S45C/S50C sind zwei Arten von Allzweckstahl, die nach JIS-Standards als „Kohlenstoffstahl für mechanische Konstruktionszwecke“ bezeichnet werden. Beide haben einen mittleren Kohlenstoffgehalt, sind vielseitig einsetzbar, leicht verfügbar und für die Bearbeitung und Wärmebehandlung geeignet, weshalb sie häufig zur Herstellung mechanischer Teile verwendet werden. Der Unterschied zwischen ihnen liegt in ihrem Kohlenstoffgehalt, der zu spürbaren Unterschieden in Leistung und Verarbeitung führt. Daher sollte das geeignete Material basierend auf der beabsichtigten Verwendung und den Spezifikationen ausgewählt werden, bevor die beste Verarbeitungsmethode bestimmt wird. Zu diesem Zweck haben wir einen Überblick über S45C- und S50C-Stahl zusammengestellt und ihre chemische Zusammensetzung, physikalischen und mechanischen Eigenschaften, Verarbeitungsmethoden, Anwendungen, Vorteile und Nachteile verglichen.
Was ist S45C-Stahl?
S45C-Stahl ist eine Art mittelkohlenstoffhaltiger Stahl, der als SC-Material (Kohlenstoffstahl für mechanische Konstruktionszwecke) mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,45 % klassifiziert wird. Aufgrund seiner ausgewogenen mechanischen Festigkeit und Eigenschaften sowie seiner hohen Verfügbarkeit und Kosteneffizienz wird er häufig zusammen mit SS-Materialien verwendet. Aufgrund seiner einfachen Verarbeitung wird er häufig bei der Auswahl von eisenbasierten Materialien in Betracht gezogen. Für SC-Materialien gelten Vorschriften hinsichtlich der darin enthaltenen chemischen Substanzen, die die Mengen an Phosphor und Schwefel begrenzen, die die Metallfestigkeit beeinträchtigen können. Dies stellt die Qualität des Stahls sicher.
S45C-Stahläquivalentnormen
S45C-Stahläquivalente in anderen Normen sind:
- AISI/SAE: 1045
- DIN: C45
- DE: C45E oder Ck45
- BS: 080M46
Chemische Zusammensetzung von S45C-Stahl
Das „C“ in S45C steht für Carbon und die „45“ gibt den Kohlenstoffgehalt an. Der Kohlenstoffgehalt in S45C liegt zwischen 0,42 % und 0,48 %, was ungefähr 0,45 % entspricht. Darüber hinaus gilt bei Metallen wie Eisen und Stahl: Je höher der Kohlenstoffgehalt, desto fester (und härter) wird das Material. Gemäß JIS-Standards enthalten kohlenstoffarme Stähle (wie SS400, also Weichstähle) typischerweise etwa 0,15 bis 0,2 % Kohlenstoff, während S45C einen Kohlenstoffgehalt von etwa 0,45 % aufweist, was ihm eine höhere Festigkeit verleiht.
| C | Si | Mn | P | S | Cu | Ni | Cr |
| 0,42-0,48 | 0,15–0,35 | 0,60–0,90 | 0,030 oder weniger | 0,035 oder weniger | 0,30 oder weniger | 0,20 oder weniger | 0,20 oder weniger |
*Auszug aus JIS G 4051.
S45C Physikalische Eigenschaften (Dichte, spezifisches Gewicht und Magnetismus)
| Eigentum | Wert |
| Schmelzpunkt | Etwa 1.535°C |
| Dichte (g/cm³) | 7,84 |
| Elastizitätsmodul (GPa) | 205 |
| Schubmodul (GPa) | 79 |
| Poissonzahl | 0,3 |
| Wärmeausdehnungskoeffizient (ppm/K) | 11.9 |
| Spezifische Wärmekapazität bei konstantem Druck (J/kg･K) | 490 |
| Wärmeleitfähigkeit (W/m･K) | 45,0 |
*Dichte, spezifisches Gewicht und Magnetismus sind Eigenschaften, die Stoffe charakterisieren und als physikalische Eigenschaften klassifiziert werden. Der Schubmodul wird auch als „Schermodul“, „Scherelastizitätsmodul“ und „Lamés zweiter Parameter“ bezeichnet.
Mechanische Eigenschaften des Materials S45C (Härte (HV) und Scherfestigkeit)
| Eigentum | Normalisiert | Geglüht | Abgeschreckt und angelassen |
| Streckgrenze bzw. Dehngrenze N/mm² (Blechdicke t mm) | 345 oder mehr | – | 490 oder mehr |
| Zugfestigkeit N/mm² | 570 oder mehr | – | 690 oder mehr |
| Dehnung (%) | 20 oder mehr | – | 17 oder mehr |
| Flächenreduzierung (%) | – | – | 45 oder mehr |
| Härte (HBW) | 167-229 | 137-170 | 201-269 |
* Die mechanischen Eigenschaften können je nach verwendeter Maschinerie, Baubedingungen und Messbedingungen variieren. Die oben genannten Daten werden unter Verwendung von spezifizierten Materialien, Geräten und Parametersätzen gemäß Standardtestverfahren gemessen und stellen keine Garantie für alle aus diesem Material hergestellten Teile dar. Die Härte ist eine der mechanischen Eigenschaften eines Materials und wird als mechanische Eigenschaft klassifiziert. Die Oberfläche kann durch Wärmebehandlung gehärtet werden, sodass Festigkeit wie Zugfestigkeit und Härte nach der Wärmebehandlung weiter zunehmen.
Häufig verwendete Oberflächenbehandlungen für S45C-Stahl
Nachfolgend sind einige häufige Oberflächenbehandlungen für S45C aufgeführt:
- Eisentetroxidfilm (Schwärzung): Wird häufig als Grundierung zum Lackieren verwendet.
- Parkerisieren (Phosphatieren): Bietet besseren Rostschutz und Verschleißfestigkeit als das Schwärzen.
- Unichrom (Weiß): Wird als Nachbehandlung für die Verzinkung verwendet.
- Farbiges Chromat (Gelb und Schwarz): Wird als Nachbehandlung für die Verzinkung verwendet.
- Dreiwertiges Chrom: Enthält kein sechswertiges Chrom.
- Chemische Vernickelung: Hervorragende Korrosionsbeständigkeit, Verschleißfestigkeit und Haftung.
- Schwarzverchromung bei niedrigen Temperaturen: Ultradünner Film, der hervorragenden Rostschutz und Korrosionsbeständigkeit bietet.
- Hartverchromung: Hervorragende Verschleißfestigkeit.
Diese Behandlungen verbessern die Materialeigenschaften von S45C und machen es je nach Umgebungsbedingungen und erforderlichen Leistungsmerkmalen für verschiedene industrielle Anwendungen geeignet.
S45C Stahl Vor- und Nachteile
Was sind die Vor- und Nachteile von S45C? Lassen Sie uns sie einzeln durchgehen.
Vorteile:
- Festigkeit durch Wärmebehandlung: S45C kann durch Wärmebehandlung gestärkt werden.
- Einfache Bearbeitung vor der Wärmebehandlung: Das Schneiden ist vor der Wärmebehandlung einfacher.
- Hohe Vielseitigkeit: Es ist ein weit verbreitetes Allzweckmaterial, das im Vergleich zu anderen Metallen billiger und leichter zugänglich ist. Bei der Herstellung von Zahnrädern wird häufig vor der Wärmebehandlung geschnitten. Beim Schleifen wird normalerweise nach dem Schneiden eine Wärmebehandlung durchgeführt, gefolgt vom Schleifen zur Maßanpassung.
Nachteile:
- Nicht zum Schweißen geeignet: S45C ist nicht ideal zum Schweißen.
- Wird bei Blecharbeiten selten verwendet: Bei Blechanwendungen wird es nicht häufig verwendet.
- Rostanfällig: Erfordert eine Oberflächenbehandlung, um Rostbildung zu verhindern.
S45C eignet sich gut für die Wärmebehandlung, das heißt, seine Eigenschaften verändern sich durch Hitze leicht, was es zum Schweißen weniger geeignet macht.
S45C Anwendungen
In den meisten Fällen wird S45C als Rundstahl (mit Walzzunder) verwendet, Vierkantstahl ist fast nicht verbreitet. Bei Verwendung von Vierkantstahl oder Flachstahl wird normalerweise S50C verwendet. Darüber hinaus wird S45C häufig von SS400 unterschieden, je nachdem, ob eine Wärmebehandlung erforderlich ist. S45C wird dort verwendet, wo eine Wärmebehandlung erforderlich ist, während SS400 dort verwendet wird, wo dies nicht der Fall ist. Aufgrund seiner relativ geringen Kosten wird S45C in vielen Bereichen verwendet, vor allem in mechanischen Teilen: Komponenten, Wellen, Achsen, Stiften, Bolzen, Muttern usw.
Was ist S50C-Stahl?
S50C ist eine Stahlsorte, die in JIS G 4051 spezifiziert ist, das Standards für Kohlenstoffstähle für den Maschinenbau festlegt. Diese Kohlenstoffstähle werden als SC-Materialien bezeichnet und mit der gleichen Sorgfalt wie beruhigter Stahl hergestellt, ähnlich wie legierte Stähle, daher sind sie von hoher Qualität. Unter ihnen werden Stähle der Güteklasse S50C und höher als kohlenstoffreiche Stähle klassifiziert, was bedeutet, dass sie innerhalb der SC-Materialgruppe eine höhere Härte und Zugfestigkeit aufweisen. S50C ist allgemein als Plattenmaterial erhältlich und wird in Anwendungen eingesetzt, bei denen die Abschreckbarkeit aufgrund des Masseneffekts möglicherweise nicht ausreicht, um die gewünschte Härte zu erreichen.
S50C-Stahläquivalentnormen
Die Entsprechungen von S50C-Stahl in anderen Normen sind:
- AISI/SAE: 1050
- DIN: C50
- DE: C50E
- BS: 050A50
Chemische Zusammensetzung von S50C-Stahl
Die Bezeichnung „S50C“ in der Stahlnomenklatur weist darauf hin, dass es sich um einen mittel- bis kohlenstoffreichen Stahl handelt. Die „50“ steht für einen ungefähren Kohlenstoffgehalt von 0,50 % im Stahl, was ihn zu einem Material mit höherem Kohlenstoffgehalt macht, was seine Festigkeit und Härte verbessert.
| Element | Zusammensetzung (%) |
| Kohlenstoff (C) | 0,47 bis 0,53 |
| Silizium (Si) | 0,15 bis 0,35 |
| Mangan (Mn) | 0,60 bis 0,90 |
| Phosphor (P) | 0,030 max |
| Schwefel (S) | 0,035 max |
| Kupfer (Cu) | 0,30 max |
| Nickel (Ni) | 0,20 max |
| Chrom (Cr) | 0,20 max |
Quelle: JIS G 4051
Chrom (Cr) kann weniger als 0,30 % betragen, wenn dies zwischen den an der Lieferung beteiligten Parteien vereinbart wird. Kombiniertes Nickel und Chrom (Ni+Cr) kann weniger als 0,45 % betragen, wenn die beteiligten Parteien dies vereinbaren. Diese Tabelle zeigt, dass S50C-Stahl einen höheren Kohlenstoffgehalt hat, was ihn als kohlenstoffreichen Stahl klassifiziert, was zu höherer Härte und Festigkeit führt. Die anderen Elemente haben Maximalwerte, die so festgelegt sind, dass Eigenschaften wie Härte, Bearbeitbarkeit und Schweißbarkeit innerhalb der gewünschten Grenzen liegen.
Physikalische Eigenschaften von S50C-Stahl
| Physikalische Eigenschaften | Einheiten | Werte |
| Schmelzpunkt | °C | Etwa 1.660 bis 1.680 |
| Dichte | g/cm³ | 7,84 |
| Elastizitätsmodul (Längselastizitätsmodul) | GPa | 205 |
| Steifigkeitsmodul (Querelastizitätsmodul) | GPa | 82 |
| Poissonzahl | – | 0,25 |
| Wärmeausdehnungskoeffizient | ppm/K | 11.7 |
| Spezifische Wärme bei konstantem Druck | J/kg・K | 489 bis 494 |
| Wärmeleitfähigkeit | W/m・K | 44 |
Der Steifigkeitsmodul wird auch als Schermodul, Scherelastizität oder Lame’sche zweite Konstante bezeichnet.
S50C Mechanische Eigenschaften
Der höhere Kohlenstoffgehalt von S50C im Vergleich zu S45C (das typischerweise etwa 0,45 % Kohlenstoff enthält) bedeutet, dass es eine höhere Festigkeit, aber eine geringere Duktilität aufweist und daher etwas spröder ist.
| Art der Unterkunft | Temperiert | Geglüht | Abgeschreckt und angelassen |
| Streckgrenze N/mm² (Blechdicke t mm) | 365 Minuten | – | 540 Minuten |
| Zugfestigkeit N/mm² | 610 Minuten | – | 740 Minuten |
| Dehnung (%) | 18 Minuten | – | 15 Minuten |
| Flächenreduzierung (%) | – | – | 40 Minuten |
| Härte (HBW) | 179 bis 235 | 143 bis 187 | 212 bis 277 |
Beachten Sie, dass die mechanischen Eigenschaften je nach Anwendung, Baubedingungen und Messeinstellungen variieren können.
Häufig verwendete Oberflächenbehandlungen für S50C-Stahl
Die grundlegenden Wärmebehandlungsbedingungen für S50C laut japanischen Industrienormen (JIS) lauten wie folgt. Es ist nicht notwendig, diese Bedingungen strikt einzuhalten, da sie geändert werden sollten, um die gewünschte Festigkeit und Härte zu erreichen.
| Verfahren | Temperatur und Kühlmethode |
| Normalisieren | 810-860°C, Luftkühlung |
| Glühen | Etwa 800°C, Ofenkühlung |
| Abschrecken | 810-860°C, Wasserkühlung |
| Temperieren | 550-650°C, Schnelle Abkühlung |
Diese Wärmebehandlungsbedingungen sind lediglich grundlegende Richtlinien und müssen nicht genau eingehalten werden. Bei der Herstellung großer und komplexer Formen aus Kohlenstoffstahl wie S50C besteht ein erhöhtes Risiko von Rissen während der Wärmebehandlung. Wenn Verformungen zu befürchten sind, kann die Verwendung eines Salzbads zum Warmhärten die Situation voraussichtlich verbessern.
Vor- und Nachteile von S50C-Stahl
Die Vor- und Nachteile des S50C sind weitgehend identisch mit denen des S45C:
Vorteile:
- Die Härte kann durch eine Wärmebehandlung erhöht werden.
- Vor der Wärmebehandlung leicht bearbeitbar.
Nachteile:
- Neigt zum Rosten und erfordert daher eine Oberflächenbehandlung.
- Je nach Form kann es bei der Wärmebehandlung zu Rissen kommen.
Da S50C ein kohlenstoffreiches Material ist, neigt es bei der Wärmebehandlung zu Rissen, insbesondere bei dünnen oder komplizierten Formen. Es ist wichtig zu wissen, dass bei bestimmten Formen Vorsicht geboten ist, da bei der Verarbeitung besondere Überlegungen erforderlich sein können.
S50C Stahlanwendungen
S50C wird aufgrund seiner hohen Zugfestigkeit und Härte in verschiedenen Anwendungen eingesetzt. Es wird häufig in Teilen verwendet, bei denen ein hoher lokaler Oberflächendruck herrscht oder eine hohe Verschleißfestigkeit erforderlich ist. Daher wird es bei der Herstellung von Komponenten eingesetzt, die starken Kräften ausgesetzt sind, wie Stiften, Muttern, Keilen, Wellen, Bolzen und Vorrichtungen, sowie in langlebigen Formen, die eine hohe Lebensdauer erfordern. In unserem Unternehmen bietet die Verwendung von S50C für Formteile, die größer als 400 × 400 mm sind, einen Kostenvorteil. Trotz seiner hohen Härte lässt sich S50C leicht bearbeiten und ermöglicht unkomplizierte Bohrvorgänge mit allgemeinen Werkzeugen. Um die Bearbeitungsgenauigkeit zu verbessern, sind eine Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit und die Verhinderung der Haftung an der Schneide wirksame Strategien. Da S50C außerdem anfällig für Magnetismus ist, eignet es sich auch gut zum Schleifen und für die Funkenerosion (EDM).
S45C vs. S50C Stahlmaterial: Welches ist besser? Unterschied zwischen S45C- und S50C-Stahl
Hier ist eine Tabelle zum effektiven Vergleich der Unterschiede zwischen den Stahlmaterialien S45C und S50C:
| Eigentum | S45C Stahl | S50C Stahl |
| Kohlenstoffgehalt | 0,45 % Kohlenstoff | 0,50 % Kohlenstoff |
| Formen | Vorwiegend rund (Draht, Stangen, polierte Stäbe) | Vorwiegend Vierkant (Platten, Stangenmaterial) |
| Härte | Etwas niedriger als S50C | Etwas härter durch höheren Kohlenstoffgehalt |
| Anwendungen | Mechanische Teile, Getriebe, allgemeine Verwendung | Hochfeste Maschinenteile, Werkzeuge |
| Stärke | Mäßige Festigkeit und Zähigkeit | Höhere Festigkeit und Verschleißfestigkeit |
| Schweißbarkeit | Gut, einfachere Handhabung beim Schweißen | Erfordert sorgfältige Handhabung, um Probleme zu vermeiden |
| Kosten | Generell vergleichbar mit S50C | Generell vergleichbar mit S45C |
Die Wahl zwischen S45C- und S50C-Stahl sollte auf den spezifischen Anforderungen der Anwendung basieren, einschließlich der erforderlichen Festigkeit, der gewünschten Form (rund oder quadratisch) und der anzuwendenden Verarbeitungstechniken. Keiner der beiden Stähle ist von Natur aus „besser“, aber jeder hat Eigenschaften, die ihn für bestimmte Anwendungen besser geeignet machen können.
