Schmelzpunktbereich von Stahl
Im Allgemeinen kann man sagen, dass der Schmelzpunkt von Stahl in einem Temperaturbereich zwischen 900 °C und 1.500 °C liegt. Bei einzelnen Stahlsorten kann der Schmelzpunkt aber ganz unterschiedlich liegen. Dafür gibt es bestimmte Kriterien in der Stahllegierung, die ausschlaggebend sind.
Schmelzverhalten von Stahl
Wenn man den Schmelzpunkt von Stahl bestimmen will, muss man sich bewusst sein, dass es sich eigentlich in Wirklichkeit um einen „Schmelzbereich“ handelt.
Ab einer bestimmten Temperatur fängt Stahl an sich zu verflüssigen. Danach liegt Stahl in einem sogenannten „gemischten Phasengefüge“ vor. In diesem Stadium ist Stahl eine breiige Masse, die auch noch feste Bestandteile und Restschmelze enthält. Erst bei noch weiterem Ansteigen der Temperatur wird Stahl dann komplett flüssig.
Schmelzpunkt von Stahlsorten bestimmen
Dafür gibt es mehrere Möglichkeiten:
- Ermitteln der genauen Stahlsorte und Nachschlagen der Werkstoffeigenschaften oder
- Ablesen im EKD nach dem Kohlenstoffgehalt
Das EKD
Das EKD ist das sogenannte Eisen-Kohlenstoff-Diagramm. Es gibt die Schmelzpunkte von bestimmten Stahlsorten abhängig von ihrem Kohlenstoffgehalt (dem wichtigsten Kriterium für den Schmelzpunkt). Das Diagramm kann daneben auch für Gusseisen verwendet werden.
Anhand des Kohlenstoffgehalts (auf der X-Achse des Diagramms) und der Temperatur (y-Achse des Diagramms) kann man die Phasenzusammensetzung jeder Stahlsorte ablesen. Dabei gibt es für den Schmelzbereich zwei wichtige Linien.
Die sogenannte Solidus-Linie (Verbindung der Punkte AHIECF im Diagramm) zeigt, wann ein bestimmter Stahl sich anfängt zu verflüssigen. Unterhalb dieser Linie ist ein Stahl mit bestimmtem Kohlenstoffgehalt fest, darüber beginnt er sich zu verflüssigen unnd in die „breiige Phase“ einzutreten.
Die zweite wichtige Linie ist die Liquidus-Linie (Verbindung der Punkte ABCD im Diagramm). Oberhalb dieser Linie ist der Stahl komplett flüssig, darunter ist er in der gemischten Phasenzusammensetzung.
Das Schmelztemperatur von Stahl liegt damit immer im Temperaturbereich zwischen Solidus- und Liquiduslinie. Es handelt sich genaugenommen also um einen Schmelztemperaturbereich.
Verringerte Aussagefähigkeit des EKD
Aufpassen muss man bei EKD nur, wenn man den Schmelztemperaturbereich von hoch legierten Stählen ermitteln will. Je höher nämlich der Anteil von anderen Legierungsbestandteilen (außer Eisen und Kohlenstoff) ist, desto unzutreffender wird das Diagramm. Mit steigendem Gehalt von Bestandteilen wie Chrom, Nickel, Vanadium und anderen Stoffen wirken sich deren Schmelzpunkte zunehmend verändernd aus. Der Schmelztemperaturbereich der Legierung beginnt sich dann zu verschieben. In diesem Fall bleibt einem nichts anderes übrig, als in einer Werkstoffübersicht nachzuschlagen.
Das gilt beispielsweise auch für Chromstahl, der ja mindestens 12 % Chrom enthält, oft sogar 17 % oder 18 %.
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