Zugversuch in Dickenrichtung – der Z-Test einfach erklärt
Was ist ein Zugversuch in Dickenrichtung und wann ist ein Z-Test notwendig? Erfahren Sie, wie der Z-Wert die Sicherheit von Stahlkonstruktionen erhöht und welche Normen
10Crmo9-10, X120Mn12, C45 oder 16Mo3 – wer im Stahlhandel arbeitet, begegnet diesen Stahlgüten regelmäßig. Im Gegensatz zu den Stahlbezeichnungen wie S355J2+N oder P355NH stehen hier jedoch nicht der Verwendungszweck oder die mechanischen Eigenschaften im Vordergrund. Stattdessen gibt die Stahlbezeichnung Auskunft über den Kohlenstoffgehalt sowie die wichtigsten Legierungselemente des Werkstoffs.Die Benennung nach der chemischen Zusammensatzung ist ebenfalls Bestandteil der DIN EN 10027-1 und ermöglicht es, bereits anhand des Kurz namens Rückschlüsse auf den Werkstoffbau und seine Eigenschaften zu ziehen.
Die DIN EN 10027-1 kennt zwei verschiedene Systeme zur Benennung von Stahlgüten. Während im ersten Teil dieser Artikelreihe die Stahlbezeichnung nach Verwendungszweck und mechanischen Eigenschaften behandelt wurden, beschäftigt sich dieser Beitrag mit der Benennung nach der chemischen Zusammensetzung.
Bei dieser Systematik geht es nicht primär um Kennwerte wie Streckgrenze oder Zugfestigkeit, sondern um den inneren Aufbau des Werkstoffs. Dieser wird maßgeblich durch Kohlenstoffgehalt und Legierungselemente bestimmt.
Dadurch lassen sich wichtige Eigenschaften wie:
bereits aus der Stahlbezeichnung ableiten.
Je nach Werkstoff stehen unterschiedliche Eigenschaften im Vordergrund.
Bei Baustählen genügt häufig die Angabe des Verwendungszecks sowie der mechanischen Eigenschaften. Deshalb werden Stahlgüten wie S355J2+N oder P355NH nach ihrer Anwendung und Mindeststreckgrenze benannt.
Legierungselemente wie Chrom, Nickel Molybdän oder Mangen bestimmen maßgeblich, wie sich ein Werkstoff unter Belastung, Temperatur oder Verschleiß verhält. Deshalb wird bei diesen Stählen der Aufbau des Werkstoffs direkt in der Bezeichnung abgebildet.
Auch die Benennung nach der chemischen Zusammensetzung folgt einem klar definierten Aufbau. Je nach Werkstoff enthält die Stahlbezeichnung Informationen über den Kohlenstoffgehalt, die wichtigsten Legierungselemente sowie deren ungefähren Anteil im Werkstoff.
Grundsätzlich unterscheidet die DIN EN 10027-1 drei Gruppen:
für jede dieser Groppe gelten eigene Regeln zur Bildung der Stahlbezeichnung.
Unlegierte Stähle beginnen mit dem Kernbuchstaben C. Die nachfolgende zahl gibt den mittleren Kohlenstoffgehalt in hundertstel Prozent an.
Beispiel:
Da keine wesentlichen Legierungselemente enthalten sind, beschränkt sich die Stahlbezeichnung meist auf diese Angeben. Der Kohlenstoffgehalt beeinflusst unter anderem Festigkeit, Härte und Zerspanbarkeit des Werkstoffs.
Niedriglegierte Stähle enthalten neben dem Kohlenstoff weitere Legierungselemente, deren gesamtgehalt in der Regel unter 5 % liegt. Diese Elemente – beispielsweise Chrom (Cr), Molybdän (Mo) oder Mangan (Mn) – werden gezielt eingesetzt, um Eigenschaften wie Festigkeit, Härte, Warmfestigkeit oder Zähigkeit zu verbessern.
Typische Einsatzbereiche sind der Maschinenbau, Anlagenbau, Druckbehälterbau sowie der allgemeine Stahlbau.
Die Stahlbezeichnung liefert dabei bereits wichtige Hinweise auf den Werkstoffaufbau: Sie beginnt mit der Angabe des Kohlenstoffgehalts, gefolgt von den chemischen Symbolen der Legierungselemente und einer sogenannten Legierungskennzahl.
Beispiele für niedriglegierte Stähle:
| 16Mo3 | ca. 0,16 % Kohelnstoff, Molybdän als wichtiges Legierungselement, Leguerungskennzahl für diesen Stahltyp |
| 10CrMo9-10 | ca. 0,10% Kohlenstoff Chrom-Molybdän für hohe Temperaturbeständigkeit, kennzeichnet den definierten Legierungsbereich dieses warmfesten Druckbehälterstahls |
| 42CrMo4 | ca. 0,42% Kohlenstoff, Chrom und Molybdän zur Erhöhung von Festigkeit und Härtbarkeit, Legierungskennzahl für diesen Vergütungsstahl |
Hochlegierte Stähle beginnen mit dem Kennbuchstaben X. Dieser kennzeichnet Werkstoffe bei denen mindestens ein Legierungselement einen mittleren Gehalt von 5 Prozent oder mehr aufweist. Dadurch ergeben sich besonders hohe Anforderungen an Korrosionsbeständigkeit, Verschleißfestigkeit oder Temperaturbeständigkeit.
Nach dem X folgt der Kohlenstoffgehalt in hundertstel Prozent. Danach werden die wichtigsten Legierungselemente sowie deren ungefähre Gehalte direkt in Prozent angegeben.
Diese Stähle werden eingesetzt, wenn Standard- oder niedriglegierte Stähle ihre technischen Grenzen erreichen, insbesondere in der chemischen Industrie, im anlagenbau oder bei starkverschleißbeanspruchten Anwendungen.
Beispiel:
Die Eigenschaften eines Stahls werden maßgeblich durch seine Legierungselemente bestimmt
| Chrom (Cr) | erhöht Korrisions- und Verschleißbarkeit |
| Nickel (Ni) | verbessert Zähigkeit und Korrisionsverhalten |
| Molybdän (Mo) | steigert Warmfestigkeit und Festigkeit |
| Mangan (Mn) | erhöht Härte und Festigkeit |
| Silizium (Si) | verbessert Elastizität und Festigkeit |
| Vanadium (V) | fördert Feinkornbildung und Verschleißfestigkeit |
| Bor (B) | erhöht Härtbarkeit bereits in sehr kleinen Mengen |
Die gezielte Kombination dieser Elemente bestimmt, ob ein Stahl für Maschinenbau, Druckbehälter, Verschleißfeste oder korrosive Umgebung geeignet ist.
Die Benennung nach der chemischen Zusammensetzung ist ein zentrales System innerhalb der DIN EN 10027-1 und ermöglicht die eindeutige Beschreibung von Stahlwerkstoffen über ihren inneren Aufbau.
Stahlbezeichnungen wie 16Mo3, 10CrMo9-10, 42CrMo4 oder X120Mn12 liefern bereits im Kurznamen wichtige Informationen über Kohlenstoffgehalt und Legierungselemente. Dadurch lassen sich Werkstoffe schneller einordnen und hinsichtlich ihrer Eigenschaften besser verglichen.
Besonders im Stahlhandel, Maschinenbau und anlagenbau erleichtert dieses System die Kommunikation entlang der gesamten Lieferkette – von der Werkstoffauswahl bis zur technischen Umsetzung.
Wer die Logik hinter der Bezeichnung versteht, kann Stahlgüten deutlich sicherer bewerben und gezielter für den jeweiligen Einsatzzweck auswählen.
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