A.2 Stahl

1. Was versteht man bei der Stahlgewinnung unter dem
Begriff „Frischen“?
Beim Frischen wird aus Roheisen Stahl erzeugt. Dabei wird der
Kohlenstoffgehalt des Roheisens vermindert und die
unerwünschten Begleitstoffe weitgehend beseitigt

2. Nennen Sie die Verfahren zur Gewinnung von
Flussstahl?
Die Verfahren sind:
a) Sauerstoffaufblasverfahren,
b) Elektroverfahren (Lichtbogenofen)
3. Womit wird der Konverter beim
Sauerstoffaufblasverfahren befüllt?
a) Stahlschrott,
b) flüssigem Roheisen
c) Kalk als Bindemittel für verbrannte Eisenbegleiter
(Si, Mn S, P)

4. Was wird nach DIN als Stahl bezeichnet?
Stahl ist ein Werkstoff, dessen Massenanteil an Eisen größer ist
als der jedes anderen Elements und dessen Kohlenstoffgehalt
kleiner ist als 2 %.

5. Nennen Sie die Dichte von Stahl
Die Dichte ist von der Stahlzusammensetzung abhängig. Sie
beträgt 7,85 bis 7,9 g/cm3.

6. Nennen Sie den Schmelzpunkt von Stahl.
Der Schmelzpunkt ist von der Stahlzusammensetzung abhängig.
Er liegt zwischen 1.450 bis 1.460 oC.

7. Welchen Einfluss haben Silizium (Si), Mangan (Mn),
Schwefel (S) und Phosphor (P) als so genannte
Eisenbegleiter auf den Stahl?
Silizium (Si):
erhöht die Zugfestigkeit, Elastizität, Korrosionsbeständigkeit,
vermindert die Schweißbarkeit, Zerspanbarkeit, Schmiedbarkeit.
Mangan (Mn):
erhöht die Zähigkeit, Verschleißfestigkeit, vermindert die
Zerspanbarkeit.
Schwefel (S):
erhöht die Zerspanbarkeit, vermindert die Schweißbarkeit,
Tiefziehfähigkeit, Schmiedbarkeit.
Phosphor (P):
erhöht die Zugfestigkeit, Gießbarkeit,
vermindert die Kerbschlagzähigkeit, Schweißbarkeit.

8. Womit wird der Konverter des
Elektrolichtbogenverfahrens befüllt?
mit Stahlschrott, Roheisen oder Eisenschwamm,
immer mit Kalk als Bindemittel für die Eisenbegleiter
(Si, Mn, S, P).

9. Nennen sie das Erzeugnis des
Elektrolichtbogenverfahrens.
Im Lichtbogenofen können alle Stahlsorten hergestellt werden.

10. Was versteht man unter unberuhigt vergossenen
Stahl?
Bei unberuhigt vergossenen Stahl bringen beim Erstarren
aufsteigende Gase den Stahl zum Wirbeln (Kochen), d.h., er
erstarrt unruhig. Die Eisenbegleiter Kohlenstoff, Phosphor und
Schwefel werden beim Erstarren zum flüssigen Inneren der
Bramme (Stahlblock) hin abgedrängt. Der Stahl entmischt sich
(seigert), d.h., es bilden sich Seigerungen und Lunker
(Hohlräume).

11. Was versteht man unter beruhigt vergossenen Stahl?
Bei beruhigt vergossenen Stahl setzt man dem Stahl vor dem
Vergießen in die Kokille (Form) Silizium und Aluminium zu,
dadurch werden die Gase (Sauerstoff und Stickstoff) an diese
Stoffe gebunden. Es unterbleibt die Gasentwicklung, somit die
Entmischung, und es bilden sich keine Seigerungen

12. Welche Vorteile haben beruhigt vergossene Stähle?
Beruhigt vergossene Stähle haben ein gleichmäßiges Gefüge,
gleichmäßige Festigkeit in der Randzone und im Kern der
Bramme (Stahlblock).

13. Was versteht man beim Vergießen des Stahls unter
„Kokillenguss“?
Beim Kokillenguss wird der flüssige Stahl in die stehende Form,
Kokille, gegossen. Nach dem Erstarren wird die Kokille (Form)
von der Bramme (Stahlblock) abgezogen.

14. Was versteht man beim Vergießen des Stahls unter
„Strangguss“?
Beim Stranggussverfahren wird die Stahlschmelze nicht in
einzelne Kokillen (Formen), sondern kontinuierlich in eine
wassergekühlte Kokille aus Kupfer gegossen. Die Schmelze
erstarrt beruhigt zu einem zusammenhängenden Strang, der
anschließend in den gewünschten Längen abgeschnitten wird.

15. Welche Eigenschaften hat Stahl?
Stahl ist schmiedbar, schweißbar, zerspanbar, magnetisierbar
und bei niedrigem Kohlenstoffgehalt kalt verformbar. Als
Qualitätsstahl ab einem Kohlenstoffgehalt von ca. 0,25%
vergütbar und ab ca. 0,4% härtbar.

16. Was sind Edelstähle?
Edelstähle sind im Elektrolichtbogenofen erschmolzen und haben
einen besonders hohen Reinheitsgrad, d.h. einen sehr niedrigen
Schwefelgehalt und Phosphorgehalt. Edelstähle können unlegiert,
niedrig legiert oder hoch legiert sein.

17. Welchen Einfluss hat ein zu hoher Schwefelgehalt
auf den Stahl?
Es macht den Stahl warmbrüchig, dickflüssig, aber kurzspänig.

18. Welchen Einfluss hat ein zu hoher Phosphorgehalt
auf den Stahl?
Es macht den Stahl kaltbrüchig, dünnflüssig, verschleißfest

19. Was versteht man unter dem Begriff „Legieren“?
Darunter versteht man, Mischungen von Metallen (z.B. Stahl und
Chrom, Nickel, Molybdän etc) im flüssigen Zustand
(Schmelzlegierung).

20. Warum legiert man Werkstoffe?
Um die Eigenschaften des Grundwerkstoffes zu verbessern.

21. Warum legiert man Werkstoffe??
Man legiert, um die Eigenschaften des Grundwerkstoffes zu
verbessern – so z.B. die Korrosionsbeständigkeit, Festigkeit,
Elastizität, Härtbarkeit, Zähigkeit, Zerspanbarkeit usw.

22. Warum bezeichnet man legierte Stähle als niedrig
legiert?
Wenn die Legierungszusätze bis 5% betragen.

23. Wann bezeichnet man legierte Stähle als hoch
legiert?
Wenn die Legierungszusätze über 5% betragen.

24. Welchen Einfluss hat ein zunehmender
Kohlenstoffgehalt auf den Stahl?
Ein zunehmender Kohlenstoffgehalt (als Nichtlegierungsstoff)
erhöht die Festigkeit, Härte bzw. Härtbarkeit und Warmfestigkeit
und erniedrigt den Schmelzpunkt, die Elastizität, die
Schweißfähigkeit, Schmiedfähigkeit und Tiefziehfähigkeit

25. Was bedeutet die Werkstoffbezeichnung S235JR
(alt St 37-2)?
S235JR ist ein für allgemeiner Baustahl mit eine Streckgrenze
von 235 N/mm2.
JR gibt die Kerbschlagarbeit von 27 Joule bei 20 oC an.

26. Welchen Einfluss haben Nickel (Ni) und Chrom (Cr)
als Legierungsstoff auf den Stahl?
Nickel (Ni)
erhöht die Zugfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Zähigkeit,
vermindert die Zerspanbarkeit, Wärmedehnung
Chrom (Cr)
erhöht die Härte, Zugfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit,
Verschleißfestigkeit, vermindert die Dehnung.

27. Was ist Stahlguss (GS-)?
Stahlguss ist jeder unlegierte oder niedrig legierter Stahl, der in
Formen gegossen wird

28. Was bedeutet die Stahlbezeichnung C22E (alt C22)?
Das „C“ bedeutet unlegierter Qualitätsstahl, Vergütungsstahl, mit
weniger als 1% Mangan und einen Kohlenstoffgehalt von 0,22%.
Das „E“ ist ein Zusatzsymbol für den vorgeschriebenen max.
Schwefelgehalt

29. Nennen Sie eine Stahlbezeichnung nach der
Streckgrenze?
Nach Streckgrenze: S235JO; S355JO

30. Nennen Sie zwei Verwendungsbeispiele für
Allgemeinen Baustahl.
Stahlbau, Schiffsbau, Fahrzeugbau

31. Nennen Sie zwei Stahlbezeichnungen nach der
chemischen Zusammensetzung?
C 45: Qualitätsstahl mit 0,45%C-Gehalt ist ein Vergütungsstahl.
Ck 10 Edelstahl mit 0,10% C Gehalt. („k“= geringer P und SGehalt)
Einsatzstahl.

32. Aus welchem Grund werden bei den
Stahlbezeichnungen Multiplikatoren verwendet
Damit für die Höhe der Legierungsbestandteile in der
Werkstoffbezeichnung immer ganze Zahlen stehen.

33. Erklären Sie die Stahlbezeichnung C10E?
C-Gehalt 0,1% unlegierter Einsatzstahl, „E“ steht für einen
vorgeschriebenen, max. S-Gehalt.

34. Nennen Sie Legierungsbestandteile, die den
Multiplikator 4 haben.
Cr, Co, Mn, Ni; Si, W.

35. Wie beeinflusst Kohlenstoff den Stahl?
Er hat Einfluss auf die Härte und Festigkeit.
Mit steigendem Kohlenstoffgehalt nimmt grundsätzlich auch der Zementitanteil im Stahl zu. Da der Zementit relativ hart ist, erhöht sich die Härte des Stahls dementsprechend. Es ergibt sich dabei ein nahezu linearer Zusammenhang zwischen dem Kohlenstoffgehalt und der Härte des (unlegierten) Stahls.

36. Erklären Sie die Stahlbezeichnung 45CrMoV6-7?
Niedriglegierter Vergütungsstahl. C-Gehalt 0,45%, Cr 1,5%
(6/4=1,5 %), Mo 0,7% geringe Anteile Vanadium.

37. Erklären Sie die die Stahlbezeichnung
X5CrNiMo18-12
X für hochlegierten Stahl
C-Gehalt 0,05% Cr 18% Ni 12%, geringe Anteile Mo.
Rost- und säurebeständig.

38. Was sind Einsatzstähle?
Unlegierte und niedrig legierte Qualitätsstähle mit einem C-Gehalt
von 0,05 bis 0,2% und deshalb nicht härtbar. Damit sie härtbar
werden, wird Kohlenstoff in die Randschichten des Werkstückes
eingesetzt, bis der C-Gehalt auf ca. 0,8% angestiegen ist.

39. Nennen Sie den Multiplikator für die
Legierungselemente Kohlenstoff und Schwefel.
Der Multiplikator ist 100.

40. Nennen Sie den Multiplikator für die
Legierungselemente Aluminium, Kupfer, Molybdän und
Vanadium.
Der Multiplikator ist 10.

41. Nennen Sie den Multiplikator für die
Legierungselemente Chrom, Nickel, Mangan, Silizium,
Wolfram und Kobalt.
Der Multiplikator ist 4

42. Was sind Nitrierstähle
Nitrierstähle bilden beim Nitrieren eine besonders harte, dünne
Randschicht. Die Bezeichnung Nitrierstahl ist vom
Härteverfahren, dem Nitrierhärten, abgeleitet. Bei diesem
Verfahren wird das Werkstück mit Stickstoff behandelt.

43. Erklären Sie die Stahlbezeichnung 31CrMoV9
Es ist ein niedrig legierter Qualitätsstahl, der sich besonders zum
Nitrieren eignet. Er hat 0,31% Kohlenstoff, 2,25% Cr und geringe
Mo und V- Anteile.

44. Was sind Vergütungsstähle?
Vergütungsstähle sind unlegierte und niedrig legierte
Qualitätsstähle mit einem Kohlenstoffgehalt zwischen ca. 0,2 bis
0,6%. Sie erhalten durch Vergütes ihre hohe Festigkeit und
werden f. dyn. beanspruchte Teile verwendet.

45. Erklären Sie die Stahlbezeichnung 30CrNiMo8-4.
Das ist ein niedrig legierter Vergütungsstahl mit 0,3% Kohlenstoff,
2% Chrom, 1% Nickel, der Molybdängehalt ist zu gering und nicht
angegeben.

46. Was sind Federstähle?
Federstähle sind unlegierte und niedrig legierte Qualitätsstähle,
die mit Silizium und/oder Chrom legiert sind. Durch den
Siliziumanteil verbessern sich besonders die Elastizität sowie die
Festigkeit und die Zunderbeständigkeit.

47. Was sind Automatenstähle?
Automatenstähle sind Stähle, die mit 0,2% Schwefel legiert sind.
Dadurch entstehen bei der Bearbeitung in Drehautomaten, mit
einer hohen Schnittgeschwindigkeit, kurzbrechende Späne.

48. Was bedeutet ein X vor einer Stahlbezeichnung
Ein X bezeichnet einen hoch legierten Stahl, bei dem die
Legierungsanteile mit den vollen Prozentsätzen angegeben
werden.

49. Was sind nichtrostende Stähle?
Nichtrostende Stähle sind hoch legierte Stähle mit einem
Chromgehalt von mindestens 10,5%.

50. Erklären Sie die Stahlbezeichnung X12CrNi18-8.
Das ist ein hoch legierter Stahl mit 0,12% Kohlenstoff, 18%
Chrom und 8% Nickel.

51. Was wird aus hoch legiertem Werkzeugstahl
hergestellt?
Drehmeißel, Spiralbohrer, Gewindebohrer, Fräser, Hand- und
Maschinensägeblätter.

52. Was bedeutet die Bezeichnung „SS“ und „HS“ bei
Spiralbohrer?
SS bedeutet Schnellarbeitsstahl für hohe
Schnittgeschwindigkeiten.
HS bedeutet hochbeanspruchter Schnellarbeitsstahl für sehr hohe
Schnittgeschwindigkeiten.

53. Was versteht man allgemein unter
Wärmebehandlung von Eisenwerkstoffen?
Unter Wärmebehandlung versteht man Verfahren, bei denen
durch Erwärmung und Abkühlung von Eisenwerkstoffen ganz
bestimmte Eigenschaften erreicht werden.

54. Welchen C-Gehalt haben unlegierte Einsatzstähle?
C-Gehalt <0,2% (0,05%-0,2%).

55. Wie unterscheiden sich Werkstücke, die
einsatzgehärtet wurden gegenüber durchgehärteten
Werkstücken?
Sie haben eine harte, verschleißfeste Randsschicht und einen
ungehärteten, zähen Kern.

56. Nennen Sie drei Verwendungsbeispiele für
Werkstücke aus Einsatzstahl.
Zahnräder, Führungsbolzen, Nocken, Schaltgabeln.

57. Nennen Sie eine Möglichkeit, wodurch gewünschte
Stellen nach dem Härtevorgang weich/zäh bleiben (z.B.
Gewinde).
Abdeckpaste. Übermaß lassen, die eingesetzte, aufgekohlte
Schicht vor dem Härten entfernen (Einsatzdrehen).
58. Wovon hängt die Tiefe der Aufkohlungsschicht ab?
Von der Aufkohlzeit- ca.0,1mm pro Stunde. Max ca.1mm in 10 h..

59. Wo werden Nitrierstähle bevorzugt verwendet?
Teile mit hohem Verschleiß; Teile, die sich bei einer
Wärmebehandlung nicht verziehen dürfen.

60. Nennen Sie drei Beispiele für Werkstücke aus
Nitrierstahl.
Lehren, Feinmessgeräte, Druckgießformen.

61. Welchen C-Gehalt haben unlegierte
Vergütungsstähle?
C-Gehalt ca. 0,20% – 0,655%.

62. Nennen Sie zwei mechanischen Eigenschaften, die
vergütete Stähle aufweisen.
Hohe Festigkeit und gute Zähigkeit.

63. Beschrieben Sie den Ablauf des Vergütens.
Härten, mit nachfolgend hohem Anlassen.

64. Welche Werkstücke werden aus Vergütungsstählen
hergestellt?
Bauteile mit hoher Festigkeit: wie Schrauben, Wellen, Achsen,
Bolzen, Spannmuttern, Nutensteine, Spannunterlage. Dynamisch
beanspruchte Teile

65. Nennen Sie eine Werkstoffbezeichnung eines
unlegierten Qualitätsstahles.
C45. C45E. C60.

66. Welche Eigenschaften sollen Federstähle
aufweisen?
Elastisch, dauerschwingfest, hohe Festigkeit.

67. Wofür werden Federstähle verwendet?
Zur Herstellung von Zug-, Druck-, Blatt-,
Tellerfedern, Formfedern.

68. Welche Legierungsbestandteile werden bei
Federstählen vorzugsweise verwendet?
Silizium, Chrom.

69. Wie werden Bleche der Dicke nach eingeteilt?
Feinstblech bis 0,5 mm
Feinblech 0,5- 3 mm
Mittelblech 3- 4,75 mm
Grobblech über 4,75 mm
Platten (Dünn-Brammen) über 60/ 200 mm.

70. Nennen Sie den C-Gehalt von unlegierten
Werkzeugstählen.
C-Gehalt ca. 0,6- 1,7%

71. Teilen Sie die Werkzeugstähle nach ihren
Zusammensetzungen in drei Gruppen ein.
Unlegierte, niedrig legierte, hochlegierte Werkzeugstähle.

72. Nennen Sie zwei Verwendungsbeispiele für
Werkstücke aus unlegiertem Werkzeugstahl.
Reißnadeln, Körner, Meißel, …

73. Erklären Sie die Werkstoffbezeichnung C105U
(1.1545)
Unlegierter Werkzeugstahl, C-Gehalt 1,05%

74. Erklären Sie die Werkstoffbezeichnung 102Cr6
(1.2067)
Niedriglegierter Werkzeugstahl, C-Gehalt 1%, Cr-Gehalt 1,5%

75. Weshalb werden Eisen- und Nichteisenwerkstoffe
auch nach Nummern geordnet?
Für ein Ordnungssystem (DIN) zur eindeutigen (national /
international) Kennzeichnung
z.B.: 1.4301
für die Datenverarbeitung

76. Wie werden Stähle nach ihrer Verwendung
eingeteilt?
Baustähle und Werkzeugstähle.

77. Nennen Sie Verwendungen für Baustahl.
Maschinen-, Fahrzeug-, Stahl-, Gerätebau.

78. Nennen Sie drei Stahlarten aus der Reihe der
Baustähle.
Unlegierter Baustahl, Feinkornbaustahl,
Automaten-, Einsatz-, Vergütungs-, Nitrier-, Federstahl,
nichtrostender Stahl.

79. Nennen Sie zwei fertigungstechnische
Eigenschaften der Baustähle.
Umformbarkeit, Zerspanbarkeit, Schweißeignung

80. Wovon hängt bei Baustählen die Schweißeignung
ab?
Vom C-Gehalt. Zunehmender C-Gehalt hat abnehmende
Schweißeignung;
weiters vom Phosphor- und Schwefelgehalt.

81. Welche Besonderheiten zeichnen Automatenstähle
aus?
Unlegierte Qualitätsstähle mit erhöhtem S-Gehalt (bis 0,3%),
dadurch kurzbrechende Späne.

82. Erklären Sie die Stahlbezeichnung 10S20.
Einsatzstahl und Automatenstahl, C 0,1%, Schwefel 0,2%.

83. Aus welchem Grund sind Automatenstähle nicht
schweißgeeignet.
Wegen des erhöhten Phosphor- und/ oder Schwefelgehalts.

84. Erklären Sie die Werkstoffbezeichnung X210CrW12
(1.2436)
Hochlegierter Werkzeugsstahl, C-Gehalt 2,1%,
Cr-Gehalt 12%, geringe Anteile Wolfram.

85. Nennen Sie verschiedene Arten von Stabstählen
nach ihrer Querschnittsform.
Vierkantstahl, Flachstahl, Rundstahl, Sechskantstahl.

86. Nennen Sie 2 Arten von Formstählen nach ihrer
Querschnittsform
I-Träger, U-Stahl, Winkelstahl, L-Stahl.

87. Nennen Sie zwei Arten von Rohren hinsichtlich
ihrer Herstellung.
Geschweißte Rohre, nahtlose Rohre.
Suchen Sie sich aus dem Prüfungskoffer je ein Werkstücke aus
Baustahl und aus Werkzeugstahl und erklären Sie diese beiden.