Stahl: Eigenschaften, Geschichte, Produktion und Anwendungen

Stahl, das weltweit führende Konstruktionsmaterial, ist eine Eisenlegierung, die zwischen 0,2 und 2 Gewichtsprozent Kohlenstoff enthält.

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Geschichte

Das Aufkommen der kommerziellen Stahlproduktion im späten 19. Jahrhundert war das Ergebnis von Sir Henry Bessemers Entwicklung eines effizienten Weges um den Kohlenstoffgehalt im Gusseisen zu senken. Durch die Verringerung der Kohlenstoffmenge in Eisen auf etwa 2% wird der härtere und verformbarere Stahl hergestellt.

Produktion

Heute wird der meiste Stahl durch basische Sauerstoffverfahren (auch als Basis-Sauerstoffstahlerzeugung oder BOS bekannt) hergestellt. BOS wird so genannt, weil Sauerstoff in große Gefäße mit geschmolzenem Eisen und Stahlschrott eingeblasen werden muss.

Obwohl BOS den größten Anteil an der weltweiten Stahlproduktion ausmacht, ist der Einsatz von Lichtbogenöfen (EAF) seit Beginn des 20. Jahrhunderts angestiegen und macht heute rund ein Drittel der gesamten Stahlproduktion aus.

Sorten

Über 3 500 verschiedene Stahlsorten sind vorhanden. Handelsüblicher Stahl wird im Allgemeinen in vier Gruppen eingeteilt, abhängig von ihrem Metalllegierungsgehalt und Endgebrauchsanwendungen:

1. Kohlenstoffstähle (einschließlich kohlenstoffarmer, mittelkohlenstoffhaltiger und kohlenstoffarmer Stähle)
2. Legierungsstähle (gebräuchliche Legierungsmetalle; Mangan; Silicium, Nickel und Chrom)
3. Edelstähle (enthalten ca. 10% Chrom und sind als austenitisch, ferritisch und martensitisch klassifiziert)
4. Werkzeugstähle (legiert mit Hochtemperatur und Hartmetallen wie Molybdän und Wolfram)

Stahl hat eine breite Palette von Legierungszusammensetzungen, die es ermöglichen, verschiedene mechanische Eigenschaften zu haben.

Eigenschaften

Je nach den Eigenschaften, die für ihre Anwendung erforderlich sind, werden verschiedene Stahlsorten hergestellt, und auf der Grundlage dieser Eigenschaften werden verschiedene Klassiersysteme zur Unterscheidung von Stählen verwendet. Die folgende Tabelle listet die Eigenschaften von Stählen bei Raumtemperatur (25 ° C) auf.

Anwendungen

Von rostfreien Stählen und Hochtemperaturstählen bis hin zu flachen Kohlenstoffprodukten bieten die verschiedenen Formen und Legierungen von Stahl unterschiedliche Eigenschaften für eine breite Palette von Anwendungen. Aus diesen Gründen und wegen der Kombination aus hoher Festigkeit und relativ niedrigen Produktionskosten wird Stahl heute in unzähligen Produkten eingesetzt.

Stahlanwendungen können in fünf Sektoren unterteilt werden.