Anwendungen verschleißfester Legierungen

Jun 07, 2026

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Legierter Stahl hat eine über hundertjährige Geschichte. Seine weit verbreitete industrielle Nutzung begann etwa in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts. Aufgrund der steigenden Produktion und des zunehmenden Stahlverbrauchs musste die Maschinenbauindustrie damals das Problem der Stahlbearbeitung lösen. Im Jahr 1868 erfand der Engländer RF Mushet einen selbst-selbsthärtenden Stahl mit einer Zusammensetzung von 2,5 % Mn-7 % W und erhöhte die Schnittgeschwindigkeit auf 5 Meter pro Minute. Mit der Entwicklung von Handel und Transportwesen wurde 1870 in den Vereinigten Staaten eine Brücke mit einer Spannweite von 158,5-Metern über den Mississippi River aus Chromstahl (1,5-2,0 % Cr) gebaut. Aufgrund von Schwierigkeiten bei der Bearbeitung von Bauteilen wechselten einige Industrieländer später zum Bau von Brücken mit großer Spannweite auf Nickelstahl (3,5 % Ni). Gleichzeitig verwendeten einige Länder Nickelstahl auch beim Bau von Kriegsschiffen. Mit der Entwicklung der Maschinentechnik entstand ein Bedarf an schnelleren Maschinenrotationsgeschwindigkeiten, und 1901 erschien in Westeuropa Wälzlagerstahl mit hohem Kohlenstoffgehalt und Chrom. 1910 wurde der Schnellarbeitsstahl vom Typ 18W-4Cr-1V entwickelt, der die Schnittgeschwindigkeit weiter auf 30 Meter pro Minute steigerte. Es ist offensichtlich, dass die Entstehung und Entwicklung von legiertem Stahl im Einklang mit den Anforderungen der gesellschaftlichen Produktivitätsentwicklung stand, insbesondere den Anforderungen des Maschinenbaus, des Transportwesens und der Militärindustrie.

 

Nach den 1920er Jahren schuf die weit verbreitete Nutzung der Stahlerzeugung im Elektrolichtbogenofen günstige Bedingungen für die Massenproduktion von legiertem Stahl. Die Entwicklung der Chemie- und Energieindustrie förderte die Verbreitung legierter Stahlsorten weiter, was in dieser Zeit zur Entstehung von rostfreiem Stahl und hitzebeständigem Stahl führte. Im Jahr 1920 erfand der Deutsche E. Maurer den rostfreien säurebeständigen Stahl vom Typ 18-8; 1929 erschien in den Vereinigten Staaten der Fe-Cr-Al-Widerstandsdraht; und 1939 begann Deutschland, austenitischen hitzebeständigen Stahl in seiner Energieindustrie zu verwenden. Vom Ende des Zweiten Weltkriegs bis in die 1960er Jahre wurde die Entwicklung hoch-fester und ultra-hoch-stähle vor allem durch die Bedürfnisse der Luft- und Raumfahrtindustrie und der Raketentechnologie vorangetrieben. Es entstanden viele neue hoch-feste und ultra-hoch-Stähle, wie etwa ausscheidungs-härtender hoch-fester rostfreier Stahl und verschiedene niedrig-legierte hoch-Stähle. Nach den 1960er Jahren wurden viele neue metallurgische Technologien, insbesondere die Pfannenraffinierung, weit verbreitet. Legierte Stähle begannen sich in Richtung höherer Reinheit, höherer Präzision und extrem niedrigem Kohlenstoffgehalt zu entwickeln, was zur Entstehung neuer Stahlsorten wie Maraging-Stahl und hochreinen ferritischen Edelstahl führte. International gibt es Tausende von legierten Stahlsorten und Zehntausende von Spezifikationen. Die Produktion von legiertem Stahl macht etwa 10 % der gesamten Stahlproduktion aus und ist ein entscheidender metallischer Werkstoff, der in großem Umfang im wirtschaftlichen Aufbau und in der Verteidigung des Landes eingesetzt wird.

 

Zu den Hauptlegierungselementen in legiertem Stahl gehören Silizium, Mangan, Chrom, Nickel, Molybdän, Wolfram, Vanadium, Titan, Niob, Zirkonium, Kobalt, Aluminium, Kupfer, Bor und Seltenerdelemente. Vanadium, Titan, Niob und Zirkonium sind starke karbidbildende Elemente in Stahl. Bei ausreichend Kohlenstoff und geeigneten Bedingungen können sie ihre jeweiligen Karbide bilden. Bei Kohlenstoffmangel oder unter hohen-Temperaturbedingungen gelangen sie in atomarer Form in die feste Lösung. Mangan, Chrom, Wolfram und Molybdän sind karbidbildende Elemente; Einige gehen im atomaren Zustand in die feste Lösung über, während andere eine Substitutionslegierung aus Zementit bilden. Aluminium, Kupfer, Nickel, Kobalt und Silizium sind keine -Karbide-bildenden Elemente und liegen im Allgemeinen in der festen Lösung in einem atomaren Zustand vor. Klassifizierung von legiertem Stahl: Legierte Stähle gibt es in vielen Arten, die typischerweise nach dem Gehalt an Legierungselementen als niedrig-legierter Stahl (10 %); nach Qualität als hochwertiger legierter Stahl und spezieller legierter Stahl; und nach Eigenschaften und Anwendungen als legierter Baustahl, Edelstahl, säurebeständiger Stahl, verschleißfester Stahl, hitzebeständiger Stahl, legierter Werkzeugstahl, Wälzlagerstahl, legierter Federstahl und Spezialstahl (wie weichmagnetischer Stahl, permanentmagnetischer Stahl und nicht{17}}magnetischer Stahl).

 

Neben Eisen, Kohlenstoff und unvermeidbaren Spuren von Silizium, Mangan, Phosphor und Schwefel enthält Stahl auch eine gewisse Menge an Legierungselementen. Zu diesen Legierungselementen gehören eines oder mehrere der folgenden Elemente: Silizium, Mangan, Molybdän, Nickel, Chrom, Vanadium, Titan, Niob, Bor, Blei und Seltenerdelemente. Diese Art von Stahl wird legierter Stahl genannt. Die Systeme für legierten Stahl variieren von Land zu Land, abhängig von den Ressourcenbedingungen, der Produktion und der Verwendung. Zuvor wurden im Ausland Stahlsysteme auf Nickel-- und Chrom--Basis entwickelt, während mein Land legierte Stahlsysteme entdeckt hat, die hauptsächlich aus Silizium, Mangan, Vanadium, Titan, Niob, Bor, Blei und Seltenerdelementen bestehen. Legierter Stahl macht etwa zehn Prozent der gesamten Stahlproduktion aus und wird in der Regel in Elektroöfen geschmolzen. Basierend auf ihren Anwendungen kann legierter Stahl in acht Hauptkategorien eingeteilt werden: legierter Baustahl, Federstahl, Lagerstahl, legierter Werkzeugstahl, Hochgeschwindigkeits-Werkzeugstahl, rostfreier Stahl, hitzebeständiger und nicht{10}}Stahl sowie elektrischer Siliziumstahl.

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