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Unlegierter Stahl

Von Johanna Bauer | 19. Januar 2021
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Ob beim Hausbau oder Renovieren, Stahl spielt eine wichtige Rolle in vielen Bereichen. Doch was genau bedeutet der Begriff unlegierter Stahl und was sind seine Besonderheiten? Dieser detaillierte Artikel führt Sie durch die Welt von Qualitäts- und Edelstählen, erläutert spezielle Eigenschaften und zeigt auf, wie sich legierter von unlegiertem Stahl unterscheidet.

Stahl unlegiert
Unlegierter Stahl weist nur sehr geringe Mengen an Fremdbestandteilen auf
AUF EINEN BLICK
Was ist unlegierter Stahl?
Unlegierter Stahl enthält fremde Bestandteile in geringen Mengen und wird durch eine Schmelzenanalyse bestimmt. Er zeichnet sich durch eine hohe Reinheit und geringe nichtmetallische Einschlüsse aus. Unlegierte Stähle lassen sich in Qualitäts- und Edelstähle unterteilen.

Zweck von Legierungen

Das Legieren von Stahl bezeichnet das Vermischen des Stahls mit anderen Elementen. Zweck des Legierens ist es, dem Stahl besondere Eigenschaften zu verleihen, die er ohne die Legierungsbestandteile nicht hatte. Dieses Eigenschaften sind beispielsweise:

  • Verformbarkeit
  • Bearbeitbarkeit
  • Festigkeit
  • Zähigkeit
  • Zugfestigkeit
  • Rostbeständigkeit

Definition von unlegiertem Stahl

Als „unlegiert“ wird Stahl immer dann bezeichnet, wenn die zusätzlichen Bestandteile ein bestimmtes Maß nicht überschreiten. Unlegierter Stahl ist also nicht frei von anderen Bestandteilen, sondern enthält fremde Bestandteile lediglich in einer sehr geringen Menge. Zur Feststellung dieser Mengen wird eine sogenannte Schmelzenanalyse vorgenommen. Das Ergebnis zeigt dann, ob es sich um legierten oder unlegierten Stahl handelt.

Grenzwerte

Element Grenzwert (Massenprozent)
Aluminium 0,30
Bor 0,008
Cobalt 0,30
Chrom 0,30
Kupfer 0,40
Lanthanide 0,10
Mangan 1,65
Molybdän 0,08
Niob 0,06
Nickel 0,30
Blei 0,40
Selen 0,10
Silicium 0,60
Tellur 0,10
Titan 0,05
Vanadium 0,10
Wolfram 0,30
Zirconium 0,05
Alle anderen Bestandteile maximal 0,10

Ausgenommen von diesen Grenzwerten sind aber folgende Elemente:

  • Kohlenstoff (wichtig!)
  • Stickstoff
  • Schwefel und Phosphor (sogenannte Stahlfeinde, verringern die Qualität von Stahl schon in geringen Mengen)

Einteilung von unlegierten Stählen

Unlegierte Stähle kann man in Qualitätsstähle und Edelstähle einteilen. Nichtrostende Stähle sind dabei immer legierte Stähle nach der oben stehenden Definition – sie enthalten definitionsgemäß einen Chromanteil von mindestens 10,5 %.

Anwendungen

Qualitätsstähle (das bedeutet nicht nur unlegierte Qualitätsstähle) werden meist für besondere Anforderungen verwendet, wo es auf besondere Stahleigenschaften ankommt. Das kann entweder die Bearbeitbarkeit, aber auch die Zähigkeit oder die Korngröße eines Stahls sein. Im Unterschied zu den legierten Qualitätsstählen werden die unlegierten Qualitätsstähle auch zum Oberflächenhärten und zum Vergüten verwendet. Bei legierten Stählen macht man das in der Regel nicht.

Bei den unlegierten Edelstählen kommt es vor allem auf besondere Eigenschaften an, damit sie überhaupt verwendet werden. Sie müssen entweder eine besonders hohe Kerbschlagarbeit, eine besonders hohe Oberflächenhärte oder einen besonders niedrigen Gehalt an nichtmetallischen Einschlüssen aufweisen, damit man sie verwendet.

Besondere Eigenschaften

Der Reinheitsgrad von unlegierten Stählen ist generell höher als bei legierten. Vor allem auch die nichtmetallischen Einschlüsse sind bei unlegierten Stählen normalerweise deutlich geringer.

Tipps & Tricks
Ob es sich um legierten oder unlegierten Stahl handelt, erkennt man schon anhand der Zusammensetzung, die in der Bezeichnung aufscheint: So kann man beispielsweise aus der Bezeichnung X5CrNi18-10 ableiten, dass es sich um einen sogenannte Chrom-Nickel-Stahl handelt. Die DIN EN 10027 nimmt dabei eine genauere Einteilung vor, bei der sowohl die Verwendung, die mechanischen Eigenschaften (Streckgrenze) und bestimmte Zusatzqualitäten mit berücksichtigt werden.Daraus resultieren Bezeichnungen wie E235JR – also ein Maschinenbaustahl (E) mit einer Mindeststreckgrenze von 235 N/mm² und einer Kerbschlagarbeit von 27 J.