Werkstoffkunde -> Stahl

Wissenschaft Physik
#1

Hallo alle miteinander,

habe da eine Frage zum Thema Metallurgie. Genauer gesagt geht es um die Eigenschaften von bestimmten Federstählen als Material für Schaukampfschwerter und deren Bedeutung (der Eigenschaften, nicht der Schwerter).

Die beiden Stähle sind C60 und 55Si7. Auf einer Website habe ich für diese (gehärteten) Stähle folgende Daten gefunden:

C60
Yield Strength: 380 N/mm²
Tensile Strength: 690-890 N/mm²

55Si7
Yield Strength: 1080 N/mm²
(Tensile) Strength: 1320-1570 N/mm²

Nun mein Fragenkatalog:

  • Tensile Strength ist wohl Zugfestigkeit. Verstehe ich das richtig, daß der Wert die Kraft angibt, die pro mm² Querschnitt eines Werkstücks ziehen kann, ohne daß dasselbe sich verformt?

  • Was ist Yield Strength?

  • Welche Daten/Formeln brauche ich, um die allgemeine Belastbarkeit (hier: bei Schlag auf Schlag) abzuschätzen bzw. zu berechnen?

Ich weiß aus Erfahrung, daß Schwerter aus 55Si7 deutlich flexibler und stabiler sind als solche aus C60 (die aber nicht schlecht sind). Ich suche nun nach einem Weg, einen bestimmten Hersteller von den Vorzügen des Siliziumstahls zu überzeugen, damit der die Entwicklung entsprechender Klingen angeht.
Daher also meine Anfrage hier. :smile:

#2

habe da eine Frage zum Thema Metallurgie. Genauer gesagt geht
es um die Eigenschaften von bestimmten Federstählen als
Material für Schaukampfschwerter und deren Bedeutung (der
Eigenschaften, nicht der Schwerter).

Die beiden Stähle sind C60 und 55Si7. Auf einer Website habe
ich für diese (gehärteten) Stähle folgende Daten gefunden:

C60
Yield Strength: 380 N/mm²
Tensile Strength: 690-890 N/mm²

Das ist garantiert nicht gehärtet.

55Si7
Yield Strength: 1080 N/mm²
(Tensile) Strength: 1320-1570 N/mm²

Nun mein Fragenkatalog:

  • Tensile Strength ist wohl Zugfestigkeit. Verstehe ich das
    richtig, daß der Wert die Kraft angibt, die pro mm²
    Querschnitt eines Werkstücks ziehen kann, ohne daß dasselbe
    sich verformt?

Tensile Strength ist die Zugfestigkeit. Das ist die Spannung, die du maximal anlegen kannst, ohne dass das Teil bricht.

  • Was ist Yield Strength?

Das ist die Dehngrenze. Das ist die Spannung, die du maximal anlegen kannst damit sich das Werkstück nach Entlastung vollständig „zurückzieht“.
Sprich der elastische Bereich.

  • Welche Daten/Formeln brauche ich, um die allgemeine
    Belastbarkeit (hier: bei Schlag auf Schlag) abzuschätzen bzw.
    zu berechnen?

Für schlagartige Beanspruchung ist die Kerbschlagarbeit interessant.

Das erstmal in aller Schnelle.
Wenn du weitere Fragen hast, mail mich an.

Ratz

#3

Nachtrag
Hallo

Die beiden Stähle sind C60 und 55Si7. Auf einer Website habe
ich für diese (gehärteten) Stähle folgende Daten gefunden:

Welche?

C60
Yield Strength: 380 N/mm²
Tensile Strength: 690-890 N/mm²

Das ist garantiert nicht gehärtet. Das ist wahrscheinlich im Walzzustand.

55Si7
Yield Strength: 1080 N/mm²
(Tensile) Strength: 1320-1570 N/mm²

Dazu wird die Kerbschlagarbeit (engl. impact value) mit 14 J (DVM) angegeben (Quelle: Stahlschlüssel 2001).

Mit den angegebenen Werten (einer im Walzzustand, der andere gehärtet) vergleichst du Äpfel mit Birnen.

55Si7 ist ein Federstahl, scheint also für deine Zwecke geeigneter zu sein.

Viele Grüsse

Ratz

#4

Hallo Ratz,

erstmal danke für deine rasche Antwort. :smile:

Welche?

Die Website ist ein die eines slowenischen Stahlwerkes. http://www.szmetal.si
Mit Google-Suche „C60 steel“ bzw „55Si7 steel“ bekommt man deren Datenblätter auf erste Position.

Das ist garantiert nicht gehärtet. Das ist wahrscheinlich im
Walzzustand.

Das kann schon sein, ich hab ja keine Vergleichsdaten. In welcher Größenordnung ändern sich diese Werte denn durchs Vergüten?

Mit den angegebenen Werten (einer im Walzzustand, der andere
gehärtet) vergleichst du Äpfel mit Birnen.

Ah, also sind die Zahlen für den 55Si7 auf den gehärteten Werkstoff bezogen?

55Si7 ist ein Federstahl, scheint also für deine Zwecke
geeigneter zu sein.

Jo, d.h. C60 ist eigentlich auch ein Federstahl, nicht wahr? Jedenfalls bin ich von dem 55Si7 total begeistert.

Naja, ich hab gestern rein zufällig ein 5 Jahre altes Werkstoffkunde-Skript ausgebuddelt (wollte seinerzeit mal CIW studieren, habs mir aber dann anders überlegt) – na da werd ich heut mal drin schmökern.

#5

Hallo

erstmal danke für deine rasche Antwort. :smile:

Gern geschehen

Ah, also sind die Zahlen für den 55Si7 auf den gehärteten
Werkstoff bezogen?

Genau

55Si7 ist ein Federstahl, scheint also für deine Zwecke
geeigneter zu sein.

Jo, d.h. C60 ist eigentlich auch ein Federstahl, nicht wahr?

C60 ist ein Vergütungsstahl.

Viele Grüsse

Ratz

#6

Wie Ratz schon sagte ist C60 ein unlegierter Vergütungsstahl (mit 0,6%Kohlenstoff) und wird in der regel für teile mit geringer Beanspruchung genutzt wie z.B. Bolzen Wellen Zahnräder genutzt. Wenn du das Material jedoch für eine federartige Belastung suchst ist 55Si6 schon besser, es besteht aus 5,5%Kohlenstoff und zu 1,5% Silizium und wird für Federringe und Federplatten verwendet.

Für was genau benötigst du denn den Stahl? dann kann man evtll besser helfen…

Gruß

Ronny

#7

Für was genau benötigst du denn den Stahl? dann kann man evtll
besser helfen…

Okay… wie im ersten Artikel erwähnt, geht es um Material für schaukampftaugliche Schwerter. Solche Dinger werden ziemlich starken Belastungen ausgesetzt, da man – im Gegensatz zu echten, scharfen Schwertern – mit den Schlagkanten pariert.

Welche Kräfte also da wirken, wenn zwei Schwerter mit jeweils ca. 15-2500g Masse und ca. 2-3mm breite Klingen mit einiger Wucht aufeinandertreffen, kann ein Physiker besser berechnen als ich. Es dürfte gleich einleuchten, daß diese Dinger sehr solide konstruiert sein müssen.

C60 wird dafür ganz gerne hergenommen, aber die Kanten sollten schon relativ breit dafür sein. Der Stahl ist halt billig; ideal ist er nicht. Auch AISI5160 wird gerne benutzt, was mir aber aufgrund des Chromanteils sauer aufstößt.

Eine etwas weitergehende Frage wäre also: welche anderen Stähle, die möglichst nicht zu teuer sein sollen und sich etwa so bearbeiten lassen wie C60, wären noch für diesen Job geeignet?

#8

Hallo Ronny,

Wenn du das Material jedoch für eine
federartige Belastung suchst ist 55Si6 schon besser, es
besteht aus 5,5%Kohlenstoff und zu 1,5% Silizium

55Si6 entspricht doch 55/100 Kohlenstoff und 6/4 Silizium
… also 0,55% Kohlenstoff und 1,5% Silizium

mfg
Christopher Weickert

#9

Da ist doch gar Chrom enthalten
Hallo Sgiathach

Auch AISI5160 wird gerne benutzt, was mir
aber aufgrund des Chromanteils sauer aufstößt.

AlSi5160 Aluminium 51/10 und Silicium 60/4
mit anderen worten 5,1% Aluminium und 15% Silicium ist doch gar kein Chrom(Cr) enthalten.

mfg
Christopher Weickert

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#10

AlSi5160 Aluminium 51/10 und Silicium 60/4
mit anderen worten 5,1% Aluminium und 15% Silicium ist doch
gar kein Chrom(Cr) enthalten.

Hehe, nein nicht AlSi, sondern AISI, kurz für „American Iron And Steel Institute“.

Humm, Aluminium und Silicium, das wär eine irre Kombi. Oder?

#11

irre Kombi
Hallo

Humm, Aluminium und Silicium, das wär eine irre Kombi. Oder?

Warum?
Die „Standard“ Aluminium Gusslegierung ist Al-Si mit ca. 12% Si.

Ratz

#12

Shock-resistente Stähle
Neue Frage:

habe kürzlich von sogenannten „Shock-resistant steels“ gelesen. S-5 und S-7 sind wohl die (nichtssagenden) amerikanischen Bezeichnungen.

Sagt einem von euch das was? Wie ist die deutsche Designation, was ist drin?
Nach dem, was ich bisher gefunden habe, hat S-5 einen Si-Anteil von 2%.
Zu S-7 stand nur da, daß es air-hardening wäre (sagt man da „Luftgehärtet“?), und komplizierter zu vergüten als „normaler“ Stahl.

Würde gern mehr über das Zeug erfahren… Links etc. wären willkommen. :smile:
Gruß,
Chris