Kohlenstoffstahl vs. Edelstahl: Lernen Sie die Unterschiede in ihren Eigenschaften kennen?

Stahl ist eine Bezeichnung für eine ganze Gruppe von Metalllegierungen, eine Art vielseitiges allgemeines Metall mit einer breiten Palette von Anwendungen und Verwendungen. Obwohl es viele Stahlsorten gibt, werden die meisten Stahlsorten in zwei Arten unterteilt: Kohlenstoffstahl und Edelstahl. Kohlenstoffstahl hat oft einen Chromgehalt von weniger als 10,5%, aber mindestens 10,5% Chrom sind erforderlich, um als rostfreier Stahl zu gelten. Wir erläutern die Eigenschaften von Kohlenstoffstahl und Edelstahl, den Umgang mit Rost, die Verwendung von Kohlenstoffstahl und Edelstahl und beantworten häufig gestellte Fragen: Was ist besser für Kohlenstoffstahl und rostfreien Stahl?

Was ist nichtrostender Stahl?

Nichtrostender Stahl ist eine Stahlsorte, die durch den Zusatz von Legierungselementen wie Chrom und Nickel definiert ist und in der Regel einen Chromgehalt von mehr als 10,5% aufweist. Da er zum Schutz vor Oxidation entwickelt wurde, wird er manchmal auch als "sauerstofffreier Stahl" bezeichnet. Eisen wird oxidiert und rostet, wenn es mit Sauerstoff in Berührung kommt, aber Chrom kann mit Sauerstoff in Berührung kommen, ohne zu rosten. Daher wird rostfreier Stahl mit einer Schutzschicht aus Chrom versehen, die eine Barriere zwischen Sauerstoff und Eisen in der Umgebung bildet. Diese kann Korrosion und Rost widerstehen und wird zu "rostfreiem Stahl".

Arten von rostfreiem Stahl

Je nach Chromgehalt des rostfreien Stahls unterscheiden sich seine Eigenschaften. Im Allgemeinen gilt: Je niedriger der Chromgehalt, desto preiswerter, aber weniger haltbar. Es gibt verschiedene Arten von rostfreiem Stahl:

• Austenitisch: Der am weitesten verbreitete rostfreie Stahl hat eine geringe Streckgrenze, aber eine hohe Korrosions- und Hitzebeständigkeit und wird häufig für Haushaltswaren, industrielle Rohrleitungen und Behälter, das Baugewerbe und für Fassaden verwendet.
• Ferrit: Im Allgemeinen handelt es sich um einen nickelfreien Stahl, der eine bessere Korrosions-, Hitze- und Rissbeständigkeit aufweist als herkömmliche Stähle. Er wird häufig in Waschmaschinen, Heizkesseln und Gebäuden verwendet.
• Martensit: Aufgrund des geringen Chromgehalts ist er tendenziell magnetischer als andere Edelstähle und weniger korrosionsbeständig.
• Zwei-Phasen-Stahl: Austenitischer Stahl und ferritischer Stahl Verbundstahl mit hoher Festigkeit und Flexibilität. Die Streckgrenze ist doppelt so hoch wie die von austenitischem Edelstahl und wird in der Papier-, Zellstoff-, Schiffbau- und petrochemischen Industrie verwendet.

Was ist Kohlenstoffstahl?

Kohlenstoffstahl hingegen hat eine viel geringere Konzentration an Chrom, Kohlenstoff und Eisenlegierungen, und es gibt nur sehr wenige andere Materialien. Daher wird er manchmal auch als "niedrig legierter" Stahl bezeichnet. Sowohl rostfreier Stahl als auch Kohlenstoffstahl haben eine solche Grundzusammensetzung, aber Kohlenstoffstahl wird durch den Kohlenstoffgehalt definiert. Der Kohlenstoffgehalt liegt in der Regel bei 0,1-2,5%, aber er schwankt oft. Im Gegensatz zu rostfreiem Stahl rostet er leicht, aber Kohlenstoffstahl ist oft preiswert, und seine mechanischen Eigenschaften unterscheiden sich je nach Kohlenstoffgehalt. Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt ist schwach und weich, aber CNC-Bearbeitung und Schweißen sind einfach, und Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt ist stabil, aber die Verarbeitung ist ziemlich schwierig.

Arten von Kohlenstoffstahl

Die Elemente, die Kohlenstoffstahl-Legierungen definieren, sind der Kohlenstoffgehalt, und die verschiedenen Arten von Kohlenstoffstahl werden auf diese Weise klassifiziert.

• Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt: der am häufigsten verwendete Kohlenstoffstahl mit einem Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,25%. Er ist in der Regel relativ schwach und weich, aber er ist leicht zu schweißen und duktil, so dass er häufig für die Bearbeitung und das Schweißen zu niedrigen Kosten verwendet wird.
• Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt: Mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,25-0,6% und einem Mangangehalt von 0,6-1,65%, wie SK5-Stahl. Sie kann durch Wärmebehandlung verbessert werden, aber nur bei sehr dünnen Abschnitten, es sei denn, es wird ein Legierungselement hinzugefügt.
• Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt: Mit einem Kohlenstoffgehalt von mehr als 0,6%. Es ist der härteste und zäheste Kohlenstoffstahl mit der geringsten Duktilität, ausgezeichneter Verschleißfestigkeit, die am häufigsten vergütet wird.

Eigenschaften von Kohlenstoffstahl und Edelstahl

Beim Vergleich der Eigenschaften von Kohlenstoffstahl und rostfreiem Stahl ist es wichtig zu sehen, dass jede Stahlsorte die beste ist.

Tabelle 1. Überblick über die Eigenschaften von Kohlenstoffstahl und rostfreiem Stahl

Eigentum	Kohlenstoffstahl	Rostfreier Stahl
Zugfestigkeit	400-1200 MPa	500-1000 MPa
Streckgrenze	250-1000 MPa	200-800 MPa
Dehnung	10-30%	20-60%
Dichte	~7,85 g/cm³	~8,0 g/cm³
Härte	120-400 HB	150-400 HB
Wärmeleitfähigkeit	40-50 W/m-K	15-30 W/m-K
Schmelzpunkt	1410 °C~ 1540 °C	1375°C ~ 1530°C
Bearbeitbarkeit	Gut	Mäßig
Schweißeignung	Gut	Mäßig
Magnetisch	Magnetisch	Variiert (austenitisch unmagnetisch oder schwach magnetisch; ferritisch/martensitisch magnetisch)

Zusammensetzung

Jeder Stahl enthält Eisen und Kohlenstoff. Bei einigen Legierungen werden zusätzliche Elemente hinzugefügt, die ihnen einzigartige Eigenschaften verleihen. Rostfreier Stahl besteht hauptsächlich aus Chrom, Nickel und Molybdän. Enthält mindestens 10,5% Chrommasse.

Tabelle 2. Zusammensetzungen von Edelstahl

Eisen	Chrom	Nickel	Kohlenstoff	Mangan	Silizium
Balence	10.5%-30%	8-10.5%	0.03-0.08%	1-2%	0.5-1%

Kohlenstoffstahl hingegen ist eine Zusammensetzung aus Eisen und Kohlenstoff. Der Kohlenstoffgehalt variiert je nach Stahlsorte und reicht von 0,05% bei kohlenstoffarmen und kohlenstoffarmen Stählen bis zu 2,5% bei ultrahochgekohlten Stählen.

Tabelle 3. Zusammensetzungen von Kohlenstoffstahl

Eisen	Kohlenstoff	Mangan	Silizium
Balence	0.1~2.5%	0.3~1.0%	0.1~0.2%

Kosten

Die Kosten für Stahl hängen von der Form des zu kaufenden Stahls ab. Neben anderen Faktoren ist die Zusammensetzung des Stahls ein Aspekt, der den Preis für Stahl beeinflussen kann. Wenn alle anderen Faktoren konstant sind, sind die Kosten für rostfreien Stahl höher als für Stahl mit niedrigem oder mittlerem Kohlenstoffgehalt. Ultrahochgekohlter Stahl kann jedoch genauso teuer sein wie rostfreier Stahl oder in einigen Fällen sogar teurer als dieser. Der beste Weg, den Stahlpreis zu bestimmen, besteht darin, die für die Anwendung erforderlichen Leistungselemente zu bewerten und die optimale Wahl und deren Preis zu untersuchen.

Spezifische Preise pro Pfund nichtrostenden Stahls

• Edelstahl 304: $1.45
• Edelstahl 316: $1.81
• Edelstahl 430: $0.82

Spezifische Preise pro Pfund Kohlenstoffstahl

• Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt (z. B. A36, CS 30): $0.50-$0.75
• Stahl mit mittlerem/hohem Kohlenstoffgehalt (z. B. Güteklassen 50, 70, 100): $0.60-$0.90

Korrosionsbeständigkeit

Der Name und das Ansehen von rostfreiem Stahl sind auf seine Korrosionsbeständigkeit zurückzuführen. Es handelt sich um ein Material, das korrosionsbeständig ist. Nichtrostender Stahl erhält seinen Korrosionsschutz durch die Legierung von Chrom mit Metall. Wenn Chrom mit Sauerstoff reagiert, bildet es eine Schicht aus Chromoxid, die den Stahl vor Korrosion schützt.

Kohlenstoffstahl hat nicht die gleiche Fähigkeit, Korrosion zu verhindern. Kohlenstoffstahl hat viele Vorteile, aber Korrosionsbeständigkeit gehört nicht dazu. Daher wird die Verwendung von Kohlenstoffstahl in Meeresumgebungen nicht empfohlen.

Zugfestigkeit und Streckgrenze

Stahl hat eine hohe Zugfestigkeit und Streckgrenze, so dass er selbst unter Krafteinwirkung kaum bricht oder sich verformt. Diese einzigartige Eigenschaft ist ideal für Infrastrukturen wie Geschäftsgebäude und Brücken. Kohlenstoffstahl hat eine relativ hohe Streckgrenze, aber eine geringe Zugfestigkeit. Er behält seine Form fast bis zum Bruch bei, aber wenn er diesen Punkt überschreitet, bricht er natürlich.

Andererseits hat nichtrostender Stahl einen geringeren Kohlenstoffgehalt, ist weicher als Kohlenstoffstahl und wegen seiner geringen Streckgrenze schwächer beim Biegen und Beulen als Kohlenstoffstahl.

Zerspanung und Schweißen

Zerspanung und Schweißen spielen bei der Herstellung von Stahlkonstruktionen eine wichtige Rolle. Es ist wichtig, Metalle zu identifizieren, die leicht zu verarbeiten sind. Nichtrostender Stahl ist bekanntlich ein schwer zu bearbeitendes Metall, das spezielle Bearbeitungswerkzeuge und -techniken erfordert. Die Verarbeitung von rostfreiem Stahl ist jedoch nicht unmöglich, aber Kohlenstoffstahl ist in diesem Fall vorteilhafter.

Erscheinungsbild

Das Aussehen ist ein wichtiger Faktor bei der Auswahl von Materialien, die für verschiedene Projekte geeignet sind. Sowohl Kohlenstoffstahl als auch rostfreier Stahl haben ein gutes Finish. Kohlenstoffstahl hat ein glattes und anspruchsvolles Aussehen und kann sich an verschiedene Umgebungen anpassen, so dass verschiedene ästhetische Optionen durch mehrere Beschichtungen und Oberflächenbehandlungen weitgehend angepasst werden können. Andererseits ist Edelstahl für seinen Glanz und seine Brillanz bekannt, was ihn zu einer der besseren der beiden Optionen macht.

Wärmewiderstand

Kohlenstoff kann auch hohen Temperaturen standhalten, aber rostfreier Stahl hat eine ausgezeichnete Hitzebeständigkeit. Rostfreier Stahl kann bis zu 1000 Grad Fahrenheit aushalten.

Was ist besser, Kohlenstoffstahl oder Edelstahl?

Was ist also besser für Kohlenstoffstahl und was für rostfreien Stahl? Das hängt davon ab, was Sie brauchen. Hier sind die Vorteile von Kohlenstoffstahl und rostfreiem Stahl.

Die wichtigsten Vorteile von rostfreiem Stahl sind:

• Korrosionsbeständigkeit: Wenn Chrom während des Herstellungsprozesses zu Edelstahl hinzugefügt wird, verbindet es sich mit dem Sauerstoff in der Luft und bildet einen dünnen Schutzfilm auf dem Metall, der vor Rost und anderen Korrosionserscheinungen zwischen Kohlenstoffstahl und Edelstahl schützt.
• Hitzebeständigkeit: Einige nichtrostende Stähle sind beständig gegen Verzunderung und können sehr hohen Temperaturen standhalten. Bestimmte Arten von rostfreiem Stahl können extrem niedrigen Temperaturen lange Zeit standhalten.
• Langes Leben: Edelstahl verfügt über eine ausgezeichnete Korrosions- und Hitzebeständigkeit und ist daher ideal für langfristige Anwendungen, bei denen er Feuchtigkeit und korrosiven Substanzen ausgesetzt ist.
• Hygienisch: Edelstahl weist aufgrund seiner chemischen Struktur von Natur aus Bakterien und andere Krankheitserreger ab. Außerdem lässt er sich sehr leicht mit einfachem Wasser und Universalreiniger abwischen.

Die wichtigsten Vorteile von Kohlenstoffstahl sind:

• Langlebigkeit: Kohlenstoffstahl ist stark, langlebig und hält hohen Belastungen und Schlagbeanspruchungen stand. Er wird häufig für die Konstruktion von mechanischen Teilen und Gebäuden verwendet.
• Erschwinglich: Kohlenstoffstahl ist in der Herstellung und im Einkauf billiger als andere Stahlsorten.
• Wiederverwertbarkeit: Kohlenstoffstahl ist 100% recycelbar und kann viele Male verwendet werden, ohne dass Qualität und Festigkeit beeinträchtigt werden.
• Vielseitigkeit: Kohlenstoffstahl kann für fast alle Anwendungen verwendet werden, die preiswerte und dauerhafte Materialien erfordern. Durch Schweißen, maschinelle Bearbeitung und Gießen können verschiedene Formen hergestellt werden.

Wann sollte man Kohlenstoffstahl und wann nichtrostenden Stahl verwenden?

Die Wahl des richtigen Stahls hängt davon ab, was Sie bauen oder herstellen wollen. Sehen wir uns an, wann man in der Praxis Kohlenstoffstahl und wann Edelstahl verwenden sollte.

Verwendungen von rostfreiem Stahl

Nichtrostender Stahl wird meist für Anwendungen verwendet, die seine einzigartigen Eigenschaften und seine Korrosionsbeständigkeit erfordern. Diese Legierung wird zu Coils, Blechen, Platten, Stangen, Drähten und Rohren zerkleinert. Hier sind einige Beispiele für häufige Verwendungen von rostfreiem Stahl:

• Ausrüstung für die Lebensmittelverarbeitung: Edelstahl, oder Edelstahl in Lebensmittelqualitätwird in der Lebensmittelindustrie aufgrund seiner Korrosionsbeständigkeit und seiner hygienischen Eigenschaften häufig verwendet. Es wird häufig in lebensmittelverarbeitenden Anlagen wie Mischern und Lagertanks verwendet.
• Medizinische Ausrüstung: Edelstahl wird wegen seiner Sterilisierbarkeit, Korrosionsbeständigkeit und Biokompatibilität häufig für den Bau von medizinischen Geräten verwendet.
• Autoteile: Nichtrostender Stahl wird zur Herstellung verschiedener Automobilteile verwendet, darunter Auspuffanlagen und Verkleidungen.
• Konstruktion: Seine Fähigkeit, rauen Umweltbedingungen zu widerstehen, gewährleistet Langlebigkeit und Zuverlässigkeit. Edelstahl wird für den Bau von Gebäuden und anderen Konstruktionen verwendet, darunter Geländer, Türen und Fensterrahmen.
• Luft- und Raumfahrt und Verteidigung: Rostfreier Stahl wird aufgrund seiner Festigkeit und Haltbarkeit zur Herstellung von Flugzeugen und anderen verteidigungsrelevanten Ausrüstungen verwendet.
• Chemische Behandlung: Nichtrostender Stahl ist gegen verschiedene Chemikalien beständig und für die chemische Verarbeitung geeignet.

Verwendungen von Kohlenstoffstahl

Kohlenstoffstahl wird häufig verwendet, wenn die Haltbarkeit günstiger ist als bei anderen Stahlsorten und wenn keine Korrosionsbeständigkeit erforderlich ist. Häufig wird Kohlenstoffstahl in großen Mengen hergestellt oder verarbeitet. Nachfolgend sind häufige Verwendungen von Kohlenstoffstahl aufgeführt:

• Konstruktion: Kohlenstoffstahl wird häufig für Bauwerke wie Gebäude und Brücken verwendet, da er stabil, dauerhaft und vielseitig ist.
• Automobilindustrie: Kohlenstoffstahl wird zur Herstellung verschiedener Automobilteile wie Muttern, Schrauben und Befestigungselemente verwendet.
• Industrielle Ausrüstung: Kohlenstoffstahl wird in verschiedenen Industrieanlagen wie Kesseln, Tanks und Druckbehältern verwendet.
• Mechanische Teile: Kohlenstoffstahl wird aufgrund seiner Festigkeit und Haltbarkeit häufig für mechanische Teile wie Zahnräder, Lager und Federn verwendet.
• Schneidewerkzeuge: Kohlenstoffstahl wird bei der Herstellung von Schneidwerkzeugen wie Messern und Sägen verwendet, da er eine scharfe Kante behält.
• Verteidigung: Kohlenstoffstahl wird aufgrund seiner Festigkeit und Haltbarkeit zur Herstellung verschiedener Verteidigungsausrüstungen wie Panzerungen und Waffen verwendet.

Welchen Stahl sollte ich verwenden?

Edelstahl hat eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und ist für verschiedene Anwendungen geeignet, die Feuchtigkeit und Korrosion ausgesetzt sind. Was ist besser: Kohlenstoffstahl oder rostfreier Stahl? Da Kohlenstoffstahl einen relativ hohen Kohlenstoffgehalt hat, weist er eine hohe Festigkeit und Härte auf und eignet sich für verschiedene Anwendungen, bei denen große Belastungen und Stöße auftreten. Ob Kohlenstoffstahl oder Edelstahl verwendet wird, hängt von projektspezifischen Anforderungen und Faktoren wie Materialeigenschaften, Korrosionsbeständigkeit, Hitzebeständigkeit und Kosten ab.

Tabelle 4. Merkmale von Kohlenstoffstahl und rostfreiem Stahl

Merkmale	Rostfreier Stahl	Kohlenstoffstahl
Korrosionsbeständigkeit	Hohe Korrosions- und Rostbeständigkeit	Keine Korrosions- oder Rostbeständigkeit
Temperaturbeständigkeit	Kann extrem hohen und niedrigen Temperaturen über lange Zeiträume standhalten	Kann hohen und niedrigen Temperaturen standhalten, ist aber bei längerer Einwirkung nicht so leistungsfähig wie Edelstahl
Schweißeignung	Es ist schweißbar, aber aufgrund des höheren Schmelzpunkts komplexer.	Es ist eines der am einfachsten zu schweißenden Metalle, da es einen niedrigeren Schmelzpunkt hat.
Lebenserwartung	Die durchschnittliche Lebenserwartung beträgt etwa 20 Jahre	Die durchschnittliche Lebensdauer beträgt etwa 20 Jahre.
Wiederverwertbar	100% recycelbar	100% recycelbar
Hygienisch	Abweisung von Bakterien und anderen Krankheitserregern, leicht zu reinigen	Hat ungiftige und hygienische Eigenschaften, ist aber korrosionsanfällig, wenn es nicht gereinigt und gepflegt wird
Kosten	Teurer	Referenz

Schlussfolgerung

Wenn Sie den Unterschied zwischen Kohlenstoffstahl und rostfreiem Stahl kennen, können Sie bei Ihrem Projekt eine kluge Wahl treffen. Kohlenstoffstahl ist robust und erschwinglich, muss aber vor Rost geschützt werden. Edelstahl ist resistent gegen RostEr sieht schön aus und hält lange, auch in nassen und rauen Umgebungen. Wenn Sie die Eigenschaften von Kohlenstoffstahl und Edelstahl vergleichen, etwas über den Rost von Kohlenstoffstahl und Edelstahl lernen und die Verwendung von Kohlenstoffstahl und Edelstahl kennen, können Sie bessere Entscheidungen treffen, wenn Sie Strukturen, Werkzeuge und Küchenzubehör auswählen.

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