Definition und Herstellung
Feinkornbaustahl zeichnet sich durch seine feingekörnte Mikrostruktur aus. Das Kristallgefüge von Feinkornbaustählen weist je nach Sorte 256 bis 2048 Körner pro m2 auf. Dadurch bieten sie eine höhere Festigkeit und Zähigkeit als grobkörnige Stähle. Durch die hohe Streckgrenze sind Feinkornbaustähle sehr belastbar, unempfindlich gegenüber Sprödbruch und ideal für den Einsatz in Schweißkonstruktionen.
Um die gewünschte feinkörnige Struktur zu erreichen, sind präzise thermomechanische Prozesse notwendig. Der Grundstoff ist Roheisen aus Eisenerz. Dieses wird geschmolzen und durch Frischen wird der Kohlenstoffgehalt auf unter 0,2 % reduziert, um schweißgeeigneten Stahl zu erhalten.
Einfluss der Herstellung auf die Eigenschaften
Während des Schmelzprozesses zur Herstellung von Feinkornbaustahl werden je nach Legierung verschiedene Legierungselemente hinzugegeben, um Sauerstoff und Stickstoff zu binden. Diese Elemente können die Eigenschaften des Stahls gezielt beeinflussen.
Zum Beispiel unterstützen Kupfer, Molybdän und Vanadium die Feinkornbildung, weil die Bildung grober Phasen während der Abkühlung minimiert wird. Chrom erhöht die Korrosionsbeständigkeit. Nickel und Mangan verbessern die Zähigkeit. Silizium steigert vor allem die Festigkeit.
Zudem lassen sich durch bestimmte Maßnahmen während der Herstellung spezifische Eigenschaften erzielen. Ist eine hohe Schweißeignung gewünscht, sollte der Kohlenstoffgehalt möglichst gering sein. Soll die Kaltumformbarkeit erhöht werden, darf nur wenig Perlit im Gefüge verbleiben. Für eine Kaltzähigkeit bei -40 °C müssen Phosphor- u. Schwefelgehalte abgesenkt werden.
Einteilung der Feinkornbaustähle nach Herstellung
Je nach Herstellung lassen sich Feinkornbaustähle in folgende Gruppen einteilen:
| NM-Feinkornbaustähle | Q-Feinkornbaustähle | |
|---|---|---|
| Herstellung | Warmumformung mit gezielter Kontrolle der Temperatur und Umformbedingungen | Spezielle Wasserabschreckung nach der Warmumformung |
| Streckgrenze | Bis zu 500 MPa | Höher als 500 MPa |
| Spezifikationen | Normalgeglüht und thermomechanisch behandelt | Wasservergütet, hochfest |
Sortenbeispiele hochfester Feinkornbaustähle
Je nach Lieferzustand können die mechanischen Eigenschaften von Feinkornbaustählen unterschiedlich ausgeprägt sein. Ausschlaggebend für die Verwendung ist meist die Streckgrenze. Folgende Tabelle zeigt einige Beispiele:
| Güte | Prüfrichtung | Werkstoff-Nr. | Streckgrenze ReL min. (MPa) ≤ 16 mm | Streckgrenze ReL min. (MPa) 16 ≤ 40 mm | Zugfestigkeit Rm (MPA) ≤ 40 mm | Dehnung A5 (in %) min. | Kerbschlagzähigkeit Temp. °C |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| S275 M | Q | 1.8818 | 275 | 265 | 370 – 530 | 24 | -20 |
| S275 ML | Q | 1.8819 | 275 | 265 | 370 – 530 | 24 | -50 |
| S355 M | Q | 1.8823 | 355 | 345 | 470 – 630 | 22 | -20 |
| S355 ML | Q | 1.8834 | 355 | 345 | 470 – 630 | 22 | -50 |
| S420 M | Q | 1.8825 | 420 | 400 | 520 – 680 | 19 | -20 |
| S420 ML | Q | 1.8836 | 420 | 400 | 520 – 680 | 19 | -50 |
| S460 M | Q | 1.8827 | 460 | 440 | 540 – 720 | 17 | -20 |
| S460 ML | Q | 1.8838 | 460 | 440 | 540 – 720 | 17 | -50 |
Einsatzbereiche
Schweißgeeigneter Feinkornbaustahl ermöglichet besonders robuste und gleichzeitig leichte Konstruktionen. Typische Anwendungsbeispiele sind:
- Brücken-Leichtbau: Feinkornbaustahl vereint eine hohe Tragfähigkeit mit leichterem Gewicht und eignet sich daher ideal für Brückenkonstruktionen. Besonders bei der Überbrückung großer Spannweiten und bei schwierigen Geländebedingungen sind diese Eigenschaften entscheidend.
- Kranbau: Egal ob Baukran oder Autokran – die robuste Natur von Feinkornbaustahl bietet die nötige Belastbarkeit zur effizienten Bewegung schwerer Lasten.
- Offshore-Anlagen: Salzwasser und starke Strömungen erschweren sowohl den Bau als auch den Betrieb von Hochsee-Bohranlagen und Pipelines. Feinkornbaustahl bietet die erforderliche Festigkeit, Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit.
- Maschinenbau: Feinkornbaustähle bieten hervorragende Eigenschaften für den Maschinenbau und kommen beispielsweise im Sondermaschinenbau, sowie bei Forstmaschinen, Industriepressen und Baggern zum Einsatz.
Nachhaltigkeit
Stahlschrott lässt sich nahezu unbegrenzt oft einschmelzen und wiederverwenden. Dieser hohe Grad der Recyclingfähigkeit ist die beste Voraussetzung für eine funktionierende Kreislaufwirtschaft und eine ressourcenschonende Produktion. Dadurch gilt Stahl, insbesondere auch Feinkornbaustahl, als sehr nachhaltiger Werkstoff.
