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.