Thema 10 Stähle

Sind Stähle dennen zusatz Elementen hinzugefügt wurden aber und 5 % der Gesammt Masse der Legierung entsprechen.

• Verwendbarkeit

  • mechanische Eigenschaften

  • physikalische Eigenschaften

• Hinweis auf chemische Zusammensetzung

• Unlegierte Stähle

• niedriglegierte Stähle

• hochlegierte Stähle

• Hinweis auf chemische Zusammensetzung

S = Baustahl

atmosphärischen Bedingungen

• Bildung einer festsitzenden, oxidischen Deckschicht

• Schutz vor Korrosion

• Chloride

• unzureichende Belüftung

UNLEGIERTE STÄHLE

• nur Kohlenstoff

• C45 (0,45% Kohlenstoff)

NIEDRIGLEGIERTE STÄHLE

Masseanteil der Legierungselemente < 5%

HOCHLEGIERTE STÄHLE

Masseanteil der Legierungselemente > 5%

Faktor 1000

Faktor: 100

Faktor: 10

Faktor 4

W, Si, Mn, Cr, Co, Ni

Al, Cu, Mo, Ti, V, Be, Ta, Zr, Nb, Pb

C, N, P, S, Ce

B

30NiCrMo12-6

0,3 % Kohlenstoff (0,3 = 30:100),

3% Nickel (Ni: 3 = 12:4),

1,5 % Chrom (Cr: 1,5 = 6:4)

und geringem, nicht genanntem Anteil Molybdän (Mo).

• Kohlenstoffgehalt < 1,2 M.-% —-> Praktischer Wert > 12 M.-%

• Chromanteil > 10,5 M.-% —-> Praktischer Wert > 17 M.-%

Bildung einer Chromoxidschutzschicht rd. 10 Atomlagen.

• häufigster Legierungstyp eines nichtrostenden Stahls

• auch bekannt als V2A

• Austenit-Stahl

• relativ weicher, nickelhaltigen, nicht ferromagnetischen Austenit-Stahl für z. B.

• Töpfe, Essbesteck, Spülbecken, Auspuffanlagen für Verbrennungsmotoren u. ä.

• nicht beständig in Gegenwart chlorhaltiger Medien wie beispielsweise Salzwasser oder der chlorhaltigen Atmosphäre in Hallenbädern

• 1650 €/to.

• für den Einsatz in chloridhaltigen Medien

• auch bekannt als V4A

• Austenit-Stahl

• Durch seinen Anteil von 2 % Molybdän eine erhöhte Beständigkeit gegen Chlor

• Einsatz: Salzwasserexposition (Hallenbäder, Tunnel!!)

• 3020 €/to.

B500A

B500B

→ normale Duktilität

→ hergestellt aus kaltverformten Ringen (KR)

→ wird immer weniger produziert

→ 2 oder 4 Rippenreihen

→ hohe Duktilität

→ hergestellt aus warmgewalzten Ringen (WR)

1. Land

2. Hersteller

1. Lagermatten

2. Listenmatten

• Länge: 3m bis 12m,

• Breite: 1,85m bis 3m

• bedarfsbezogene Produktion

Q - Matten

R - Matten

• Abstand 150/150 mm

• gleicher Bewehrungsgehalt

Abstand 150/250 mm

Tragrichtung/Verteilerrichtung

DRÄHTE:

• glatt und profiliert

• Durchmesser bis 12 mm

• Festigkeit bis Rp0,1/Rm = 1660/1860 N/mm²

• 3- und 7drähtige Litzen

• aus glatten und profilierten Drähten

• Festigkeit bis Rp0,1/Rm = 1660/1860 N/mm²

STÄBE:

• glatt und gerippt

• bis Durchmesser 40 mm

• Festigkeit bis Rp0,1 /Rm = 1080/1230 N/mm²

• Schwermetalle Dichte > 5 kg/dm³

• Leichtmetalle Dichte < 5 kg/dm³

Aluminium

Magnesium

Titan

Zink

Kupfer

Blei

• Dächer, Fassaden

• Rohre

• Trink- und Brauchwasser

• Zement, Kalk und Gips

• Schwefelverbindungen aus der Luft

• Chlorid

• Holzschutzmittel

• In Kontakt mit oxidiertem Bitumen

ANWENDUNG:

• Bleche (Dächer) aus Zink und Titanzink

• Fassade, Anschlüsse, Regenrinnen

ZINK IST BESTÄNDIG

• Im pH-Wertbereich von 7 bis 12,5

• Kohlensäure, Calcium- und Magnesiumione begünstigen die Schutzschichtbildung

  (In Kalkmörtel und Beton komplett eingebettet)

• Säure und starke Basen/Laugen und Seewasser

• SO2 in der Atmosphäre

• Gips- und Gipssandmörtel

• Kalkmörtel und Beton mit Luftkontakt

• Holzschutzmittel

• Oxidierte Bitumen

• Bleche (Dächer) aus Zink und Titanzink

• Fassade, Anschlüsse, Regenrinnen

+ Heißbemessung

+ Verzinkung (Zn + 2-3%Mg und 2-3%Al) wirksamer aktiver und passiver Korrosionsschutz bei Außenbauteilen (Stückverzinkung)

- Hoher Wärmeausdehnungskoeffizient at = 22∙10-6 [1/K]

+ gute Formbarkeit, Duktil

- gesundheitsschädlich (z.B. weiches Wasser kann Pb(OH)2 herauslösen, Bleistaub)

• Schutz vor Röntgenstrahlung, Batterien

• Trinkwasserleitung (seit 1970 nicht mehr),

• Abdichtung (Bleiummantelung Unterwasserkabel,

  Dachabdichtungen)

• Hartes Wasser*

• Schwefelsäure, Flusssäure und Salzsäure

• Schwefeldioxid, SO2, Gips

• (abgebundener Zement-,Kalkmörtel und Beton)

• Konzentrierter Schwefelsäure

• Lufthaltige Essigsäure

• Frischer Zement-, und Kalkmörtel, Beton

• Oxidierte bituminöse Baustoffe

Bildung von schwer löslichenSchutzschichten aus:

• Bleioxid

  • Bleikarbonat

  • Bleisulfat

Ost Deutschland

+leicht, Oxidschicht

- Wärmeausdehnungskoeffizient at = 24∙10-6 [1/K] geringe Festigkeiten,

• Fassade

• Fenster

• Tragkonstruktionen

• Im pH-Wertbereich von 5 bis 8,5

• Kalkmörtel (frischer Zustand)

• Beton (frischer Zustand)

• Holzschutzmittel

• Chloride

• Dämmplatten

• Phenolhaltige Klebstoffe

• Oxidierte Bitumen

• Das Eigengewicht im Verhältnis zu den Festigkeitseigenschaften.

• Große Vplatisches erformungsvermögen

• Kaltverformen

• Ausscheidungshärtung

• Knetlegierungen

• Gusslegierungen

Kohärenz (von lat.: cohaerere = zusammenhängen) bezeichnet bei einem ausgedehnten physikalischen Wellenfeld die Eigenschaft, dass sich die momentanen Auslenkungen an verschiedenen Orten zeitlich bis auf eine konstant bleibende Phasenverschiebung auf dieselbe Weise ändern. Als Folge kann bei der Überlagerung von kohärenten Wellen eine räumlich stationäre Interferenz sichtbar werden.

Inkohärenter Mischkirstall

• langsames Abkühlen

• Gleichgewichtsphase Al2Cu wird inkohärent ausgeschieden. Die Ausscheidung wirkt sich strukturell nicht auf das umgebende Gitter aus und besitzt eine unabhängige Gitterstruktur.

• kaum Festigkeitssteigerung/weiche Legierung

Kohärent

• schnelles Abkühlen

• Übersättigte AlCu Mischkristalle liegen verteilt in

  der Struktur vor. Legierung ist sehr weich

+ Wärmebehandlung (+200°C) Cu Atome werden aus den übersättigten Mischkristallen ausgeschieden und wandern zusammen

• kohärente Ausscheidung → Kopplung zwischen Matrix- und

  Ausscheidungsgitter

• Die Ausscheidung wirkt sich strukturell festigkeitssteigernd aus.

1. Lösungsglühen: Diffusion

   gleichmäßige Verteilung der Kupferatome (y-Mischkristalle)

2. zwangsgelöste, feinverteilte Kupferatome da Diffusion „abgewürgt“ wird (übersättigtes y-Mischkristalle)

3. durch Diffusion werden übersättigte

   y-Mischkristalle Kupfer wieder los

   • AlCu Ausscheidungen behindern Versetzungsbewegung

   • viele, kleine Ausscheidungen + Festigkeit

Reaktion eines Werkstoffes mit seiner Umgebung

Messbare Veränderung des Werkstoffes

• Beeinträchtigung der Funktion des Bauteils oder eines gesamten Systems durch Korrosion

• Ebenmäßige Korrosion

• Lochfraß

• Interkristalline Korrosion

• Transkristalline Korrosion

• Verzundern

• Säurekorrosion

• Sauerstoffkorrosionstyp

• Spannungsrisskorrosion

1. empfindlicher Werkstoff (z.B. Kupfer-Zink-Legierungen, Spannstähle, rost- und säurebeständige Stähle, niedrig legierte Stähle)

2. Zugspannungen

3. spezifisches Angriffsmittel (z.B. Chlorid, Nitrat)

Atmosphärische Korrosion

• z.B. carbonatisierungsinduzierte Korrosion

• Lochkorrosion

… ist eine örtlich begrenzte Korrosion

 hat unterschiedliche Erscheinungsformen

 Tiefe der Lochfraßstelle meist größer als ihr Durchmesser

 außerhalb des örtlichen Korrosionsangriffs praktisch kein Flächenabtrag

1. Es gehen (ständig) positiv geladene Metallionen in Lösung.

2. Negativ geladene Elektronen bleiben im Metall zurück.

3. Metall lädt sich negativ auf.

4. Ausbildung eines Potentials an der Metalloberfläche.

Elektrochemisches Potential

• Ionisierbarkeit eines Metalls in einem bestimmten Elektrolyten (T, Konzentration)

• Potential nicht direkt Messbar

Über die Normalwasserstoffelektrode.

• Spannungen V über 0 sind edele Metalle

• Spannung V unter 0 sind unedele Metalle

Desto niedriger (unedler) das elektrochemische Potential

• Nach der Eigenschaft wie viel Metallkationen in Lösung gehen während die Elektronen auf den ungelösten Teil des Metalles.

• Elektrische Leitfähigkeit im Metall (immer vorhanden)

• Anodische Metallauflösung muss möglich sein

• Elektrolytische Leitfähigkeit um das Metall (Wasser)

• Potentialdifferenzen

• Sauerstoff im Elektrolyten

• Je größer die Katodenoberfläch desto schneller wird das unedlere Metall korrodiert,

• Lochfraskorrosion

• Mit steigender Luftfeuchte nimmt die Korrosion zu

• Mehr Schadstoff aus der Luft werden im gelöstem Wasser in der Luft gelöst.

  • Entstehung von Säuren z.B Schwefeldioxid-> schwefeliger Säure.

Bitumkorrosion

• Bitumen + UV-Strahlung

  • durch Oxidation der Bitumenbahn entstehen aggressive Säuren

  • aggressive Säure führt zur Zerstörung der Passivschicht

  • + Regenwasser (Elektrolyt) → starke Korrosion

• Hölzer enthalten Säuren die gelöst werden können.

• Auch Holzschutzmittel (Salze) können einen einfluss haben

• Säuren beschleunigen die Korrosion durch verbesserung der Elektrolyse

Essigsäureester + Wasser → Essigsäure

• Eindringen von Chloriden Cl-

• Karbonatisierung des Betons durch CO2

• Sollte Edler sein

• Isolation zur Vermeidung von Kontaktkorrosion

• Opferanode

Korrosionsschutzgerechte Konstruktion

• Über die Spannung mit einer Referenzelektrode und einem hochohmigem Voltmeter.