Die Zugfestigkeit und Ermüdungsbeständigkeit von Kohlenstoffstahlschrauben werden durch ihre Materialeigenschaften beeinflusst. Im Vergleich zu Schrauben aus anderen Materialien wie Edelstahl und Legierungsstahl gibt es unterschiedliche Unterschiede:
1. Zugfestigkeit
Die Zugfestigkeit bezieht sich auf die maximale Spannung, die ein Material standhalten kann, während sie vor dem Brechen gedehnt oder gezogen werden.
Kohlenstoffstahlschrauben:
Zugfestigkeit: Kohlenstoffstahlschrauben Normalerweise haben eine gute Zugfestigkeit, die sich in Abhängigkeit vom Kohlenstoffgehalt weit verbreiten kann. Mit kohlenstoffarme Stähle (z. B. AISI 1006) neigen tendenziell eine Zugfestigkeit von etwa 350 bis 500 MPa, während mit hohem Kohlenstoffstählen (z. B. AISI 1095) eine Zugfestigkeit von bis zu 850 bis 1000 MPa oder mehr aufweisen können.
Kohlenstoffstahl wird häufig wärme behandelt oder legiert, um seine Zugfestigkeit zu erhöhen, aber im Allgemeinen nicht so stark wie hochfeste Legierungsstähle oder einige Edelstahlstufen.
Edelstahlschrauben:
Zugfestigkeit: Edelstahlschrauben haben im Allgemeinen eine höhere Zugfestigkeit als kohlenstoffarme Stahl, wobei gemeinsame Legierungen wie 304 oder 316 500-800 MPa in Zugfestigkeit erreichen. Einige hochfeste Edelstahlqualität (z. B. pH 17-4) können bis zu 1000 MPa erreichen.
Edelstahl bietet ein Gleichgewicht zwischen Zugfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit, was ihn für viele Anwendungen ideal macht, aber oft nicht so stark wie hitzebehandelte Legierungsstähle.
Legierungsstahlschrauben:
Zugfestigkeit: Legierungsstähle wie solche mit hohem Kohlenstoffgehalt oder zusätzliche Elemente wie Chrom, Molybdän oder Vanadium können 1000-1500 MPa oder mehr in Zugfestigkeit erreichen. Diese Materialien sind speziell für Hochleistungsanwendungen entwickelt, die maximale Festigkeit erfordern.
Legierungsstahlschrauben übertreffen häufig sowohl Kohlenstoff- als auch Edelstahlschrauben in der Zugfestigkeit, insbesondere in hochkarätigen, mit hohen Stressanwendungen.
2. Ermüdungsbeständigkeit
Der Ermüdungswiderstand bezieht sich auf die Fähigkeit eines Materials, wiederholte oder schwankende Belastungen standzuhalten, ohne zu brechen.
Kohlenstoffstahlschrauben:
Ermüdungsbeständigkeit: Kohlenstoffstahlschrauben haben im Allgemeinen eine mäßige Müdigkeitswiderstand. Ihre Fähigkeit, der zyklischen Belastung standzuhalten, wird durch den Kohlenstoffgehalt und die Wärmebehandlung beeinflusst. Mit kohlenstoffarmen Stahlschrauben sind zwar eine bessere Zugfestigkeit, und sind in der Regel spröde, was ihre Ermüdungsbeständigkeit verringern kann.
In Anwendungen, bei denen die Schrauben häufig oder zyklischer Belastung ausgesetzt sind, kann Kohlenstoffstahl früher ausfällt als Materialien mit höherer Leistung, es sei denn, speziell behandelt oder beschichtet, um den Widerstand zu verbessern.
Edelstahlschrauben:
Ermüdungsbeständigkeit: Edelstahlschrauben bieten aufgrund ihrer Zähigkeit und Duktilität tendenziell eine bessere Ermüdungsfestigkeit als Kohlenstoffstahl. Das Vorhandensein von Chrom und anderen Elementen erhöht ihre Fähigkeit, Stress im Laufe der Zeit zu absorbieren. Austenitische rostfreie Stähle wie 304 und 316 sind besonders gut im Umgang mit Müdigkeitsstress aufgrund ihrer arbeitsbezogenen Eigenschaften.
Es werden häufig Edelstahlschrauben für Anwendungen ausgewählt, die häufige Schwingungen oder zyklische Belastung beinhalten, da sie unter solchen Bedingungen im Vergleich zu Kohlenstoffstahl besser abschneiden.
Legierungsstahlschrauben:
Müdigkeitsbeständigkeit: Legierungsstähle, insbesondere solche mit höherer Härte oder konstruiert, um Müdigkeit zu widerstehen, bieten typischerweise die beste Ermüdungsbeständigkeit unter den drei. Wärmebehandlungsprozesse wie Temperatur oder Löschung verbessern ihre Fähigkeit, wiederholtes Beladen standzuhalten. Legierungsstähle sind für die Ermüdungsbeständigkeit bei anspruchsvollen Anwendungen wie Luft- und Raumfahrt, Automobil- und schwere Maschinen optimiert.
Hochfeste Legierungen wie 4130 oder 4340 werden üblicherweise in Umgebungen mit hohen zyklischen Spannungen und Ermüdungsbelastungen verwendet und bieten im Vergleich zu Kohlenstoff- und Edelstahl eine signifikant überlegene Ermüdungsbeständigkeit.
| Eigentum | Kohlenstoffstahlschrauben | Edelstahlschrauben | Legierungstahlschrauben |
| Zugfestigkeit | Mittelschwer bis hoch (350-1000 MPa) | Mittelschwere bis hoch (500-1000 MPa) | Sehr hoch (1000-1500 MPa) |
| Ermüdungsbeständigkeit | Mäßig | Gut (besser als Kohlenstoffstahl) | Ausgezeichnet (beste Müdigkeitsresistenz) |
Kohlenstoffstahlschrauben reichen typischerweise für Anwendungen mit mittelschwerer tragender und statischer Spannung aus, können jedoch unter zyklischer Belastung oder extremer Zugspannung ohne zusätzliche Behandlungen kämpfen.
Edelstahlschrauben bieten eine bessere Ermüdungsfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit, sind jedoch im Allgemeinen nicht so stark wie Legierungsstahlschrauben.
Legierungsstahlschrauben sind ideal für hochstressfreie und ermüdungsanfällige Umgebungen und bieten aufgrund ihrer Hochleistungs-Legierungszusammensetzung und Wärmebehandlungen eine überlegene Zugfestigkeit und Ermüdungsbeständigkeit.
