Welche Stahlsorten gibt es?

Stahl ist einer der am weitesten verbreiteten Werkstoffe der Welt. Es überrascht nicht, dass es davon unzählige Sorten mit unterschiedlichen Eigenschaften gibt. Wir geben hier eine Übersicht, indem wir verschiedene Möglichkeiten, Stahlsorten zu definieren vorstellen und erläutern.

Wie können wir also Stahlsorten unterteilen? Das kann anhand dieser Kriterien erfolgen:

1. Produktionsmethode
2. Eigenschaft
3. Form
4. Zusammensetzung
5. Anwendung

Im Folgenden gehen wir diese Klassifizierungen durch und geben Beispiele für jede Gruppe.

1. Produktionsverfahren (wie wird er hergestellt und/oder verarbeitet):

Häufig werden Begriffe im Zusammenhang mit einer Produktionsmethode verwendet, um Stahlsorten zu definieren. Nachfolgend finden Sie einige Beispiele:

• Warmgewalzter Stahl
• Kaltgewalzter Stahl
• Gehärteter Stahl
• Vergütungsstahl
• Geglühter Stahl
• Stahlguss

Warmgewalzter Stahl strong(WGW) ist Stahl, der im heißen Zustand plattgewalzt wird. Kaltgewalzter Stahl (KGW) wird durch kaltwalzen von warmgewalztem Stahl (bei Raumtemperatur) hergestellt. So werden feinere Toleranzen und eine bessere Oberflächenqualität erreicht. Zudem wird dadurch die Härte und die Festigkeit des Materials gesteigert. WGW-Stahl hat eine geringere mechanische Festigkeit als KGW und lässt sich daher besser verformen.

Gehärteter Stahl wird einer speziellen Wärmebehandlung unterzogen und anschließend schnell abgekühlt. Dies macht ihn hart, aber spröde. Bei Vergütungsstahl wird gehärteter Stahl erneut auf eine moderate Temperatur erwärmt und langsam abgekühlt. Dies reduziert die Sprödigkeit und erhöht die Zähigkeit, während die Härte größtenteils erhalten bleibt.

Geglühter Stahl ist (in der Regel) kaltgeformter Stahl, der erwärmt und dann im geglühten Zustand abgekühlt wurde. Dies geschieht, um die Innenspannung zu reduzieren und die Verformbarkeit zu verbessern.

Wenn flüssiger Stahl in eine bestimmte Form gegossen wird, nennt man dies Stahlguss. Auf diese Weise wird die Formfreiheit des Gusses mit der Zähigkeit von Stahl kombiniert.
Anmerkung: Gusseisen wird auf die gleiche Weise hergestellt. Jedoch enthält Gusseisen deutlich mehr Kohlenstoff, wodurch dieser Werkstoff offiziell kein Stahl ist.

Neben Produktionsmethoden gibt es auch Bearbeitungsmethoden. Diese beziehen sich häufig auf die Oberflächenbehandlung, wie z. B. das Verzinken.

• Verzinkter Stahl
• Galvanisierter Stahl

Verzinkter Stahl ist der Überbegriff für Stahl mit verschiedene Arten von Zinkschichten als Korrosionsschutz. Eine häufig verwendete Methode ist die Feuerverzinkung, bei der eine relativ dicke Zinkschicht in einem Schmelzbad auf die Oberfläche aufgetragen wird. Dazu zählt auch die Sendzimir-Verzinkung (Bandverzinkung), bei der komplette Bleche durch die Schmelze geführt werden. Darüber hinaus gibt es auch die galvanische oder elektrolytische Verzinkung, bei der mittels eines elektrolytischen Zinkbades eine dünne Zinkschicht aufgetragen wird. Diese Stahlsorten werden hergestellt, um eine korrosionsbeständige Oberfläche zu schaffen, die kostengünstiger ist als Edelstahl.

Hinsichtlich der Terminologie könnte man hier auch pulverbeschichteten und lackierten Stahl mit einbeziehen. Ein wesentlicher Unterschied besteht jedoch darin, dass das Verzinken eine Behandlungsmethoden ist, welche vor anderen Bearbeitungsprozessen stattfinden. Im Gegensatz dazu finden Pulverbeschichten und Lackieren im Nachhinein statt.

Obwohl die obigen Begriffe nichts über die Zusammensetzung oder Funktion des Stahls aussagen, bieten sie einen guten Ausgangspunkt für Ingenieure oder Konstrukteure, die eine Stahlsorte für ihr Projekt auswählen müssen.

2. Eigenschaft (worin zeichnet er sich aus):

Stahlsorten werden oft nach ihrer charakteristischen Eigenschaft klassifiziert. Zum Beispiel:

• Edelstahl
• Wetterfester Stahl
• Hitzebeständiger Stahl
• Verschleißfester Stahl
• Baustahl

Edelstahl gehört zu den bekanntesten Stahlsorten. Diese enthält mindestens 10,5 % Chrom und maximal 1,2 % Kohlenstoff und zeichnet sich durch ihre Korrosionsbeständigkeit gegenüber Carbonstahl aus.

Edelstahl wird in der Regel in folgende Untergruppen unterteilt, die etwas über die Mikrostruktur des Edelstahls aussagen:

• Austenitischer Edelstahl -> gängigster Vertreter mit guter Korrosionsbeständigkeit und guter Schweißbarkeit z.B. 1.4301 / 1.4404
• Ferritischer Edelstahl -> günstig, magnetisch, geringere Korrosionsbeständigkeit z.B. 1.4016
• Martensitischer Edelstahl -> hart, magnetisch, geringe Korrosionsbeständigkeit z.B. 1.4003
• Duplex-Edelstahl -> höhere Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit als Austenit z.B. 1.4462

Wetterfester Stahl ist besser bekannt als Cortenstahl. Der braune Stahl wird oft zu dekorativen Zwecken verwendet, hat aber auch einen praktischen Vorteil. Die Rostschicht (daher der braun-orange Farbton) bildet eine Schutzschicht auf der Oberfläche, so dass eine weitere Korrosion deutlich verzögert wird. Dadurch hält er unterschiedlichen Witterungseinflüssen stand.

Die Bezeichnung hitzebeständiger Stahl spricht ebenfalls für sich. Bei solchen Arten von Stahl ist nicht das Ziel, den Schmelzpunkt zu verschieben, sondern bei extremer Hitze ein Zundern (Abplatzen) zu verhindern. Jede Erwärmung hat ein Abschuppen der Oberfläche zur Folge. Das bedeutet, dass der Stahl mit der Zeit dünner wird und an mechanischen Eigenschaften verliert. Hitzebeständiger Stahl zeigt eine höhere Beständigkeit gegen Zunderbildung.

Verschleißfester Stahl z.B. RAEX400 ist eine Stahlsorte mit sehr hoher Härte und Oberflächenfestigkeit. Damit soll diese Art von Stahl Reibung, Schlag und/oder Abtragung standhalten und eine geringere Verschleißneigung als andere Stahlsorten aufweisen.

Baustahl ist die am häufigsten verwendete Art von Stahl. Dieser niedrig legierte Carbonstahl bietet oft ausreichende Eigenschaften bei günstigen Preisen für den Stahl- und Maschinenbau. Durch Vergütung können höhere Festigkeiten erreicht werden. Ab einer Streckgrenze von 355 MPa gilt das Material als hochfest. Gängige Vertreter hierbei sind S235 oder S355 mit einer Streckgrenze von 235 bzw. 355 MPa.

3. Form (wie sieht er aus?)

Eine weitere häufig verwendete Methode zur Definition von Stahlsorten ist die Form. Dies sind häufig verwendete Formen:

• Drahtstahl
• Flachstahl
• Stabstahl
• Blechstahl
• Rohrstahl
• Trägerstahl

Drahtstahl hat die Form von Draht und wird oft als Bewehrungsdraht (für Beton) verwendet.

Flachstahl ist ein flacher, schmaler Streifen, der häufig als Verstärkung in Bauwerken verwendet wird.

Bei Stabstahl sprechen wir von massiven, geraden Stäben (meist runder oder quadratischer Querschnitt), die unter anderem in Wellen, CNC-Teilen und Zäunen zum Einsatz kommen.

Stahlbleche sind flache Bleche, die sowohl in ihrer ursprünglichen Form als auch für Sonderanfertigungen verwendet werden. Platten dienen beispielsweise als Verkleidung für Böden und Wände. Aus Platten lassen sich aber auch kleinere Teile schneiden und umformen, die oft Teil eines größeren Ganzen sind.

Rohrstahl sind runde, rechteckige oder quadratische Rohre , welche häufig für Rahmen, Gestelle oder Unterkonstruktionen verwendet werden.

Trägerstahl umfasst Stahlprofile (wie H- und I-Profile), die als Träger und Stützen in Konstruktionen verwendet werden.

Obwohl die Form nicht etwas über die Zusammensetzung und Eigenschaften des Stahls an sich aussagt, trägt auch dies zu den Eigenschaften, wie z.B. der Biegesteifigkeit, der Bauteile bei.

4. Zusammensetzung (woraus besteht er?)

Bei dieser Klassifizierung spielen einzelne Elemente oder deren Sammelbegriff eine Rolle bei der Bezeichnung der Stahlsorte. Stahl ist eine Legierung, die hauptsächlich aus Eisen (98-99 %) und einem geringen Anteil an Kohlenstoff (bis zu 2 %) besteht. 

Dies bringt uns zum ersten Typ anhand seiner Zusammensetzung: Kohlenstoffstahl / Carbonstahl. Kohlenstoff ist in diesem Fall das wichtigste Legierungselement. Je nach Anwendung können geringe Mengen anderer Elemente wie Mangan, Molybdän und Chrom zugesetzt werden.

Kohlenstoffstahl wird in drei Gruppen unterteilt:

• Kohlenstoffarmer Stahl (< 0,25 % Kohlenstoff)
• Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt (0,25-0,60 % Kohlenstoff)
• Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt (> 0,60 % Kohlenstoff)

Kohlenstoffarmer Stahl ist weich, zäh, leicht verformbar und leicht zu schweißen. Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt ist dies weniger, aber sehr hart und verschleißfest. Daher wird kohlenstoffarmer Stahl für Bau- und Blechstahl verwendet. Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt wird im Maschinenbau häufig als Aschewerkstoff verwendet. Kohlenstoffreicher Stahl wird häufig für Werkzeuge wie Messer verwendet.

Eine andere Stahlsorte, die ein Element im Namen trägt, ist Manganstahl. Dabei ist Mangan das wichtigste Legierungselement. Es ist ein sehr zäher, starker und (wenn richtig bearbeitet) verschleißfester Stahl, der unter anderem für Mahlwerke, Baggerschaufeln und Eisenbahnräder verwendet wird. 

Manchmal wird auch der Begriff Chromstahl verwendet. Hier ist Chrom das Hauptlegierungselement. Vielen mag der Begriff Chromstahl nicht viel sagen. Dieser Begriff ist jedoch ein Synonym für eine der beliebtesten Stahlsorten, die wir bereits erwähnt haben: Edelstahl.

Dann gibt es auch vier Begriffe, die sich nicht auf ein bestimmtes Element beziehen, aber etwas über die Anzahl der hinzugefügten Elemente aussagen. Diese sind:

• Unlegierter Stahl
• Legierter Stahl
  
  • Niedriglegierter Stahl (low-alloy steel)
  • Hochlegierter Stahl (high-alloy steel)

Unlegierter Stahl ist Stahl, der außer Kohlenstoff keine bewusst zugesetzten Legierungselemente enthält. Nur geringe Mengen an Mangan, Silizium, Schwefel und Phosphor sind erlaubt, da sie als Rückstände aus dem Produktionsprozess gelten. Obwohl unlegierter Stahl in der Basis immer Kohlenstoffstahl ist, ist Kohlenstoffstahl nicht unbedingt auch unlegierter Stahl. Letztere können nämlich eine geringe Menge anderer Legierungselemente enthalten.

Legierter Stahl ist Stahl, dem bewusst Legierungselemente zugesetzt werden. Innerhalb dieser Gruppe wird zwischen niedriglegiertem und hochlegiertem Stahl unterschieden. Niedriglegierter Stahl enthält weniger als 5 % Legierungselemente und bietet oft eine höhere Leistung bei begrenzten Zusatzkosten. Hochlegierter Stahl enthält mehr als 5 % Legierungselemente, um außergewöhnliche Leistungen wie Korrosionsbeständigkeit, Wärmebeständigkeit und Verschleißfestigkeit zu erzielen.

5. Anwendung (wozu dient er)

Schließlich sehen wir manchmal auch, dass Stahlsorten nach ihrer Anwendung klassifiziert werden. 

Zur Veranschaulichung nehmen wir Konstruktionsstahl, Baustahl und Werkzeugstahl. Der erste betrifft Stahl, der zur Herstellung von Konstruktionselementen wie Rohren und Profilen verwendet wird. Die zweite betrifft in der Regel die Stahldrähte für Stahlbeton (auch Bewehrungsstahl genannt). Und die dritte Sorte umfasst Stahl, aus dem unter anderem Fräsen, Sägen, Matrizen, Schleifmaschinen und allerlei andere Werkzeuge gefertigt werden.

Haben Sie noch Fragen?

In diesem Blog haben wir die häufigsten Stahlsorten in Kategorien unterteilt, um Ihnen eine Orientierung zu geben.

Dieser Überblick ist nicht vollständig. Es ist möglich, dass einige Nuancen in der Formulierung verloren gegangen sind. Wir haben diese Klassifizierung auf der Grundlage unseres eigenen Wissens und unserer Interpretationen erstellt. Möglicherweise gibt es einen anderen Konsens. Nicht zuletzt sind nicht alle Begriffe streng als Standardnummern oder AISI definiert. In der Praxis werden sie jedoch als nützliche Anhaltspunkte für bestimmte Stahlsorten mit erkennbaren Eigenschaften verwendet. Seien Sie sich dessen bewusst.

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