 “Hitzebeständiger Stahlguss”.

Verschleissbeständiger Stahlguss

Verschiedene Stahlgusssorten sind hervorragend für Verschleißbeanspruchungen geeignet. Je nach Art des Verschleißes und der zusätzlichen mechanischen und thermischen Beanspruchung auf das Bauteil stehen unterschiedliche Stahlsorten zur Verfügung. Für Bauteile mit hohen dynamischen Belastungen kommen Vergütungsstähle zum Einsatz. Bei geringeren Zähigkeitsanforderungen können martensitische Stahlgusssorten mit höherem Karbidgehalt eingesetzt werden. Für höchste Verschleißbeständigkeit bei geringer mechanischer Belastung sind Gussteile aus Chromhartguss mit Kohlenstoffgehalten bis über 3 % und Chromgehalten bis 30 % geeignet. Die Gruppe der Nihard-Werkstoffe enthält Chrom-Nickel legiertes weiß erstarrtes Gusseisen mit hoher Verschleißfestigkeit und im Vergleich zum Chromhartguss verbesserter Eignung bei schlagender Beanspruchung. Der Manganhartstahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 1.2 % und einem Mangangehalt von 12 % ist ein Klassiker in der Verschleißtechnik. Diese Werkstoffgruppe schafft den ansonsten unmöglichen Spagat zwischen hoher Zähigkeit und hoher Verschleißfestigkeit. Die normative Grundlage für Chromhartguss und Chrom-Nickel-Hartguss findet sich in DIN EN 12513 “Verschleißbeständiges Gusseisen”. Der Manganhartstahl ist in ISO 13521 “Austenitischer Manganstahlguss” beschrieben. Die Vergütungsstähle für Verschleißanwendungen sind nicht speziell genormt, ein Teil der möglichen Werkstoffe wird jedoch in den einschlägigen Normen für Vergütungsstahlguss DIN EN 10293 “Stahlguss für allgemeine Anwendungen” und DIN EN 10213 “Technische Lieferbedingungen für Stahlguss für Druckbehälter” aufgeführt.