--- title: "So lesen Sie Tabellen zur chemischen Zusammensetzung…" description: "Ein Stahltisch ist ein Richtwert, keine Spezifikation." canonical: https://steelequivalents.com/de/wiki/werkstoffdatenblatt-lesen/so-lesen-sie-tabellen-zur-chemischen-zusammensetzung-und-zu-mechanischen-eigenschaften-von-stahl language: de robots: index, follow og_type: article type: wiki-article language_alternates: en: https://steelequivalents.com/wiki/reading-a-datasheet/chemical-composition-and-mechanical-property-tables.md cs: https://steelequivalents.com/cs/wiki/materiálový-list/jak-číst-tabulky-chemického-složení-a-mechanických-vlastností-oceli.md de: https://steelequivalents.com/de/wiki/werkstoffdatenblatt-lesen/so-lesen-sie-tabellen-zur-chemischen-zusammensetzung-und-zu-mechanischen-eigenschaften-von-stahl.md es: https://steelequivalents.com/es/wiki/leer-una-ficha-técnica/cómo-leer-las-tablas-de-composición-química-y-propiedades-mecánicas-del-acero.md fr: https://steelequivalents.com/fr/wiki/lire-une-fiche-technique/comment-lire-les-tableaux-de-composition-chimique-et-de-propriétés-mécaniques-de-l-acier.md hu: https://steelequivalents.com/hu/wiki/anyagadatlap/az-acél-kémiai-összetételére-és-mechanikai-tulajdonságaira-vonatkozó-táblázatok-olvasása.md it: https://steelequivalents.com/it/wiki/leggere-una-scheda-tecnica/come-leggere-le-tabelle-della-composizione-chimica-e-delle-proprietà-meccaniche-dell-acciaio.md nl: https://steelequivalents.com/nl/wiki/materiaaldatablad/hoe-u-tabellen-met-de-chemische-samenstelling-en-mechanische-eigenschappen-van-staal-leest.md pl: https://steelequivalents.com/pl/wiki/karta-materiałowa/jak-czytać-tabele-składu-chemicznego-i-właściwości-mechanicznych-stali.md pt: https://steelequivalents.com/pt/wiki/ler-uma-ficha-técnica/como-ler-as-tabelas-de-composição-química-e-propriedades-mecânicas-do-aço.md ru: https://steelequivalents.com/ru/вики/характеристики-стали/как-читать-таблицы-химического-состава-и-механических-свойств-стали.md tr: https://steelequivalents.com/tr/wiki/teknik-veri-sayfası/çelik-kimyasal-bileşim-ve-mekanik-özellik-tabloları-nasıl-okunur.md zh: https://steelequivalents.com/zh/维基/如何读懂材料数据表/如何解读钢材化学成分和机械性能表.md ja: https://steelequivalents.com/ja/ウィキ/鋼材データシートの読み方/鋼の化学成分および機械的性質の表の読み方.md ar: https://steelequivalents.com/ar/ويكي/قراءة-ورقة-البيانات/كيفية-قراءة-جداول-التركيب-الكيميائي-والخواص-الميكانيكية-للفولاذ.md ko: https://steelequivalents.com/ko/위키/강재-물성표-읽는-법/강철-화학-조성-및-기계적-특성-표-읽는-법.md pt-br: https://steelequivalents.com/pt-br/wiki/ler-uma-ficha-técnica/como-interpretar-tabelas-de-composição-química-e-propriedades-mecânicas-do-aço.md hi: https://steelequivalents.com/hi/विकी/डेटाशीट-कैसे-पढ़ें/स्टील-की-रासायनिक-संरचना-और-यांत्रिक-गुणों-की-तालिकाएँ-कैसे-पढ़ें.md content_hash: sha256:74d12efb1cf07531faad3796368f4b882650066fb89bae82ebdd7de64e20a01b generated: 2026-09-26 --- > **Machine-readable Markdown rendering.** This is a Markdown representation of a web page, > served for AI agents and crawlers as a token-efficient alternative to the full HTML. > Full interactive HTML version: https://steelequivalents.com/de/wiki/werkstoffdatenblatt-lesen/so-lesen-sie-tabellen-zur-chemischen-zusammensetzung-und-zu-mechanischen-eigenschaften-von-stahl > Canonical URL: https://steelequivalents.com/de/wiki/werkstoffdatenblatt-lesen/so-lesen-sie-tabellen-zur-chemischen-zusammensetzung-und-zu-mechanischen-eigenschaften-von-stahl > Available languages: en, cs, de, es, fr, hu, it, nl, pl, pt, ru, tr, zh, ja, ar, ko, pt-br, hi > Change detection: `content_hash` is the SHA-256 of this document's Markdown body — everything > below this block, whitespace-trimmed, excluding the front-matter. 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Lesezeit Aktualisiert 14.08.2026 Evidenzbasiert geprüft Auf dieser SeiteAuf dieser Seite - [Wie eine Tabelle zur Stahlzusammensetzung und zu mechanischen Eigenschaften zu lesen ist](/de/wiki/werkstoffdatenblatt-lesen/so-lesen-sie-tabellen-zur-chemischen-zusammensetzung-und-zu-mechanischen-eigenschaften-von-stahl#wie-eine-tabelle-zur-stahlzusammensetzung-und-zu-mechanischen-eigenschaften-zu-lesen-ist "Wie eine Tabelle zur Stahlzusammensetzung und zu mechanischen Eigenschaften zu lesen ist") - [Die Systematik von Stahlbezeichnungen und Normen](/de/wiki/werkstoffdatenblatt-lesen/so-lesen-sie-tabellen-zur-chemischen-zusammensetzung-und-zu-mechanischen-eigenschaften-von-stahl#die-systematik-von-stahlbezeichnungen-und-normen "Die Systematik von Stahlbezeichnungen und Normen") - [Tabellen zur chemischen Zusammensetzung: Elemente und ihre Funktionen](/de/wiki/werkstoffdatenblatt-lesen/so-lesen-sie-tabellen-zur-chemischen-zusammensetzung-und-zu-mechanischen-eigenschaften-von-stahl#tabellen-zur-chemischen-zusammensetzung-elemente-und-ihre-funktionen "Tabellen zur chemischen Zusammensetzung: Elemente und ihre Funktionen") - [Warum die Chemische Zusammensetzung die Mechanischen Eigenschaften nicht allein bestimmt](/de/wiki/werkstoffdatenblatt-lesen/so-lesen-sie-tabellen-zur-chemischen-zusammensetzung-und-zu-mechanischen-eigenschaften-von-stahl#warum-die-chemische-zusammensetzung-die-mechanischen-eigenschaften-nicht-allein-bestimmt "Warum die Chemische Zusammensetzung die Mechanischen Eigenschaften nicht allein bestimmt") - [Tabellen zu mechanischen Eigenschaften: Bedeutung der Spalten](/de/wiki/werkstoffdatenblatt-lesen/so-lesen-sie-tabellen-zur-chemischen-zusammensetzung-und-zu-mechanischen-eigenschaften-von-stahl#tabellen-zu-mechanischen-eigenschaften-bedeutung-der-spalten "Tabellen zu mechanischen Eigenschaften: Bedeutung der Spalten") - [Querschnittsgröße, Dicke, Erzeugnisform und Prüfrichtung](/de/wiki/werkstoffdatenblatt-lesen/so-lesen-sie-tabellen-zur-chemischen-zusammensetzung-und-zu-mechanischen-eigenschaften-von-stahl#querschnittsgröße-dicke-erzeugnisform-und-prüfrichtung "Querschnittsgröße, Dicke, Erzeugnisform und Prüfrichtung") - [Kohlenstoffstähle und legierte Stähle in Vergleichstabellen](/de/wiki/werkstoffdatenblatt-lesen/so-lesen-sie-tabellen-zur-chemischen-zusammensetzung-und-zu-mechanischen-eigenschaften-von-stahl#kohlenstoffstähle-und-legierte-stähle-in-vergleichstabellen "Kohlenstoffstähle und legierte Stähle in Vergleichstabellen") - [Tabellen zur Zusammensetzung und zu den Eigenschaften nichtrostender Stähle](/de/wiki/werkstoffdatenblatt-lesen/so-lesen-sie-tabellen-zur-chemischen-zusammensetzung-und-zu-mechanischen-eigenschaften-von-stahl#tabellen-zur-zusammensetzung-und-zu-den-eigenschaften-nichtrostender-stähle "Tabellen zur Zusammensetzung und zu den Eigenschaften nichtrostender Stähle") - [Tabellen für Baustähle und Bemessungswerte](/de/wiki/werkstoffdatenblatt-lesen/so-lesen-sie-tabellen-zur-chemischen-zusammensetzung-und-zu-mechanischen-eigenschaften-von-stahl#tabellen-für-baustähle-und-bemessungswerte "Tabellen für Baustähle und Bemessungswerte") - [ASTM A400 als Modell für Auswahl und Interpretation](/de/wiki/werkstoffdatenblatt-lesen/so-lesen-sie-tabellen-zur-chemischen-zusammensetzung-und-zu-mechanischen-eigenschaften-von-stahl#astm-a400-als-modell-für-auswahl-und-interpretation "ASTM A400 als Modell für Auswahl und Interpretation") - [Vergleich von Güteklassen nach ASTM, EN und anderen Systemen](/de/wiki/werkstoffdatenblatt-lesen/so-lesen-sie-tabellen-zur-chemischen-zusammensetzung-und-zu-mechanischen-eigenschaften-von-stahl#vergleich-von-güteklassen-nach-astm-en-und-anderen-systemen "Vergleich von Güteklassen nach ASTM, EN und anderen Systemen") - [Prüfung, Probenahme und die Bedeutung eines gemeldeten Werts](/de/wiki/werkstoffdatenblatt-lesen/so-lesen-sie-tabellen-zur-chemischen-zusammensetzung-und-zu-mechanischen-eigenschaften-von-stahl#prüfung-probenahme-und-die-bedeutung-eines-gemeldeten-werts "Prüfung, Probenahme und die Bedeutung eines gemeldeten Werts") - [Häufige Fehler in Tabellen zu Stahleigenschaften](/de/wiki/werkstoffdatenblatt-lesen/so-lesen-sie-tabellen-zur-chemischen-zusammensetzung-und-zu-mechanischen-eigenschaften-von-stahl#häufige-fehler-in-tabellen-zu-stahleigenschaften "Häufige Fehler in Tabellen zu Stahleigenschaften") - [Eine Referenz-Wiki-Vorlage für zuverlässige Stahltabellen](/de/wiki/werkstoffdatenblatt-lesen/so-lesen-sie-tabellen-zur-chemischen-zusammensetzung-und-zu-mechanischen-eigenschaften-von-stahl#eine-referenz-wiki-vorlage-für-zuverlässige-stahltabellen "Eine Referenz-Wiki-Vorlage für zuverlässige Stahltabellen") ## Wie eine Tabelle zur Stahlzusammensetzung und zu mechanischen Eigenschaften zu lesen ist Eine Stahltabelle ist eine Referenz und keine Spezifikation. Ihre Zeilen verdichten Informationen, die normalerweise zu einer Produktnorm, einem Abmessungsbereich, einem Herstellungsverfahren, einem Wärmebehandlungszustand und einem Prüfverfahren gehören. Eine Bezeichnung wie **AISI 4140**, **304** oder **S355** kennzeichnet eine Werkstofffamilie oder einen Gütegrad, legt jedoch für sich allein nicht jede chemische Begrenzung oder mechanische Anforderung fest, die für ein geliefertes Produkt gilt. Beispiele dafür, warum eine Bezeichnung zusammen mit der maßgeblichen Produktnorm gelesen werden muss. | Bezeichnung oder Norm | Produktgeltungsbereich | Warum der Geltungsbereich wichtig ist | |---|---|---| | ASTM A240 | Bleche, Tafeln und Bänder aus Chrom- sowie Chrom-Nickel-Edelstahl | Produktspezifische Regeln für chemische Zusammensetzung, mechanische Eigenschaften, Abmessungen und Prüfungen | | ASTM A276 | Stäbe und Profile aus Edelstahl | Die Anforderungen sind nicht automatisch mit A240 identisch | | S355 | Europäische Bezeichnung für Baustahl | Die jeweils geltende EN-Produktnorm bestimmt die Produktanforderungen | Das maßgebliche Dokument ist entscheidend. **ASTM A240** gilt für Bleche, Tafeln und Bänder aus Chrom- sowie Chrom-Nickel-Edelstahl für Druckbehälter und allgemeine Anwendungen; **ASTM A276** gilt für Stäbe und Profile aus Edelstahl. Beide Normen können Gütegrade mit der Bezeichnung **304** enthalten, doch Produktform, zulässiger Herstellungszustand, Abmessungsregeln und Prüfbestimmungen sind nicht identisch. Ebenso ist **S355** im Rahmen einer europäischen Norm für Bauprodukte keine losgelöste Werkstoffidentität. Die jeweils anwendbare EN-Produktnorm bestimmt die Anforderungen an Bleche, Profile, Hohlprofile oder andere Formen. #### Eine Zeile ohne angegebenen Geltungsbereich nicht für die Konformitätsbewertung verwenden Vor der Einstufung eines Tabelleneintrags als zertifizierte Anforderung die maßgebliche Norm, Produktform, Lieferzustand, Dicke oder Querschnittsgröße, Prüfrichtung, Einheiten, Prüfverfahren und Annahmekriterien bestätigen. #### Mindestangaben zum Geltungsbereich - **Norm** Das maßgebliche Dokument und seine Ausgabe angeben. - **Produktform** Platte, Blech, Band, Stab, Profil, Rohr, Schmiedestück oder eine andere Form bestimmen. - **Zustand** Angeben, ob das Material geglüht, normalisiert, vergütet, lösungsgeglüht, kaltverformt oder in einem anderen Zustand geliefert wird. - **Größe** Dicke, Durchmesser, Wanddicke oder Querschnittsbereich erfassen. - **Prüfgrundlage** Einheiten, Richtung, Temperatur, Verfahren und Annahmekriterien angeben. Eine aussagekräftige Tabelle benötigt daher einen klar angegebenen Geltungsbereich. Sie sollte die Norm, die Gütebezeichnung, die Produktform, den Lieferzustand, die Dicke oder Querschnittsgröße, die Einheiten, die Prüfrichtung und die Annahmekriterien angeben. Ohne diese Angaben kann eine Zeile einen vorläufigen Vergleich unterstützen, jedoch keine Konformität nachweisen. ![ ## So lesen Sie Tabellen zur chemischen Zusammensetzung und zu mechanischen Eigenschaften von Stahl](/images/uploads/b5e8dbb0-3d26-4858-8a4a-41e9ed557021/wiki-inline-a-steel-grade-row-branching-into-product-form-processing-condition-section-size-1920x1094.jpg)[](/images/uploads/b5e8dbb0-3d26-4858-8a4a-41e9ed557021/wiki-inline-a-steel-grade-row-branching-into-product-form-processing-condition-section-size-1920x1094.avif "Bild vergrößern — ## So lesen Sie Tabellen zur chemischen Zusammensetzung und zu mechanischen Eigenschaften von Stahl")A grade row represents a defined slice of a specification system. ### Was eine Gütegradzeile tatsächlich darstellt Eine Gütegradzeile stellt einen definierten Ausschnitt eines Spezifikationssystems dar. Sie verknüpft mindestens eine Bezeichnung mit der chemischen Zusammensetzung und einer oder mehreren Anforderungen an Eigenschaften. In einer guten Tabelle kann außerdem angegeben sein, ob die Werte für warmgewalzte Stäbe, normalisierte Bleche, vergüteten legierten Stahl, lösungsgeglühten Edelstahl oder einen anderen Zustand gelten. ASTM A400 verknüpft die Auswahl von Stahlstäben mit Güte, chemischer Zusammensetzung, Verarbeitungszustand, Querschnittsgröße und der gewünschten Mindeststreckgrenze. Strong evidence \[1\] \[1\] [**Standard Practice for Steel Bars, Selection Guide, Composition, and Mechanical Properties**](https://store.astm.org/a0400-69r12.html). ASTM International. ASTM standard.ASTM A400, **Standard Practice for Steel Bars, Selection Guide, Composition, and Mechanical Properties**, macht diesen Punkt besonders deutlich. Die tabellarischen Angaben setzen die Auswahl von Stahlstäben in Beziehung zu Gütegrad, chemischer Zusammensetzung, Verarbeitungszustand, Querschnittsgröße und gewünschter Mindeststreckgrenze. Eine Zeile enthält folglich nicht einfach „die Eigenschaften von 4140“. Sie stellt Angaben für einen bestimmten Kontext von Stabprodukten dar, wobei die Festigkeit davon beeinflusst wird, wie der Stahl verarbeitet wurde und welche Größe der Querschnitt hat. Der Lieferzustand verändert die maßgebliche Auslegung der mechanischen Eigenschaften. | Produktform | Möglicher Zustand | Betroffene Eigenschaften | |---|---|---| | Platte | Normalisiert | Härte, Festigkeit, Duktilität und Zähigkeit | | Platte | Normalisiert und angelassen | Verhältnis von Festigkeit und Zähigkeit | | Platte | Vergütet | Härte, Streckgrenze, Zugfestigkeit und Duktilität | | Stab | Geglüht oder kaltgezogen | Härte, Festigkeit und Duktilität | Dieselbe Bezeichnung kann in einer anderen Produktspezifikation andere Anforderungen umfassen. Ein Blech kann normalisiert, normalisiert und angelassen oder vergütet geliefert werden. Ein Stab kann geglüht oder kaltgezogen sein. Diese Zustände verändern Härte, Streckgrenze, Zugfestigkeit und Duktilität, selbst wenn die Schmelzenanalyse innerhalb derselben Grenzwerte für den Gütegrad liegt. Auch die Abmessungen gehören zur Identität der Anforderung. Bei Baustählen sind die unteren Mindestwerte der Streckgrenze bei größeren Dicken häufig geringer, weil sich Abkühlgeschwindigkeiten und Umwandlungsbedingungen über den Querschnitt unterscheiden. Eurocode 3, **EN 1993-1-1 Abschnitt 3.2.6**, führt Bemessungswerte der Werkstoffeigenschaften für **S235, [S275](/de/werkstoffe/gost/s275 " — Zusammensetzung, Entsprechungen und Normen"), S355, S420, S450 und S460** auf. Diese Werte sind jedoch Bemessungseingaben, die an den Eurocode-Rahmen und dessen dickenabhängige Bestimmungen gebunden sind. Sie sollten nicht in eine allgemeine Tabelle übernommen und als universelle Ergebnisse von Zugversuchen dargestellt werden. Die Prüfrichtung stellt eine weitere Abgrenzung dar. Gewalztes Blech kann quer und längs zur Walzrichtung unterschiedliche Festigkeit, Dehnung, Brucheinschnürung und Zähigkeit aufweisen. Eine Zeile zu mechanischen Eigenschaften, in der die Richtung fehlt, kann eine Anforderung verbergen, die nur in Längsrichtung oder nur in Querrichtung gilt. Auch die Temperatur kann eine Rolle spielen, insbesondere bei der Kerbschlagarbeit. ASTM-Normen behandeln chemische, mechanische, metallurgische und weitere Werkstoffeigenschaften von Kohlenstoffstählen, Baustählen, nichtrostenden Stählen, ferritischen, austenitischen und legierten Stählen. Diese Bandbreite ist eine Warnung davor, eine kurze Gütebezeichnung als vollständige Werkstoffdefinition zu betrachten. ### Grenzwerte der Zusammensetzung im Vergleich zu berichteten Analysen Schmelzanalyse **Schmelzanalyse** Eine chemische Analyse, die die Zusammensetzung einer bestimmten Stahlschmelze oder eines bestimmten Stahlabstichs repräsentieren soll. Tabellen zur chemischen Zusammensetzung zeigen üblicherweise Grenzwerte und keine garantierte Analyse. Eine Spezifikation kann beispielsweise für Kohlenstoff **0,08 % maximal**, für Mangan **2,00 % maximal** oder für Chrom einen Bereich zwischen festgelegten Mindest- und Höchstwerten vorgeben. Dies sind Annahmegrenzen, die gewöhnlich als Massenanteile angegeben werden. Sie besagen nicht, dass jede Schmelze den Mittelwert des Bereichs enthält. Ein Werkszeugnis kann eine Schmelzenanalyse ausweisen, beispielsweise Kohlenstoff **0,045 %**, Mangan **1,52 %** und Chrom **18,20 %**. Diese Werte beschreiben die geprüfte Schmelze unter Berücksichtigung der Probenahme- und Analysevorschriften der Norm. Sie ersetzen nicht die Grenzwerte der Spezifikation. Umgekehrt kann eine beispielhafte Tabelle für einen Gütegrad, dessen zulässiger Bereich **0,17–0,23 %** beträgt, einen Kohlenstoffgehalt von **0,20 %** angeben. Diese einzelne Zahl ist zur Orientierung nützlich, kann jedoch keine Konformität feststellen. Die Unterscheidung ist für Legierungselemente und Reststoffe besonders wichtig. Für Phosphor und Schwefel können Höchstgrenzen gelten; für Silizium und Mangan können Bereiche festgelegt sein; Stickstoff, Kupfer, Niob, Titan oder andere Elemente können abhängig vom Gütegrad und von der Produktnorm kontrolliert werden. Eine Vergleichstabelle, die Werte rundet, verschiedene Ausgaben miteinander kombiniert oder optionale Elemente auslässt, kann eine falsche Gleichwertigkeit erzeugen. SSINA veröffentlicht beispielsweise Tabellen mit Zusammensetzungen in Gewichtsprozent sowie festgelegten mechanischen Eigenschaften für austenitische Edelstahlgüten, die unter ASTM-Produktspezifikationen fallen. Eine solche Tabelle ist nur dann nützlich, wenn die zitierte ASTM-Spezifikation und die Produktform beibehalten werden. Das **Nickel Institute** trennt in tabellarischer Form ebenfalls chemische Zusammensetzung, mechanische Eigenschaften, physikalische Eigenschaften und Spezifikationen. Durch die getrennte Darstellung dieser Eigenschaftsklassen wird verhindert, dass ein Wert der chemischen Zusammensetzung mit einer Leistungsgarantie verwechselt wird. Vergleichstabellen erfordern zusätzliche Vorsicht. Das **Handbook of Comparative World Steel Standards** enthält getrennte Tabellen für chemische Zusammensetzungen und mechanische Eigenschaften über internationale Bezeichnungssysteme hinweg. Diese Trennung ist gerechtfertigt: Ähnliche Bezeichnungen oder annähernd gleiche Zusammensetzungen beweisen nicht, dass zwei Gütegrade identische Verarbeitungsvorschriften, Zähigkeitsanforderungen, Anforderungen an die Reinheit oder mechanische Mindestwerte aufweisen. „Gleichwertig“ sollte Gleichwertigkeit für eine angegebene Verwendung und Norm bedeuten und nicht lediglich Ähnlichkeit in einer Spalte zur chemischen Zusammensetzung. ### Festgelegte Eigenschaften im Vergleich zu typischen Eigenschaften Eine festgelegte Eigenschaft ist eine vertragliche oder normbasierte Anforderung. Wenn eine Produktspezifikation eine Mindeststreckgrenze von **355 MPa** fordert, erfüllt ein geprüfter Wert unterhalb dieses Schwellenwerts die Anforderung nicht, sofern die Norm keine gültige Ausnahme oder ein Wiederholungsprüfverfahren vorsieht. Wenn sie eine Höchsthärte festlegt, ist ein berichteter Wert oberhalb dieser Grenze ebenfalls maßgeblich. Ein typischer Wert ist eine repräsentative Information und ersetzt kein festgelegtes Minimum oder Maximum. Strong evidence Eine typische Eigenschaft ist etwas anderes. Sie ist ein beobachteter, repräsentativer oder häufig veröffentlichter Wert, der oft mit einer bestimmten Wärmebehandlung und Probenorientierung verbunden ist. Die typische Zugfestigkeit eines Zustands kann **700 MPa** betragen, während die Spezifikation lediglich einen Mindestwert von **655 MPa** festlegt. Der typische Wert hilft Ingenieuren, das Verhalten abzuschätzen; er hebt die Mindestanforderung jedoch nicht auf 700 MPa an. \[2\] \[2\] [**Mechanical Properties of Carbon and Alloy Steels**](https://dl.asminternational.org/handbooks/edited-volume/49/chapter-abstract/613530/Mechanical-Properties-of-Carbon-and-Alloy-Steels). ASM International. ASM Metals Handbook. Der Unterschied ist entscheidend, da die Festigkeit nicht allein durch die chemische Zusammensetzung bestimmt wird. ASM International erklärt, dass die Eigenschaften von Kohlenstoff- und legierten Stählen aus dem kombinierten Einfluss von chemischer Zusammensetzung, Verarbeitung und Mikrostruktur resultieren. Abkühlgeschwindigkeit beim Abschrecken, Anlasstemperatur, Korngröße, vorherige Umformung und Querschnittsdicke können Härte, Zähigkeit, Streckgrenze und Dehnung innerhalb desselben chemischen Gütegrads verändern. Bezeichnungen, die verhindern, dass nicht vergleichbare Werte als austauschbar behandelt werden. | Bezeichnung | Bedeutung | |---|---| | Maximum | Obere Annahmegrenze | | Minimum | Untere Annahmegrenze | | Bereich | Untere und obere zulässige Grenze | | Typisch | Repräsentativer oder häufig beobachteter Wert | | Nennwert | Bezeichnungs- oder Zielwert | | Auslegungswert | Im Rahmen eines Regelwerks für die Bemessung zugewiesener Wert | | Gemeldete Analyse | Gemessene chemische Zusammensetzung einer bestimmten Probe | \[3\] \[3\] [**General Content and Format of ASTM Standard Specifications for Steel Products**](https://www.aisc.org/aisc/solutions-center/engineering-faqs/10-general-content-and-format-of-astm-standard-specifications-for-steel-products/). American Institute of Steel Construction. AISC Engineering FAQ.Eine Tabelle sollte jeden Wert eindeutig kennzeichnen: **maximal**, **minimal**, **Bereich**, **typisch**, **Nennwert**, **Bemessungswert** oder **berichtete Analyse**. Außerdem sollte sie gegebenenfalls die Prüfnorm, den Ort der Probenentnahme, die Orientierung, die Temperatur und den Lieferzustand angeben. Für Bauprofile und Bleche weist das American Institute of Steel Construction darauf hin, dass ASTM-Produktspezifikationen im Allgemeinen sowohl Anforderungen an die chemische Zusammensetzung als auch an die mechanischen Eigenschaften enthalten; keine dieser Kategorien kann sicher als Ersatz für die andere dienen. Die redaktionelle Grundregel ist einfach: Eine kopierte Tabelle darf niemals als Ersatz für die anwendbare Norm betrachtet werden. Verwenden Sie die Tabelle, um einen Gütegrad zu finden und die maßgeblichen Einflussgrößen zu verstehen. Überprüfen Sie anschließend die geltende Spezifikation, die Produktform, den Zustand, die Abmessungen, die Ausgabe und die Prüfanforderungen, bevor Sie Konformität oder werkstofftechnische Eigenschaften zuweisen. ## Die Systematik von Stahlbezeichnungen und Normen ### Bezeichnungslogik nach ASTM und ASME Eine Stahlbezeichnung ist keine vollständige Werkstoffidentität. Sie ist eine Adresse innerhalb eines bestimmten Normensystems. ASTM A36 bezeichnet beispielsweise eine Spezifikation für unlegierten Baustahl, doch die Spezifikation regelt mehr als nur den Namen: Sie legt zulässige Produktformen, chemische Grenzwerte, Anforderungen an Zugfestigkeit und Streckgrenze, Prüfverfahren, Lieferbedingungen und teilweise zusätzliche Anforderungen fest. ASTM A572/A572M Grade 50 bezeichnet einen hochfesten niedriglegierten Baustahl mit einer festgelegten Mindeststreckgrenze; die jeweils geltenden Grenzwerte und Prüfbestimmungen hängen jedoch weiterhin von dem durch die Spezifikation erfassten Produkt ab. Das System von ASTM kombiniert im Allgemeinen einen Buchstaben, eine fortlaufende Nummer und, sofern erforderlich, eine Grade-, Type-, Class- oder zusätzliche Bezeichnung. Der Buchstabe gibt das übergeordnete Sachgebiet an: „A“ umfasst Eisenwerkstoffe, während die Nummer eine bestimmte Spezifikation kennzeichnet. „A36“ und „A572“ sind daher keine universell gültigen chemischen Rezepturen. Es handelt sich um Spezifikationsbezeichnungen. „Grade 50“ bezeichnet eine Festigkeitsklasse innerhalb von A572/A572M und keine eigenständige Güte, die unverändert auf jedes Stahlprodukt übertragen werden kann. Dieser Unterschied wird in ASTM A400, *Standard Practice for Steel Bars, Selection Guide, Composition, and Mechanical Properties*, deutlich. Die Tabellen verknüpfen Stabstahlgüten mit chemischer Zusammensetzung, Verarbeitungszustand, Querschnittsgröße und gewünschter Mindeststreckgrenze. Diese Anordnung warnt davor, eine einzelne Tabellenzeile als vollständige Beschaffungs- oder Konstruktionsanforderung zu lesen. Eine Legierung des Typs 4140 kann im warmgewalzten, normalisierten, vergüteten oder kaltfertig bearbeiteten Zustand deutlich unterschiedliche Festigkeit, Härte und Duktilität aufweisen. Größere Querschnitte können nach der Wärmebehandlung außerdem möglicherweise nicht dieselben Eigenschaften über die gesamte Wanddicke erreichen wie kleinere Querschnitte. ASTM-Stahlnormen erfassen unlegierte, Baustahl-, nichtrostende, ferritische, austenitische und legierte Stähle und können chemische, mechanische, metallurgische sowie weitere Werkstoffeigenschaften festlegen. AISC erläutert, dass Spezifikationen für Baustahlprofile und -bleche im Allgemeinen sowohl Anforderungen an die Zusammensetzung als auch an die mechanischen Eigenschaften enthalten. Keine der beiden Tabellen ersetzt die jeweils andere. Die Chemie legt fest, welche Legierungs- und Reststoffe zulässig sind; die mechanischen Anforderungen bestimmen, welche Eigenschaften das gelieferte Produkt bei der Prüfung erreichen muss. ASME-Bezeichnungen machen häufig eine zweite Kontrollebene sichtbar. Im ASME Boiler and Pressure Vessel Code kann eine ASTM-Spezifikation mit dem Präfix „SA“ erscheinen, beispielsweise SA-516/SA-516M für Druckbehälterblech, anstelle von A516/A516M. Dieses Präfix signalisiert die Anerkennung innerhalb des ASME-Regelwerks, hebt jedoch nicht die Bedeutung der zitierten Spezifikation, der Ausgabe, der Produktform, der Güte, der Wärmebehandlung oder der zusätzlichen Anforderungen auf. Metrische und angloamerikanische Fassungen können ebenfalls unterschiedliche Anforderungen oder Bestellkonventionen enthalten. „SA-516 Grade 70“ ist daher keine frei schwebende Identität, die ohne Prüfung des maßgebenden Regelwerks und der Ausgabe durch jedes Blech mit der Bezeichnung „A516 Grade 70“ ersetzt werden kann. Auch die verkürzte Schlussfolgerung von der chemischen Zusammensetzung auf die Eigenschaften ist aus metallurgischer Sicht unzulässig. ASM International erklärt, dass die Eigenschaften von Kohlenstoff- und legierten Stählen aus dem Zusammenwirken von Zusammensetzung, Verarbeitung und Mikrostruktur entstehen. Kohlenstoff, Mangan, Chrom, Nickel, Molybdän und Bor beeinflussen die Härtbarkeit und die Phasenumwandlungen; Walzgrad, Abkühlgeschwindigkeit, Anlassen, Korngröße und Querschnittsdicke verändern jedoch das entstehende Gefüge. Eine Zusammensetzungstabelle kann zeigen, ob eine Schmelze innerhalb eines Grenzwerts liegt. Sie kann für sich allein jedoch weder Streckgrenze, Kerbschlagzähigkeit, Härte noch Schweißbarkeit nachweisen. ### Europäische Bezeichnungen wie S235 und S355 Europäische Baustahlbezeichnungen codieren eine andere Art von Informationen. Im EN-System kennzeichnet das „S“ in S235 und S355 Baustahl, während die Zahl die nominale Mindeststreckgrenze in Megapascal für ein festgelegtes Produkt und einen festgelegten Dickenbereich angibt. Die Zahl ist kein Code für chemische Gleichwertigkeit. S355 bedeutet nicht, dass jedes mit S355 gekennzeichnete Produkt denselben festen Gehalt an Kohlenstoff, Mangan, Silizium oder Legierungselementen aufweist. Das Suffix ist von Bedeutung. In den Produktnormen der Reihe EN 10025 enthalten Bezeichnungen wie S235JR, S355J2 und S355K2 Kategorien der Kerbschlagzähigkeit. „JR“, „J0“, „J2“ und „K2“ entsprechen unterschiedlichen Anforderungen an die Charpy-V-Kerbschlagarbeit und an die Prüftemperaturen. „N“ oder „NL“ können in den einschlägigen Produktnormen normalisierte oder normalisiert gewalzte Lieferzustände kennzeichnen. Eine Bezeichnung ohne vollständiges Suffix kann Informationen auslassen, die das Verhalten bei niedrigen Temperaturen und den Verarbeitungszustand bestimmen. Auch die Dicke verändert die Bedeutung der angegebenen Festigkeit. Die EN-Anforderungen weisen Dickenbereichen häufig unterschiedliche Mindestwerte der Streckgrenze zu. Daher ist der mit S355 verbundene Wert von 355 MPa nicht zwangsläufig die erforderliche Streckgrenze für jede Blechdicke oder jedes Profil. Produktnormen wie EN 10025-2 regeln warmgewalzte [unlegierte Baustähle](/de/kategorien/unlegierte-baustähle "unlegierte Baustähle"), während andere EN-Normen Hohlprofile, Schmiedestücke, Verbindungsmittel oder nichtrostende Produkte betreffen. Die Produktnorm ist Bestandteil der Identität. SteelConstruction.info unterscheidet das europäische Bezeichnungssystem für Baustahl von den Normen, die die chemische Zusammensetzung und die mechanischen Eigenschaften regeln. Der Eurocode 3 führt anschließend über EN 1993-1-1, Abschnitt 3.2.6, Bemessungswerkstoffeigenschaften ein. Seine Tabelle enthält S235, S275, S355, S420, S450 und S460; dabei handelt es sich jedoch um Bemessungswerte im Rahmen des Eurocode und nicht um einen Ersatz für ein Werkszeugnis oder die einschlägige EN-Produktnorm. Eine Bemessungstabelle und eine Tabelle zur Werkstoffabnahme beantworten unterschiedliche Fragen. \[4\] \[4\] [**Composition and Properties**](https://www.ssina.com/education/technical-resources/composition-properties/). Specialty Steel Industry of North America. SSINA technical resources. Nichtrostende Stähle veranschaulichen dasselbe Prinzip aus einer anderen Richtung. „304“ kann eine in verschiedenen Systemen verwendete Familienbezeichnung sein, während ASTM A240 Type 304 Bleche, Bänder und Streifen mit produktspezifischen Anforderungen betrifft. SSINA stellt sowohl Grenzwerte der Zusammensetzung in Massenprozent als auch festgelegte mechanische Eigenschaften für austenitische nichtrostende Stähle vor, die von ASTM-Produktspezifikationen erfasst werden. Die Zeile zur chemischen Zusammensetzung und die Zeile zu den Zugfestigkeitseigenschaften müssen gemeinsam sowie unter Berücksichtigung der Produktform und des Zustands gelesen werden. ### Behauptungen zur Gleichwertigkeit nationaler und internationaler Bezeichnungen Vergleichstabellen sind hilfreich, um verwandte Güten zu ermitteln. Sie sind keine Bescheinigungen der Austauschbarkeit. Das *Handbook of Comparative World Steel Standards* trennt Vergleiche chemischer Zusammensetzungen von Vergleichen mechanischer Eigenschaften zwischen internationalen Bezeichnungssystemen. Diese Trennung ist entscheidend: Zwei Güten können ähnliche Bereiche für Kohlenstoff, Chrom, Nickel oder Molybdän aufweisen und sich dennoch bei Streckgrenze, Kerbschlagprüfung, Wärmebehandlung, Maßgrenzen oder Prüfregeln unterscheiden. Eine Tabelle, die ASTM A36 neben EN S235JR stellt, kann eine praktische Verwandtschaft auf Grundlage der nominalen Festigkeit und der üblichen Verwendung im Bauwesen darstellen. Sie beweist jedoch nicht, dass jedes A36-Produkt jede Anforderung von S235JR erfüllt oder dass eine der beiden Güten die Anforderungen der jeweils anderen an Zähigkeit, Dicke, chemische Zusammensetzung oder Lieferbedingungen erfüllt. Dieselbe Vorsicht gilt für ASTM A572 Grade 50 und S355. Ihre nominalen Festigkeitsniveaus stehen miteinander in Beziehung, doch Gütenummern begründen keine Übereinstimmung hinsichtlich Schweißbarkeit, Kerbschlagverhalten, Dickenbegrenzungen oder Zertifizierungsanforderungen. Die Tabellen des Nickel Institute ordnen chemische Zusammensetzung, mechanische Eigenschaften, physikalische Eigenschaften und Spezifikationen aus diesem Grund getrennten Kategorien zu. Die repräsentativen Vergleiche von Engineering ToolBox zu Kohlenstoff, Chrom, Mangan, Molybdän, Nickel, Phosphor, Schwefel und Silizium können dabei helfen, übergeordnete Legierungsfamilien zu ermitteln; repräsentative Werte sind jedoch keine maßgebenden Spezifikationsgrenzwerte. Das Handbuch für nichtrostende Stähle von Outokumpu, die Tabellen von SSINA und die praktischen Daten von Metallus erfüllen eine ähnliche Referenzfunktion. Erforderliche Angaben, bevor ein normübergreifender Vergleich eine Substitutionsprüfung unterstützen kann. | Vergleichsfeld | Warum es erforderlich ist | |---|---| | Beide Normen und Ausgaben | Normensysteme und Überarbeitungen können unterschiedliche Anforderungen festlegen | | Vollständige Bezeichnung | Zusätze können Zähigkeits- oder Lieferklassen kennzeichnen | | Produktform | Normen für Platten, Stäbe, Bleche, Rohre, Schmiedestücke und Profile unterscheiden sich | | Dicke oder Querschnittsgröße | Die Mindesteigenschaften können sich mit den Abmessungen ändern | | Lieferzustand | Wärmebehandlung und Kaltverformung verändern die Eigenschaften | | Richtung und Temperatur | Mechanische und Kerbschlagwerte hängen von Prüfausrichtung und Temperatur ab | Eine belastbare Gleichwertigkeitsbehauptung muss beide Normen, die vollständige Bezeichnung, die Produktform, die Dicke oder Querschnittsgröße, den Lieferzustand, die Prüfrichtung, die Temperaturanforderungen und die maßgebende Ausgabe nennen. Fehlt eine dieser Angaben, sollte „gleichwertig“ als „für einen ersten Vergleich ähnlich“ verstanden werden und nicht als Erlaubnis, einen Werkstoff durch einen anderen zu ersetzen. ## Tabellen zur chemischen Zusammensetzung: Elemente und ihre Funktionen Tabellen zur chemischen Zusammensetzung geben jedes Element normalerweise als Massenprozent an, üblicherweise als wt.% oder einfach als %. Ein Wert wie C 0,20 bedeutet, dass Kohlenstoff 0,20 % der Masse des Stahls ausmacht. Die Tabelle kann einen Höchstwert, einen Mindestwert oder einen zulässigen Bereich angeben. Diese Unterscheidung ist wichtig: „P 0,040 max“ stellt nicht dieselbe Anforderung dar wie „Mn 0,80–1,20“, und keiner der beiden Werte identifiziert den Stahl unabhängig von seiner Produktspezifikation. Tabellen zur Zusammensetzung und Tabellen zu mechanischen Eigenschaften beantworten unterschiedliche Fragen. Tabellen zur chemischen Zusammensetzung legen fest, welche Elemente in der Schmelze vorhanden sein dürfen; Tabellen zu mechanischen Eigenschaften geben Ergebnisse wie Streckgrenze, Zugfestigkeit, Bruchdehnung, Härte oder Kerbschlagarbeit für ein bestimmtes Produkt und eine bestimmte Prüfbedingung an. ASTM A400, *Standard Practice for Steel Bars, Selection Guide, Composition, and Mechanical Properties*, verknüpft Güte, Zusammensetzung, Verarbeitungszustand, Querschnittsgröße und angestrebte Mindeststreckgrenze genau deshalb, weil die chemische Zusammensetzung allein kein garantiertes mechanisches Ergebnis bestimmen kann. Auch das ASM Metals Handbook führt die Eigenschaften von Kohlenstoff- und legierten Stählen auf das Zusammenwirken von Zusammensetzung, Verarbeitung und Mikrostruktur zurück. Engineering ToolBox stellt repräsentative Vergleiche der Massenanteile verschiedener Stahlsorten bereit, darunter Kohlenstoff, Chrom, Mangan, Molybdän, Nickel, Phosphor, Schwefel und Silizium. Eine solche Tabelle ist nützlich, um grundlegende chemische Unterschiede zu erkennen, sollte jedoch nicht die jeweils anwendbare ASTM-, EN-, ISO- oder sonstige Produktspezifikation ersetzen. Die Tabellen der SSINA für austenitische nichtrostende Stähle, das Outokumpu Stainless Steel Handbook und *Practical Data for Metallurgists* von Metallus liefern stärker spezifikations- oder gütebezogene Daten; dennoch gelten ihre Einschränkungen weiterhin innerhalb des von der jeweiligen Quelle angegebenen Geltungsbereichs. ### Kohlenstoff, Mangan, Silizium, Phosphor und Schwefel Kohlenstoff ist das wichtigste interstitielle Verfestigungselement in gewöhnlichen Kohlenstoff- und legierten Stählen. Eine Erhöhung des Kohlenstoffgehalts steigert im Allgemeinen die Härte, die Zugfestigkeit und die nach dem Härten und Anlassen erreichbare Festigkeit. Bis zu einem gewissen Grad erhöht Kohlenstoff auch die Härtbarkeit, wobei Legierungselemente und Querschnittsgröße die Härtetiefe stark beeinflussen. Der Nachteil besteht in einer verringerten Duktilität, einer schlechteren Schweißbarkeit und einer höheren Empfindlichkeit gegenüber spröden Gefügen in der Wärmeeinflusszone. In nichtrostenden Stählen kann sich Kohlenstoff mit Chrom zu Chromkarbid verbinden, das häufig durch Verbindungen wie Cr23C6 dargestellt wird. Ausscheidungen an Korngrenzen können die lokale Korrosionsbeständigkeit herabsetzen, da sie chromverarmte Bereiche erzeugen. Die Zahl in einer Gütebezeichnung kann auf einen bestimmten Kohlenstoffgehalt hindeuten, ist jedoch keine universelle Identifikation. AISI 1045, Stabstahl ASTM A576 1045 und ein anderes Produkt, das unter einer ähnlichen Bezeichnung 1045 verkauft wird, können unterschiedliche zulässige chemische Zusammensetzungen, Abmessungen, Wärmebehandlungen oder mechanische Anforderungen aufweisen. Maßgeblich ist die Produktspezifikation und nicht die verkürzte Gütebezeichnung. Mangan verfestigt Ferrit durch Mischkristallverfestigung und verbindet sich mit Schwefel zu Mangansulfid-Einschlüssen. Dies ist bei Kohlenstoffstählen wichtig, weil Mangan die schädliche Wirkung von Eisensulfid vermindert, das Rotbruch verursachen kann. Mangan erhöht außerdem die Härtbarkeit und kann nach einer Wärmebehandlung zu einer höheren Festigkeit beitragen. Ein übermäßiger oder unzureichend kontrollierter Mangangehalt kann Zähigkeit, Seigerung, Schweißbarkeit und Phasenstabilität beeinflussen. In hochmanganhaltigen austenitischen Stählen ist seine Funktion umfassender: Mangan trägt zur Stabilisierung des Austenits bei und kann das Umwandlungs- und Verformungsverhalten verändern. Silizium wird bei der Stahlerzeugung üblicherweise als Desoxidationsmittel zugesetzt. Es verfestigt Ferrit und kann bei ausgewählten Anwendungen die Oxidationsbeständigkeit verbessern; ein höherer Siliziumgehalt kann jedoch die Zähigkeit verringern oder das Schweißen und Umformen erschweren. Silizium ist außerdem für Elektrobleche von Bedeutung, da es den elektrischen Widerstand erhöht und Wirbelstromverluste verringert. Eine allgemeine ingenieurtechnische Tabelle kann Silizium als Nebenbestandteil ausweisen, während eine bestimmte Spezifikation einen engeren Bereich festlegen kann, weil dies aufgrund der Verarbeitung, der magnetischen Eigenschaften oder der Schweißbarkeit erforderlich ist. Phosphor wird normalerweise als Verunreinigung kontrolliert. Durch Mischkristallverfestigung kann er Festigkeit und Härte erhöhen; ein erhöhter Phosphorgehalt verringert jedoch im Allgemeinen Duktilität und Zähigkeit und kann die Versprödung fördern, insbesondere bei ungünstigen thermischen Bedingungen oder Seigerungsverhältnissen. Schwefel verbessert die Zerspanbarkeit durch die Bildung von Sulfideinschlüssen, insbesondere Mangansulfid; diese Einschlüsse können jedoch die Querduktilität, die Ermüdungsbeständigkeit und die Zähigkeit in Dickenrichtung verringern. [Automatenstähle](/de/kategorien/automatenstähle "Automatenstähle") erlauben daher Schwefelgehalte, die bei Druckbehälterstählen, Baustählen oder anspruchsvollen Schweißprodukten begrenzt würden. Eine Tabelle zur Zusammensetzung gibt die zulässige Menge an; sie beschreibt jedoch nicht von selbst die Form oder Verteilung der Einschlüsse und auch nicht das daraus resultierende mechanische Verhalten. ### Chrom, Nickel, Molybdän und Stickstoff Chrom erhöht die Härtbarkeit, unterstützt die Karbidbildung und verbessert die Beständigkeit gegen Oxidation und wässrige Korrosion. Bezeichnungen nichtrostender Stähle setzen einen ausreichenden Chromgehalt voraus, damit sich ein schützender, chromreicher Oxidfilm bildet; die erforderliche Leistungsfähigkeit hängt jedoch von mehr als dem Gesamtchromgehalt ab. Kohlenstoff, Stickstoff, Molybdän, der Oberflächenzustand, die Schweißgeschichte und die Einsatzumgebung spielen ebenfalls eine Rolle. Chrom kann Ferrit stabilisieren, während Chromkarbide oder intermetallische Phasen der umgebenden Matrix Chrom entziehen und dadurch die Beständigkeit gegen lokale Korrosion verringern können. Nickel stabilisiert Austenit und verbessert im Allgemeinen die Zähigkeit, insbesondere bei tiefen Temperaturen. In austenitischen nichtrostenden Stählen trägt Nickel zur Aufrechterhaltung des kubisch-flächenzentrierten austenitischen Gefüges bei; in legierten Stählen trägt es zur Härtbarkeit und Zähigkeit bei, ohne dieselbe Neigung zur Karbidbildung wie Chrom oder Molybdän zu zeigen. Der Nickelgehalt beeinflusst daher das Phasengleichgewicht, das magnetische Verhalten, das Umwandlungsverhalten und die Korrosionsbeständigkeit. Die vertraute Bezeichnung „18-8“ für viele austenitische nichtrostende Stähle bezeichnet eine ungefähre Chrom-Nickel-Familie und ist kein Ersatz für eine Spezifikation wie ASTM A240 oder für die genauen Grenzwerte der jeweiligen Güte, wie sie von SSINA oder Outokumpu aufgeführt werden. Molybdän erhöht die Härtbarkeit und verbessert die Beständigkeit gegen Anlassweichwerden. In nichtrostenden Stählen verbessert es die Beständigkeit gegen Loch- und Spaltkorrosion deutlich, insbesondere in chloridhaltigen Umgebungen. Es beeinflusst außerdem die Bildung von Karbiden und intermetallischen Phasen. Eine Güte mit Molybdän darf nicht als gleichwertig mit einer nominell ähnlichen Güte ohne Molybdän behandelt werden, selbst wenn die Zugfestigkeitswerte in einer Handbuch-Tabelle ähnlich erscheinen. Stickstoff ist ein starkes Austenitstabilisierungselement und ein Mischkristallverfestiger. Kontrollierte Zugaben können die Streckgrenze erhöhen und bei bestimmten nichtrostenden Stählen die Beständigkeit gegen Lochkorrosion verbessern. Ein für das Verfahren oder die Güte zu hoher Stickstoffgehalt kann Porosität, Nitridbildung oder ein ungünstiges Phasengleichgewicht verursachen. In Duplexstählen trägt Stickstoff dazu bei, nach der Verarbeitung das vorgesehene Ferrit-Austenit-Verhältnis aufrechtzuerhalten; die angegebenen Mindest- und Höchstwerte sind daher funktionale Anforderungen und keine bloßen Angaben zur chemischen Zusammensetzung. ### Restelemente, Mikrolegierung und Anforderungen an das Gleichgewicht Restelemente stammen aus Rohstoffen, der Ofenführung, Feuerfestmaterialien oder Legierungszugaben und sind nicht immer beabsichtigte Hauptbestandteile. Kupfer, Zinn, Kobalt, Antimon, Blei und Vanadium können in einer Tabelle erscheinen, auch wenn sie für die Beschreibung der Güte nicht zentral sind. Kupfer kann bei bestimmten Baustählen die Beständigkeit gegen atmosphärische Korrosion verbessern, während Zinn und Antimon zu Problemen durch Rotbruch oder Anlassversprödung beitragen können. Blei kann die Zerspanbarkeit verbessern, verändert jedoch das Einschlussverhalten und die Anforderungen an das Schweißen. Die Wirkung hängt von der Konzentration, der thermischen Vorgeschichte und den Wechselwirkungen mit anderen Elementen ab. Mikrolegierungszugaben sind mengenmäßig gering, aber wirkungsstark. Niob, Vanadium und Titan bilden Karbonitride, die das Austenitkornwachstum begrenzen, eine Ausscheidungshärtung bewirken und die Rekristallisation beim kontrollierten Walzen verändern. Ein Stahl mit 0,03 % Nb ist chemisch nicht mit einem Stahl austauschbar, der bei ähnlicher Nennfestigkeit nur Kohlenstoff und Mangan enthält. Die endgültige Korngröße, der Lösungszustand der Ausscheidungen, der Walzplan, die Abkühlgeschwindigkeit und die anschließende Wärmebehandlung bestimmen, wie groß der erzielte Nutzen ist. Anforderungen an das Gleichgewicht sind ebenso wichtig. Tabellen für nichtrostende Stähle können den Kohlenstoffgehalt begrenzen und gleichzeitig verlangen, dass Chrom, Nickel, Molybdän oder Stickstoff innerhalb festgelegter Bereiche liegen, damit die Stabilität der austenitischen, ferritischen oder Duplexphase erhalten bleibt. Spezifikationen für legierte Stähle können Bor nur innerhalb eines engen Bereichs zulassen, weil bereits eine Spurenbeimengung die Härtbarkeit verbessern kann, während ein übermäßiger Borgehalt unerwünschte Verbindungen bildet. Reste von Kupfer, Nickel, Chrom und Molybdän können die Härtbarkeit ebenfalls beeinflussen, selbst wenn sie nicht absichtlich zugesetzt wurden. Das Nickel Institute trennt in seinen Legierungstabellen chemische, mechanische, physikalische und spezifikationsbezogene Daten; diese Trennung entspricht einer guten Praxis. Auch das Handbook of Comparative World Steel Standards hält Vergleiche der chemischen Zusammensetzung von Vergleichen mechanischer Eigenschaften zwischen internationalen Bezeichnungen getrennt. Der Eurocode 3 führt unter EN 1993-1-1, Abschnitt 3.2.6, Bemessungseigenschaften für S235, S275, S355, S420, S450 und S460 auf; dabei handelt es sich jedoch um Werte aus einer Bemessungsnorm und nicht um universelle Folgen eines bestimmten Bereichs der chemischen Zusammensetzung. Produktform, Dicke, Lieferzustand, Prüfrichtung und Wärmebehandlung können das geforderte Ergebnis verändern. Eine Tabelle zur Zusammensetzung definiert ein chemisches Fenster. Ohne die übrigen Bestandteile der Spezifikation bescheinigt sie weder Festigkeit, Zähigkeit, Schweißbarkeit, Korrosionsbeständigkeit noch Phasengleichgewicht. ## Warum die Chemische Zusammensetzung die Mechanischen Eigenschaften nicht allein bestimmt Eine Tabelle zur Chemischen Zusammensetzung gibt an, welche Elemente vorhanden sind und innerhalb welcher Grenzwerte sie liegen. Sie gibt jedoch nicht die vollständige Physikalische Vorgeschichte des Stahls wieder. Kohlenstoff, Mangan, Silicium, Chrom, Nickel, Molybdän, Vanadium, Niob, Titan, Phosphor, Schwefel und weitere Elemente beeinflussen die Härtbarkeit, die Phasenstabilität, die Mischkristallverfestigung, die Karbidbildung und das Umwandlungsverhalten; ihre Wirkungen hängen jedoch von Temperatur, Verformung, Abkühlung und Querschnittsgröße ab. Diese Unterscheidung ist zentral für die Behandlung von Kohlenstoffstählen und legierten Stählen im *ASM Metals Handbook*. ASM erklärt, dass deren Eigenschaften aus dem Zusammenwirken von Chemischer Zusammensetzung, Verarbeitung und Mikrostruktur resultieren. Eine Gütebezeichnung kennzeichnet daher einen kontrollierten Bereich innerhalb einer Spezifikation und nicht einen universell gültigen Satz von Werten für Zugfestigkeit, Streckgrenze, Bruchdehnung, Härte und Zähigkeit. ASTM A400, *Standard Practice for Steel Bars, Selection Guide, Composition, and Mechanical Properties*, veranschaulicht diesen Punkt unmittelbar. Die tabellarischen Leitlinien berücksichtigen bei der Auswahl von Stahlstäben die Stahlsorte, die Chemische Zusammensetzung, den Verarbeitungszustand, die Querschnittsgröße und die gewünschte Mindeststreckgrenze. Ein Eintrag zur Zusammensetzung allein kann diese Funktionen nicht erfüllen. Auch die ASTM-Produktnormen trennen die Chemischen, Mechanischen, Metallurgischen und sonstigen Anforderungen an Kohlenstoffstähle, Baustähle, nichtrostende, ferritische, austenitische und legierte Stähle. AISC trifft für Bauprodukte dieselbe Unterscheidung: ASTM-Spezifikationen für Stahlprofile und Bleche enthalten im Allgemeinen sowohl Anforderungen an die Chemische Zusammensetzung als auch an die Mechanischen Eigenschaften. ![ ## So lesen Sie Tabellen zur chemischen Zusammensetzung und zu mechanischen Eigenschaften von Stahl](/images/uploads/0e8db453-8ac8-463e-aa11-43ccbd714fee/wiki-inline-a-steel-section-showing-how-rolling-quenching-tempering-and-cooling-history-prod-1520x1920.jpg)[](/images/uploads/0e8db453-8ac8-463e-aa11-43ccbd714fee/wiki-inline-a-steel-section-showing-how-rolling-quenching-tempering-and-cooling-history-prod-2027x2560.avif "Bild vergrößern — ## So lesen Sie Tabellen zur chemischen Zusammensetzung und zu mechanischen Eigenschaften von Stahl")Processing history and cooling rate can change properties without changing the bulk chemistry. ### Verarbeitungsgeschichte und thermomechanische Behandlung Dieselbe Gesamtzusammensetzung kann nach unterschiedlichen Herstellungswegen zu erheblich verschiedenen Eigenschaften führen. Walzen ist nicht lediglich eine Möglichkeit, einen Block in ein Blech, einen Stab oder ein Profil umzuformen. Beim Warmwalzen wird Austenit verformt, das Gussgefüge aufgebrochen, die Einschlussmorphologie verändert und bei kontrollierter Endwalztemperatur und kontrolliertem Reduktionsplan können die Körner verfeinert werden. Kontrolliertes Walzen unterhalb herkömmlicher Endwalztemperaturen kann nach der Abkühlung die Bildung von feinem Ferrit fördern. Das Ergebnis kann eine höhere Streckgrenze und eine verbesserte Zähigkeit aufweisen als ein Werkstoff mit derselben Chemischen Zusammensetzung, der einem weniger kontrollierten Walzplan unterzogen wurde. Auch das Schmieden verändert das Innere Gefüge. Große Gusskörner und Seigerungsbänder können durch die Verformung aufgebrochen werden, während Schmiedetemperatur und Umformgrad die Rekristallisation und Kornfeinung bestimmen. Zwei Schmiedestücke mit identischen Pfannenanalysen müssen nicht identische Eigenschaften besitzen, wenn eines davon einen höheren Umformgrad oder eine andere Endschmiedetemperatur erhalten hat. #### Eine vereinfachte Abfolge der Wärmebehandlung 1. **Normalisieren** Über den Austenit-Umwandlungsbereich erwärmen und an der Luft abkühlen. 2. **Glühen** Langsamer abkühlen, um ein weicheres Gefüge zu erzeugen. 3. **Abschrecken** Schnell abkühlen, um eine diffusionsgesteuerte Umwandlung zu unterdrücken und, sofern die Härtbarkeit dies zulässt, Martensit zu bilden. 4. **Anlassen** Abgeschreckten Stahl erneut erwärmen, um Festigkeit, Härte, Duktilität und Zähigkeit einzustellen. Wärmebehandlung erzeugt noch größere Unterschiede. Beim Normalglühen wird der Stahl über den Austenit-Umwandlungsbereich erwärmt und anschließend an der Luft abgekühlt; bei vielen Kohlenstoffstählen und niedriglegierten Stählen entsteht dabei ein relativ feinkörniges Ferrit-Perlit-Gefüge. Beim Weichglühen wird im Allgemeinen langsamer abgekühlt, wodurch ein weicheres Gefüge mit gröberem Perlit und geringerer Härte entsteht. Das Abschrecken unterdrückt die diffusionsgesteuerte Umwandlung und kann Martensit, eine harte übersättigte Phase, bilden. Abgeschreckter Stahl wird üblicherweise angelassen, um die Sprödigkeit zu verringern und Festigkeit, Härte, Duktilität und Zähigkeit einzustellen. AnlassTemperatur und Anlassdauer sind entscheidend; ein Anlassen bei niedriger Temperatur führt nicht zum selben Eigenschaftsprofil wie ein Anlassen bei hoher Temperatur. Härtbarkeit **Härtbarkeit** Fähigkeit des Stahls, beim Abkühlen bis zu einer bestimmten Tiefe harte Umwandlungsprodukte zu entwickeln; sie ist von der an einer Stelle gemessenen Härte zu unterscheiden. Die Abkühlgeschwindigkeit wird durch mehr als nur das Ofenprogramm beeinflusst. Die Querschnittsdicke bestimmt die Wärmeabfuhr, sodass die Oberfläche eines dicken Stabes deutlich schneller abkühlen kann als sein Kern. Ein dünnes Blech kann nahezu vollständig in Ferrit und Perlit umwandeln, während sich im Kern eines schweren Querschnitts mit derselben Zusammensetzung bei ausreichend hoher Abkühlgeschwindigkeit Bainit, Martensit oder gemischte Umwandlungsprodukte bilden können. Die Härtbarkeit beschreibt die Fähigkeit eines Stahls, über einen Querschnitt hinweg harte Umwandlungsprodukte zu bilden; sie ist nicht mit der Härte eines einzelnen Prüfstücks gleichzusetzen. Auch die thermomechanische Verarbeitung kann Eigenschaften hervorbringen, die eine Tabelle der Endzusammensetzung nicht erkennen lässt. Ein Stahl kann mit Niob, Vanadium oder Titan mikrolegiert sein; der Beitrag zur Verfestigung hängt jedoch davon ab, ob diese Elemente in Lösung verbleiben, beim Wiedererwärmen Karbonitride bilden oder während der kontrollierten Abkühlung ausscheiden. Die Verarbeitungsgeschichte ist Teil der Werkstoffidentität. ### Mikrostruktur als Bindeglied zwischen Chemie und Eigenschaften Die Mechanische Prüfung misst die Reaktion der entstandenen Mikrostruktur und nicht die Zusammensetzung des Periodensystems isoliert betrachtet. Die Streckgrenze spiegelt den Widerstand der Versetzungen gegen ihre Bewegung wider. Die Zugfestigkeit hängt von den Mechanismen ab, die der Verformung während des plastischen Fließens weiterhin entgegenwirken, sowie vom Einsetzen der Einschnürung. Die Bruchdehnung hängt davon ab, wie gleichmäßig sich der Werkstoff vor dem Bruch verformen kann. Die Härte beschreibt den Widerstand gegen eine örtlich begrenzte plastische Verformung. Die Zähigkeit hängt von der Entstehung und Ausbreitung von Rissen ab, einschließlich der Temperatur, der Belastungsgeschwindigkeit, des Kerbzustands und der Prüfrichtung. Die Mikrostruktur stellt die Verbindung zwischen diesen Reaktionen und der Chemischen Zusammensetzung her. In fester Lösung befindlicher Kohlenstoff verfestigt Ferrit; überschüssiger Kohlenstoff kann jedoch abhängig vom thermischen Verlauf auch Perlit, Zementit oder Martensit bilden. Mangan und Nickel verändern das Umwandlungsverhalten und können die Härtbarkeit verbessern oder Austenit stabilisieren. Chrom und Molybdän beeinflussen die Härtbarkeit und die Karbidbildung. Silicium verfestigt Ferrit und beeinflusst die Desoxidation. Diese Wirkungen sind bedingt und keine additiven Konstanten, die sich unmittelbar aus einer Zusammensetzungstabelle ablesen lassen. Beispielsweise kann ein kohlenstoffarmer Stahl, der langsam aus dem Austenit abgekühlt wird, Ferrit und Perlit enthalten und eine mittlere Festigkeit bei guter Duktilität aufweisen. Derselbe nominelle Kohlenstoffgehalt kann nach dem Abschrecken, sofern die Härtbarkeit dies zulässt, Martensit oder Bainit ergeben und zu deutlich höherer Härte und Festigkeit führen, üblicherweise jedoch zu einer geringeren Zähigkeit im unangelassenen Zustand. Durch das Anlassen wird der Martensit erneut verändert, da eine Umverteilung des Kohlenstoffs und eine Karbidausscheidung ermöglicht werden. Die endgültigen Eigenschaften hängen von der vollständigen Prozessfolge ab, einschließlich Austenitisierungstemperatur, Haltezeit, Abschreckmedium, Querschnittsgröße und Anlassplan. Auch innerhalb eines Bauteils können die Umwandlungsprodukte variieren. Oberflächenbereiche können härter werden als der Kern, und in Wärmeeinflusszonen von Schweißnähten können sich Mikrostrukturen bilden, die sich sowohl vom Grundblech als auch vom Schweißgut unterscheiden. Ein an einer Stelle ermittelter Zugwert kann daher nicht automatisch jede andere Stelle oder Richtung repräsentieren. ### Korngröße, Phasenverteilung und Ausscheidungen Die Korngröße ist ein unmittelbarer Grund dafür, dass die Chemische Zusammensetzung Festigkeit oder Zähigkeit nicht unabhängig bestimmen kann. Feine Ferritkörner erhöhen im Allgemeinen durch Korngrenzenverfestigung die Streckgrenze und können den Widerstand gegen Sprödbruch verbessern. Grobe Körner verringern häufig die Kerbschlagzähigkeit bei niedrigen Temperaturen; das gemessene Ergebnis hängt jedoch ebenfalls von der Phasenverteilung, den Einschlüssen und der Prüforientierung ab. Eine Kornfeinung kann durch kontrolliertes Walzen, Normalglühen oder durch Mikrolegierungsausscheidungen entstehen, die das Austenitkornwachstum begrenzen. Die Phasenverteilung ist ebenso wichtig. Ferrit ist vergleichsweise weich und duktil; Perlit ist fester, aber weniger duktil; Bainit und Martensit können eine hohe Festigkeit liefern, wobei ihre Zähigkeit von der Morphologie und vom Anlassen bestimmt wird. Restaustenit kann sich während des Einsatzes oder der Prüfung umwandeln und dadurch die Maßbeständigkeit und das Verformungsverhalten verändern. Eine Tabelle der Chemischen Zusammensetzung kann Grenzwerte für Kohlenstoff und Legierungselemente angeben; ohne Angaben zur Verarbeitung und Metallografie kann sie jedoch nicht aussagen, ob der fertige Stahl 20 % Perlit, eine bainitische Matrix oder angelassenen Martensit enthält. Ausscheidungen bringen eine weitere Variable hinzu. Feine Karbonitride aus Niob, Vanadium oder Titan können die Austenitkorngrenzen festhalten und den Ferrit nach der Umwandlung verfestigen. Ihre Größe, Teilchendichte, Zusammensetzung und Verteilung hängen von Wiedererwärmung, Verformung und Abkühlung ab. Grobe Ausscheidungen können wenig zur Festigkeit beitragen und zugleich als Ausgangsstellen für Risse wirken. In nichtrostenden Stählen können Chromkarbide an den Korngrenzen die örtliche Korrosionsbeständigkeit verringern, selbst wenn die Gesamtanalyse des Chromgehalts den Grenzwert der Stahlsorte erfüllt. Aus diesem Grund stellen Tabellen der SSINA den Gehaltsanteilen in Gewichtsprozent festgelegte Mechanische Eigenschaften für austenitische nichtrostende Stahlsorten gegenüber, die von ASTM-Produktspezifikationen erfasst werden, anstatt eine Tabelle als Ersatz für die andere zu behandeln. Das Nickel Institute stellt Chemische, Mechanische, Physikalische und spezifikationsbezogene Daten ebenfalls als getrennte Eigenschaftsklassen dar. Der Eurocode 3 führt in EN 1993-1-1, Abschnitt 3.2.6, Bemessungseigenschaften für S235, S275, S355, S420, S450 und S460 auf; diese Werte sind an eine maßgebende Bemessungsnorm, eine Produktkategorie, die Dicke und die vorgesehene Verwendung im Bauwesen gebunden. Vergleichstabellen, darunter auch jene im *Handbook of Comparative World Steel Standards*, können ungefähre Beziehungen zwischen internationalen Bezeichnungen aufzeigen, begründen jedoch keine Gleichwertigkeit. Vergleichende Angaben zur Zusammensetzung, wie sie beispielsweise von Engineering ToolBox veröffentlicht werden, sind zur Orientierung nützlich; die maßgebenden Grenzwerte und Mechanischen Anforderungen müssen jedoch der jeweils anzuwendenden Produktspezifikation entnommen werden. Die maßgebende Norm, die Produktform, die Dicke, die Wärmebehandlung, die Prüfrichtung und das Prüfverfahren bestimmen, was ein angegebener Wert bedeutet. Die Chemie bildet den Ausgangspunkt der Erklärung. Sie ist jedoch nicht ihr Abschluss. ## Tabellen zu mechanischen Eigenschaften: Bedeutung der Spalten Eine Tabelle zu mechanischen Eigenschaften ist keine zweite Version einer Tabelle zur chemischen Zusammensetzung. Sie gibt an, wie sich ein bestimmtes Produkt bei einer definierten Prüfung voraussichtlich verhalten soll oder verhalten muss. Das Ergebnis hängt von der Stahlbezeichnung, der Produktform, der Wärmebehandlung, der Querschnittsgröße, der Dicke, dem Entnahmeort, der Prüfrichtung, der Temperatur und der maßgeblichen Norm ab. Diese Unterscheidung ist wichtig, weil eine Gütebezeichnung keine vollständige Werkstoffidentität darstellt. ASTM A400, *Standard Practice for Steel Bars, Selection Guide, Composition, and Mechanical Properties*, ordnet Informationen zu Stabstahl nach Güte, Zusammensetzung, Verarbeitungszustand, Querschnittsgröße und gewünschter Mindeststreckgrenze. Dieselbe nominelle Güte kann daher unterschiedliche Anforderungen an die Eigenschaften aufweisen, wenn sich Produktform oder Abmessungen ändern. Eine Tabelle, die neben einer Güte nur einen Festigkeitswert angibt, ohne die Produktspezifikation zu nennen, kann zur Orientierung nützlich sein, ist jedoch keine maßgebliche Spezifikation. ASTM-Stahlnormen decken chemische, mechanische, metallurgische und weitere Werkstoffanforderungen für Kohlenstoffstähle, Baustähle, nichtrostende, ferritische, austenitische und legierte Stähle ab. Auch AISC erläutert, dass Spezifikationen für Profile und Bleche aus Baustahl im Allgemeinen sowohl Anforderungen an die chemische Zusammensetzung als auch an die mechanischen Eigenschaften enthalten. Die beiden Spaltengruppen beantworten unterschiedliche Fragen: Die chemische Zusammensetzung begrenzt, welche Elemente vorhanden sein dürfen, während die mechanische Prüfung das Verhalten des gelieferten Produkts überprüft. ### Streckgrenze und Zugfestigkeit **Streckgrenze** ist die Spannung, bei der ein Probekörper beginnt, eine festgelegte bleibende plastische Verformung zu erfahren. Bei manchen Stählen zeigt die Spannungs-Dehnungs-Kurve eine ausgeprägte obere und untere Streckgrenze. Bei anderen verwendet die Norm eine Dehngrenze, üblicherweise die Spannung, die eine bleibende Dehnung von 0,2 % hervorruft und in vielen europäischen Normen als Rp0.2 angegeben oder nach dem jeweils geltenden ASTM-Verfahren als Streckgrenze ausgewiesen wird. Die genaue Definition muss der Prüfnorm und der Produktspezifikation entnommen werden. Die **Mindeststreckgrenze** in einer Tabelle ist eine Anforderung und keine Vorhersage für jedes einzelne Stück Stahl. Wenn ASTM A572/A572M für eine angegebene Güte, einen bestimmten Dickenbereich und eine bestimmte Produktform eine Mindeststreckgrenze festlegt, muss ein konformes Prüfergebnis diesen Wert nach dem vorgeschriebenen Verfahren erreichen oder überschreiten. Die tatsächlich gemessene Streckgrenze kann höher sein. Sie kann je nach Schmelze, Dicke, Walzreduzierung, Abkühlgeschwindigkeit, Entnahmeposition und Prüfrichtung variieren. Wird der Mindestwert so dargestellt, als handele es sich um die gemessene Eigenschaft, geht diese Unterscheidung verloren. **Zugfestigkeit**, auch als obere Zugfestigkeit bezeichnet, ist die während einer Zugprüfung erreichte maximale technische Spannung. Sie wird aus der höchsten aufgebrachten Kraft geteilt durch die ursprüngliche Querschnittsfläche des Probekörpers berechnet. Nach Erreichen der Maximalkraft kann eine örtliche Einschnürung auftreten, und die technische Spannung kann abfallen, obwohl sich der Werkstoff bis zum Bruch weiter verformt. Die obere Zugfestigkeit ist nicht mit dem Bemessungswiderstand gleichzusetzen. Ein Bemessungswert für eine Tragwerkskonstruktion wird nach der maßgeblichen Bemessungsnorm abgeleitet, die Widerstandsbeiwerte, Teilsicherheitsbeiwerte, Regeln für das Stabilitätsversagen, Bestimmungen für Verbindungen und dickenabhängige Grenzwerte anwenden kann. Eurocode 3, EN 1993-1-1 Abschnitt 3.2.6, führt Bemessungswerte der Werkstoffe für S235, S275, S355, S420, S450 und S460 auf. Diese Werte gehören zu einem Bemessungssystem; sie dürfen nicht in eine allgemeine Spalte „Zugfestigkeit“ übernommen oder als unmittelbare Prüfergebnisse behandelt werden. Die Prüfung selbst legt bestimmte Bedingungen fest. ASTM E8/E8M und ISO 6892-1 schreiben Einzelheiten wie die Geometrie des Probekörpers, die Messlänge, die Belastungsgeschwindigkeit, die Dehnungsmessung und die Berechnung vor. Für ein Blech, einen Stab, ein Rohr und ein Schmiedestück können unterschiedliche zulässige Entnahmeorte und Orientierungen der Probekörper gelten. Ergebnisse in Längs- und Querrichtung sind nicht austauschbar, insbesondere bei gewalzten Erzeugnissen, bei denen Einschlüsse, Textur und gebänderte Mikrostrukturen Richtungsunterschiede verursachen. Allein aus der chemischen Zusammensetzung lässt sich das Ergebnis nicht bestimmen. Das *Metals Handbook* von ASM International beschreibt die Eigenschaften von Kohlenstoff- und legierten Stählen als das Zusammenwirken von chemischer Zusammensetzung, Verarbeitung und Mikrostruktur. Kohlenstoff, Mangan, Chrom, Nickel, Molybdän und andere Elemente beeinflussen die Härtbarkeit und die Phasenbildung; Walzen, Abschrecken, Anlassen, Normalisieren, Ausscheidung und die Abkühlungsgeschichte bestimmen jedoch, wie sich dieses Potenzial tatsächlich ausprägt. ### Bruchdehnung, Brucheinschnürung und Duktilität **Bruchdehnung** misst die plastische Verlängerung bis zum Bruch. Sie wird üblicherweise als Prozentsatz angegeben: A=Lf−L0L0×100 Messlänge **Messlänge** Die markierte Anfangslänge einer Zugprobe, über die die Dehnung gemessen wird. Dabei ist L0 die ursprüngliche Messlänge und Lf die Messlänge nach dem Bruch, wobei die gebrochenen Teile sorgfältig zusammengefügt werden. Der Wert ist nur zusammen mit der Messlänge und dem Probekörpertyp aussagekräftig. Eine angegebene „Bruchdehnung von 20 %“ gibt nicht an, ob eine proportionale Messlänge, eine Messlänge von 50 mm, ein Kleinprobekörper oder eine andere Konfiguration verwendet wurde. Deshalb können Bruchdehnungswerte aus verschiedenen Normen widersprüchlich erscheinen, selbst wenn die Stähle ähnlich sind. Kürzere Messlängen erfassen tendenziell einen größeren Beitrag der örtlichen Einschnürung und können einen höheren Prozentsatz ergeben als längere Messlängen. Auch die Produktdicke beeinflusst die verfügbare Geometrie des Probekörpers und mitunter die festgelegte Mindestbruchdehnung. Tabellen sollten daher die Prüfbezeichnung und die Messlänge beibehalten, anstatt die Bruchdehnung als universelle Konstante einer Güte darzustellen. Die **Brucheinschnürung** misst den Verlust an Querschnittsfläche an der Bruchstelle: Z=A0−AfA0×100 Dabei ist A0 die ursprüngliche Fläche und Af die kleinste Fläche nach dem Bruch. Sie reagiert besonders empfindlich auf örtliche plastische Verformung und liefert andere Informationen als die Bruchdehnung. Ein Stahl kann eine erhebliche Brucheinschnürung zeigen, während sich seine Bruchdehnung unterscheidet, da beide Messgrößen unterschiedlich auf gleichmäßige Dehnung, Einschnürung, Probekörpergeometrie und Bruchlage reagieren. Beide Größen sind Indikatoren für die **Duktilität**, doch Duktilität ist keine einzelne Werkstoffkonstante. Sie umfasst die Fähigkeit, unter einem bestimmten Spannungszustand, bei einer bestimmten Temperatur, Dehnungsgeschwindigkeit und Geometrie plastische Dehnung ohne Rissbildung aufzunehmen. Ein Ergebnis der Zugprüfung zur Bruchdehnung kann weder die Beständigkeit gegen Wasserstoffrissbildung, Biegerissbildung, Rissbildung in der Wärmeeinflusszone einer Schweißnaht noch den Bruch unter einer Kerbe nachweisen. Ebenso bedeutet eine hohe Bruchdehnung nicht automatisch eine hohe Zähigkeit. Die Tabellen der SSINA zu austenitischen Güten nichtrostender Stähle veranschaulichen das richtige Format: Die Zusammensetzung in Gewichtsprozent wird getrennt von den festgelegten mechanischen Eigenschaften nach den maßgeblichen ASTM-Produktspezifikationen dargestellt. Auch das Nickel Institute trennt chemische Zusammensetzung, mechanische Eigenschaften, physikalische Eigenschaften und Spezifikationsdaten. Eine Vergleichstabelle kann diese Kategorien auf benachbarten Seiten anordnen; ihre räumliche Nähe macht sie jedoch nicht austauschbar. ### Härte, Kerbschlagzähigkeit und Ermüdungsdaten **Härte** ist der Widerstand gegen örtlich begrenzte plastische Verformung und wird üblicherweise nach den Verfahren nach Brinell, Rockwell, Vickers oder Knoop gemessen. Ein Wert wie HBW 190, 90 HRB oder 210 HV ist ohne Härteskala, Eindringkörper, Prüfkraft und Prüfnorm unvollständig. ASTM E10 behandelt die Brinell-Härte, ASTM E18 die Rockwell-Härte und ASTM E384 die Mikroeindruckhärte. Oberflächenzustand, Krümmung, Entkohlung, Beschichtung und lokale Mikrostruktur können den Messwert verändern. #### Hinweis zur Härteumrechnung Eine Härteumrechnung kann für austenitischen Edelstahl, stark legierten Werkzeugstahl, einsatzgehärtetes Material, Schweißgut oder ein Produkt mit starkem Härtegradienten ungeeignet sein. Wenn die Zugfestigkeit für die Annahme maßgeblich ist, ist die vorgeschriebene Zugprüfung anzuwenden. Umrechnungen von Härte in Zugfestigkeit sind Korrelationen und keine physikalischen Gesetzmäßigkeiten. Sie werden gewöhnlich für bestimmte Stahlfamilien und Härtebereiche entwickelt. Eine Umrechnung kann für austenitischen nichtrostenden Stahl, stark legierten Werkzeugstahl, einsatzgehärtetes Material, Schweißgut oder ein Produkt mit starkem Härtegradienten ungeeignet sein. ASTM-Umrechnungstabellen dürfen die vorgeschriebene Zugprüfung nicht ersetzen, wenn die Zugfestigkeit für die Abnahme oder die Bemessung maßgeblich ist. **Kerbschlagarbeit** misst die Energie, die ein gekerbter Probekörper während eines schlagartigen Bruchs aufnimmt, üblicherweise im Charpy-V-Kerbschlagversuch nach ASTM E23 oder einer gleichwertigen Norm. Der angegebene Wert hängt von der Orientierung des Probekörpers, der Kerbgeometrie, der Temperatur, den Abmessungen und dem Prüfverfahren ab. Ein Charpy-Ergebnis wie 27 J bei −20 °C beschreibt diese Prüfbedingung; es ist keine universelle Zähigkeitskonstante. Die Kerbschlagarbeit muss außerdem von der **Bruchzähigkeit** unterschieden werden. Die Bruchzähigkeit, häufig als KIC, JIC oder als verwandter Kennwert angegeben, charakterisiert den Widerstand an der Rissspitze unter einer festgelegten Probekörpergeometrie, Dicke, Belastungsart und Zwangsbedingung. Die Charpy-Kerbschlagarbeit kann für die Werkstoffauswahl und die Qualitätskontrolle herangezogen werden, darf jedoch nicht unmittelbar durch einen Wert der Bruchzähigkeit unter Ebenen-Dehnungsbedingungen ersetzt werden. **Ermüdungsdaten** beschreiben das Verhalten unter wiederholter oder wechselnder Beanspruchung. Eine S-N-Kurve setzt die Spannungsamplitude mit der Lastspielzahl bis zum Bruch in Beziehung, während eine Risswachstumskurve üblicherweise da/dN zur Spannungsintensitätsfaktor-Schwingbreite ΔK in Beziehung setzt, wie in ASTM E647. Die Ergebnisse hängen vom Spannungsverhältnis, der Frequenz, der Oberflächenbeschaffenheit, der Eigenspannung, der Umgebung, der Probekörpergröße, dem Kerbzustand und der Definition des Versagens ab. Eine einzelne Ermüdungsfestigkeit in einer Tabelle ist daher bedeutungslos, wenn diese Bedingungen nicht mit angegeben werden. Das *Handbook of Comparative World Steel Standards* hält aus diesem Grund Vergleiche der chemischen Zusammensetzung und Vergleiche der mechanischen Eigenschaften getrennt. Zuordnungen von Güten über verschiedene Normen hinweg können auf eine ähnliche vorgesehene chemische Zusammensetzung hindeuten, beweisen jedoch keine identische Streckgrenze, Kerbschlagleistung, Ermüdungsfestigkeit oder Abnahmeanforderungen. Eine verantwortungsvoll erstellte Tabelle nennt die maßgebliche Norm, die Produktform, den Dicken- oder Querschnittsbereich, das Prüfverfahren, die Richtung, die Temperatur sowie die Angabe, ob es sich bei jedem Wert um eine Mindestanforderung, ein Messergebnis, einen typischen Wert oder einen Bemessungsparameter handelt. ## Querschnittsgröße, Dicke, Erzeugnisform und Prüfrichtung Eine Stahlgütenbezeichnung kennzeichnet keinen einzigen, festgelegten Satz mechanischer Eigenschaften. Die erforderliche Streckgrenze, Zugfestigkeit, Bruchdehnung, Kerbschlagarbeit, Härte und zulässige Streuung können von der Dicke, der Querschnittsgröße, der Erzeugnisform, der Wärmebehandlung und der Prüfrichtung abhängen. Eine Tabelle, in der „AISI 4140“ oder „S355“ ohne diese Zusatzangaben aufgeführt ist, ist daher unvollständig, selbst wenn ihre chemische Analyse ungefähr korrekt ist. ### Dickenabhängige Anforderungen an die Festigkeit Die Dicke verändert die thermische Vorgeschichte eines Stahlerzeugnisses. Ein dünnes Blech kühlt sich nach dem Walzen oder Normalisieren schnell ab; ein schweres Schmiedestück oder ein dickes Blech kühlt langsamer ab, wodurch andere Phasenumwandlungen, Kornwachstum und Seigerungseffekte möglich werden. Das resultierende Gefüge kann Festigkeit und Zähigkeit verändern, selbst wenn die Schmelzenanalyse innerhalb derselben Zusammensetzungsgrenzen liegt. ASM International beschreibt die Eigenschaften von Kohlenstoff- und legierten Stählen als gemeinsames Ergebnis von chemischer Zusammensetzung, Verarbeitung und Gefüge. Die chemische Zusammensetzung ist nur ein Teil der Spezifikation. Viele Erzeugnisnormen setzen daher die festgelegte Mindeststreckgrenze mit zunehmender Dicke herab. Der Grund ist nicht lediglich geometrischer Natur. Ein dicker Querschnitt lässt sich schwerer gleichmäßig abkühlen, und sein Kern erfährt möglicherweise nicht dieselbe Kornverfeinerung oder Umwandlung wie seine Oberfläche. Eine Tabelle, die jeder Dicke denselben Streckgrenzenwert zuweist, kann daher die Anforderung für schweres Material überschätzen oder die Unterschiede zwischen den Größenkategorien unterschätzen. Nennstreckgrenze bis 16 mm (MPa) Streckgrenze über 16 mm bis einschließlich 40 mm (MPa) Die Streckgrenzenwerte für Baustahl nach dem Eurocode variieren je nach Güte und Dickenbereich. Der Eurocode 3 veranschaulicht diesen Sachverhalt anhand seiner Tabelle der Bemessungswerte für S235, S275, S355, S420, S450 und S460 in EN 1993-1-1, Abschnitt 3.2.6. Die tabellierte nominelle Streckgrenze ist an die Nenndicke gebunden; mit zunehmender Dicke gelten niedrigere Werte. „S355“ bedeutet daher nicht, dass jedes Erzeugnis und jede Dicke eine Bemessungsstreckgrenze von 355 MPa aufweist. Die Bezeichnung kennzeichnet eine Klasse innerhalb einer maßgebenden europäischen Norm; die Dicke bestimmt, welcher Wert gilt. Dieselbe Vorsicht ist bei ASTM-Erzeugnissen erforderlich. ASTM A400, *Standardpraxis für die Auswahl von Stählen für Stäbe, Zusammensetzung und mechanische Eigenschaften*, enthält Leitlinien zur Stabauswahl nach Güte, chemischer Zusammensetzung, Verarbeitungszustand, Querschnittsgröße und gewünschter Mindeststreckgrenze. Diese Struktur ist bedeutsam. Sie zeigt, dass ein Güteneintrag keine vollständige Werkstoffspezifikation darstellt, sofern der Leser nicht zusätzlich weiß, ob der Stab geglüht, normalisiert, vergütet oder in einem anderen aufgeführten Zustand geliefert wurde und welchen relevanten Durchmesser beziehungsweise welche äquivalente Querschnittsgröße er besitzt. Eine Tabelle der mechanischen Eigenschaften muss daher das in der Ausgangsnorm angegebene Dicken- oder Größenintervall beibehalten. Wenn mehrere Intervalle durch einen einzigen „typischen“ Wert ersetzt werden, wird die Tabelle zwar leichter lesbar, aber weniger normgetreu. ### Stäbe, Bleche, Profile, Schmiedestücke und Blech Die Produktform ist Teil der Identität einer Stahlanforderung. | Produktform | Merkmal der Herstellung oder Lieferung | Warum Werte nicht automatisch übertragen werden sollten | |---|---|---| | Stab | Warmgewalzt, kaltfertig oder bearbeitet | Die Anforderungen können je nach Durchmesser, Oberflächenzustand und Zustand variieren | | Platte | Gewalztes Erzeugnis mit dickeabhängiger Abkühlung | Festigkeit und Zähigkeit können je nach Dicke und Richtung variieren | | Blech | Warmgewalztes oder kaltreduziertes Erzeugnis | Anlasszustand und Umformzustand können die Eigenschaften bestimmen | | Schmiedestück | Umgeformtes Vormaterial mit gerichteter Faserstruktur | Schmiedegrad und Wärmebehandlung beeinflussen das Ergebnis | | Verbindungselement | Kaltstauchen, Gewinde und Anforderungen an die Prüfkraft | Die Spezifikation für das Verbindungselement kann zusätzliche mechanische Regeln vorgeben | Die Erzeugnisform ist keine rein äußerliche Bezeichnung. Sie kennzeichnet einen anderen Herstellungsweg, der den Faserverlauf, den Oberflächenzustand, die Eigenspannungen, die Verteilung von Einschlüssen und die erreichbaren mechanischen Eigenschaften bestimmt. Stäbe werden üblicherweise durch Warmwalzen, Kaltnachbearbeitung oder durch spanende Bearbeitung aus größeren Walzerzeugnissen hergestellt. Ihre Anforderungen können nach Durchmesser, Breite oder Querschnittsfläche gegliedert sein. ASTM A400 ist in diesem Zusammenhang besonders nützlich, weil die Stabgüten dort nicht als isolierte Bezeichnungen der chemischen Zusammensetzung dargestellt werden; vielmehr werden Angaben zur Zusammensetzung und zur Mindeststreckgrenze mit dem Verarbeitungszustand und der Querschnittsgröße verknüpft. Ein Stab aus 4140 im geglühten Zustand darf nicht allein deshalb mit denselben Festigkeitswerten angesetzt werden wie ein vergüteter Stab aus 4140, weil beide nominell ähnliche Mengen an Chrom, Molybdän, Kohlenstoff und Mangan enthalten. Bleche und Bauprofile werden nach anderen Walzverfahren hergestellt. AISC erläutert, dass ASTM-Spezifikationen für Stahlbauprofile und Bleche im Allgemeinen sowohl Anforderungen an die chemische Zusammensetzung als auch an die mechanischen Eigenschaften enthalten. ASTM A572/A572M regelt beispielsweise hochfesten niedriglegierten Baustahl für Erzeugnisse wie Bleche, Profile und Stäbe; die anzuwendenden Anforderungen hängen jedoch weiterhin von dem in der Bestellspezifikation angegebenen Erzeugnis und der Gütebezeichnung ab. Ein für ein gewalztes Bauprofil angegebener Wert darf nicht automatisch auf ein dickes Blech derselben Nenn güte übertragen werden. Blech besitzt eigene Anforderungen an Umformung und Oberfläche. Kaltreduziertes Blech kann mechanische Eigenschaften aufweisen, die durch Härtegrad, Umformgüte oder Einbrennhärtungszustand bestimmt werden, während warmgewalztes Blech einer gesonderten Spezifikation und einem eigenen Dickenbereich unterliegen kann. Auch „Edelstahl 304“ ist für sich genommen unzureichend: Die Anforderungen von ASTM A240/A240M an Bleche und Band sind nicht mit den Anforderungen von ASTM A276/A276M an Stäbe oder von ASTM A182/A182M an geschmiedete Bauteile austauschbar. Die Tabellen von SSINA stellen die Zusammensetzung in Masseprozent den festgelegten mechanischen Eigenschaften für austenitische Edelstahlsorten gegenüber, die von ASTM-Erzeugnisspezifikationen erfasst werden; diese Eigenschaften bleiben jedoch an die jeweils geltende Erzeugnisnorm gebunden. Schmiedestücke führen eine weitere Unterscheidung ein. Die Umformung beim Schmieden kann die Körner verfeinern und einen gerichteten Faserverlauf erzeugen, während die abschließende Wärmebehandlung getrennt von der für Blech oder Stab geltenden Wärmebehandlung festgelegt werden kann. Verbindungselemente bringen zusätzliche Bedingungen mit sich, darunter Kaltstauchen, Gewindegeometrie, Prüfkraft und Wärmebehandlung. Eine Tabelle der chemischen Zusammensetzung eines Kohlenstoff- oder legierten Stahls kann zwar eine plausible Übereinstimmung zeigen; die Spezifikation für das Verbindungselement kann jedoch mechanische Anforderungen festlegen, die in einer allgemeinen Stabnorm nicht enthalten sind. Daher müssen Vergleichsreferenzen sorgfältig gelesen werden. Das *Handbuch vergleichender weltweiter Stahlnormen* trennt Vergleiche der chemischen Zusammensetzung von Vergleichen der mechanischen Eigenschaften über internationale Bezeichnungssysteme hinweg. Eine Übereinstimmung der chemischen Zusammensetzung zwischen zwei Bezeichnungen beweist nicht, dass ihre Erzeugnisnormen, Dickenbereiche, Wärmebehandlungen oder Prüfanforderungen gleichwertig sind. ![ ## So lesen Sie Tabellen zur chemischen Zusammensetzung und zu mechanischen Eigenschaften von Stahl](/images/uploads/5853eff3-71b1-4a92-ae04-a98c0de476cf/wiki-inline-a-rolled-steel-plate-with-longitudinal-transverse-and-through-thickness-test-spe-1920x1288.jpg)[](/images/uploads/5853eff3-71b1-4a92-ae04-a98c0de476cf/wiki-inline-a-rolled-steel-plate-with-longitudinal-transverse-and-through-thickness-test-spe-1920x1288.avif "Bild vergrößern — ## So lesen Sie Tabellen zur chemischen Zusammensetzung und zu mechanischen Eigenschaften von Stahl")Test direction can change strength, ductility, toughness, and reduction of area. ### Verhalten in Längsrichtung, Querrichtung und über die Dicke #### Prüfrichtungen Längsrichtung Parallel zur hauptsächlichen Walz- oder Ziehrichtung. Querrichtung Quer zur Produktebene und im Allgemeinen senkrecht zur hauptsächlichen Walzrichtung. Durchdickenrichtung Quer zur kurzen Querrichtung einer Platte oder eines ähnlichen Erzeugnisses. Durch das Walzen werden Körner gestreckt, Einschlüsse ausgerichtet und Seigerungen umverteilt. Daher kann ein Blech oder Stab entlang seiner Länge, über seine Breite und über seine Dicke unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Die Längsrichtung verläuft im Allgemeinen parallel zur hauptsächlichen Walz- oder Strangpressrichtung; die Querrichtung steht in der Erzeugnisebene senkrecht dazu; bei Prüfungen über die Dicke wird die kurzquer zur Erzeugnisebene verlaufende Richtung untersucht. Die Zugfestigkeit kann sich zwischen den Richtungen nur mäßig unterscheiden, während Bruchdehnung, Brucheinschnürung, Kerbschlagzähigkeit und Bruchaussehen stärker voneinander abweichen können. Gestreckte Mangansulfideinschlüsse können beispielsweise in der kurzqueren Richtung als Schwachstellen wirken. Dicke Bleche können außerdem unter Mittellinienseigerung oder einer verringerten Beständigkeit gegen Lamellenbruch leiden, einer Versagensart, die mit Zugdehnung über die Blechdicke verbunden ist. Ein Ergebnis der Längszugprüfung darf nicht so angegeben werden, als garantiere es die Duktilität in Querrichtung. Ebenso darf ein bei einer bestimmten Orientierung gemessener Charpy-Kerbschlagwert nicht ohne Prüfung der Probenahme- und Kerbausrichtungsregeln der Norm auf eine andere Orientierung übertragen werden. Erzeugnisnormen legen häufig fest, ob die Proben in Längs- oder Querrichtung entnommen werden, an welcher Stelle sie entnommen werden und wie die Dicke die zulässige Orientierung beeinflusst. Diese Einzelheiten können die angegebene Bruchdehnung, Zähigkeit und Anisotropie verändern. Die praktische Regel ist eindeutig: Güte, maßgebende Norm, Erzeugnisform, Dicke oder Querschnittsgröße, Verarbeitungszustand und Prüfrichtung sind gemeinsam zu dokumentieren. Ohne diese durchgängige Identifizierung kann eine Tabelle der Zusammensetzung zwar chemisch informativ sein, während der zugehörige Wert der mechanischen Eigenschaft zu einem anderen Stahlerzeugnis gehört. ## Kohlenstoffstähle und legierte Stähle in Vergleichstabellen Eine Stahltabelle kann mehrere unterschiedliche Fragen beantworten, jedoch nicht mit derselben Spalte. Eine Tabelle zur Chemischen Zusammensetzung gibt Grenzwerte oder Bereiche für Elemente wie Kohlenstoff, Mangan, Silizium, Chrom, Nickel, Molybdän, Phosphor und Schwefel an. Eine Tabelle zur Härtbarkeit beschreibt, wie weit ein Stahl unterhalb einer abgeschreckten Oberfläche Härte entwickeln kann. Eine Tabelle zu den Mechanischen Eigenschaften enthält festgelegte oder geprüfte Werte für Streckgrenze, Zugfestigkeit, Dehnung, Härte, Schlagarbeit oder Ermüdungsdaten. Die Verwechslung dieser Funktionen ist ein häufiger Grund dafür, dass Seiten zum Vergleich von Stahlsorten ungenaue Grenzwerte angeben. Die Bezeichnung der Stahlsorte allein klärt die Angelegenheit nicht. ASTM A400, *Standard Practice for Steel Bars, Selection Guide, Composition, and Mechanical Properties*, ordnet Stabstähle nach Stahlsorte, Chemischer Zusammensetzung, Verarbeitungszustand, Querschnittsgröße und gewünschter Mindeststreckgrenze. Diese Struktur warnt davor, eine Sortenbezeichnung als vollständige Werkstoffidentität zu behandeln. Eine Tabelle kann die Chemie korrekt vergleichen und dennoch die falsche Festigkeit zuordnen, weil der angegebene Wert für eine andere Produktform, Wärmebehandlung, einen anderen Durchmesser oder eine andere Dicke gilt. ### Bereiche der Zusammensetzung von Kohlenstoffstählen Kohlenstoffstähle werden im Allgemeinen anhand des Kohlenstoffgehalts und der vergleichsweise geringen Mengen anderer Legierungselemente eingeteilt. In einer Vergleichstabelle kann eine niedriggekohlte Stahlsorte in der Nähe von 0,05–0,25 Gew.-% C, eine mittelgekohlte Stahlsorte bei etwa 0,25–0,60 Gew.-% C und eine hochgekohlte Stahlsorte oberhalb von ungefähr 0,60 Gew.-% C erscheinen. Dabei handelt es sich um Klassifizierungsbereiche und nicht um universell geltende Spezifikationsgrenzen. Die Grenzwerte variieren je nach technischen Nachschlagewerken, nationalen Systemen, Produktnormen und historischer Verwendung. Die Vergleichstabelle der Engineering ToolBox stellt repräsentative Stahlsorten anhand der Massenanteile von Kohlenstoff, Chrom, Mangan, Molybdän, Nickel, Phosphor, Schwefel und Silizium nebeneinander. Sie ist nützlich, um übergeordnete chemische Zusammenhänge zu erkennen: Ein unlegierter Kohlenstoffstahl enthält im Allgemeinen nur wenig gezielt zugesetztes Chrom, Nickel oder Molybdän, während ein niedriglegierter Stahl kontrollierte Zugaben eines oder mehrerer dieser Elemente enthält. Die Tabelle sollte jedoch nicht als maßgebliche Chemische Zusammensetzung für eine Bestellspezifikation oder ein Schmelzenzeugnis übernommen werden. Repräsentative Werte zeigen eine typische Stahlsortenfamilie; eine Norm legt einen zulässigen Bereich, einen Höchstwert, einen Mindestwert oder eine Grenze für Restelemente fest. Auch „Kohlenstoffstahl“ bedeutet nicht, dass nur der Kohlenstoff kontrolliert wird. Mangan beeinflusst Festigkeit und Härtbarkeit, Silizium kann zur Desoxidation und Festigkeitssteigerung eingesetzt werden, und Phosphor und Schwefel werden üblicherweise begrenzt, weil überhöhte Mengen Zähigkeit, Duktilität, Schweißbarkeit oder Warmumformverhalten beeinträchtigen können. Die jeweils geltende ASTM-, EN-, JIS- oder sonstige Produktspezifikation legt fest, welche Grenzwerte gelten. Die Stahlstandards von ASTM decken Chemische, Mechanische, metallurgische und werkstoffliche Anforderungen für Kohlenstoffstähle, Baustähle, nichtrostende Stähle, ferritische, austenitische und legierte Stähle ab; die Bezeichnung hat daher nur innerhalb ihrer maßgeblichen Norm und Produktkategorie eine Bedeutung. Der Kohlenstoffgehalt kann außerdem nicht unmittelbar in eine garantierte Zugfestigkeit umgerechnet werden. Dieselbe nominale Chemische Zusammensetzung kann nach Warmwalzen, Normalisieren, Vergüten, Glühen oder Kaltfertigbearbeitung unterschiedliche Eigenschaften ergeben. ASM International beschreibt die Eigenschaften von Kohlenstoff- und legierten Stählen als das gemeinsame Ergebnis von Chemischer Zusammensetzung, Verarbeitung und Mikrostruktur. Korngröße, Perlitabstand, Martensitanteil, Karbidverteilung, Eigenspannung und Anlasszustand können das Messergebnis verändern, ohne dass sich die Bezeichnung der Stahlsorte ändert. ### Niedriglegierte Stähle: Festigkeitssteigerung und Härtbarkeit Niedriglegierte Stähle verwenden kontrollierte Zugaben über die Kohlenstoff-Mangan-Basis hinaus, um Festigkeit, Härtbarkeit, Zähigkeit, Anlassbeständigkeit, Verschleißverhalten oder Hochtemperatureigenschaften zu verändern. „Niedriglegiert“ ist eine Klassifizierungsbeschreibung und keine Zusicherung eines bestimmten Festigkeitsniveaus. Ein Chrom-Molybdän-Stahl mit 0,30 % C und ein normalisierter Baustahl können beide in einer Legierungstabelle erscheinen, werden jedoch für unterschiedliche Zwecke spezifiziert und geprüft. Die Festigkeit kann durch mehrere Mechanismen steigen. Legierungselemente können die Korngröße verfeinern, die Mischkristallverfestigung erhöhen, Karbide oder Nitride bilden oder nach dem Abkühlen die Bildung eines größeren Martensitvolumenanteils ermöglichen. Die Verarbeitung bestimmt, ob diese Mechanismen tatsächlich ausgebildet werden. Ein vergüteter Stahl des Typs 4140 kann eine deutlich höhere Festigkeit und Härte aufweisen als dieselbe Chemische Zusammensetzung im geglühten Zustand, während ein normalisierter Zustand ein anderes Verhältnis von Duktilität und Zähigkeit ergeben kann. Härtbarkeit ist nicht dasselbe wie Härte. Härte ist der an einer bestimmten Stelle oder auf einer Prüfoberfläche gemessene Widerstand. Härtbarkeit ist die Fähigkeit des Stahls, beim Abkühlen bis zu einer bestimmten Tiefe harte Umwandlungsprodukte zu bilden. *Practical Data for Metallurgists* von Metallus stellt genormte Stähle neben Chemischen Zusammensetzungen, Härtbarkeitsangaben und Maßtoleranzen dar und zeigt damit, warum diese Daten in getrennte Tabellenfelder gehören. Eine Jominy-Endabschreckkurve gibt beispielsweise die Härte in Abhängigkeit vom Abstand vom abgeschreckten Ende an; sie bescheinigt nicht allein die Streckgrenze eines fertigen Stabes. Die Querschnittsgröße ist von Bedeutung, weil das Zentrum eines dicken Stabes langsamer abkühlt als die Oberfläche. Ein Stahl mit ausreichender Härtbarkeit für einen Querschnitt von 25 mm erreicht möglicherweise nicht dieselbe umgewandelte Struktur über einen Querschnitt von 100 mm. Abschreckmedium, Umwälzung, Ofenführung, vorherige Austenitkorngröße und Anlassen beeinflussen das Ergebnis ebenfalls. Folglich liefert eine Tabelle, die „typische Härte“ ohne Angabe von Zustand, Querschnittsgröße und Prüfstelle aufführt, Vergleichsdaten, jedoch keine garantierte Eigenschaft. Die Anforderungen an Mechanische Eigenschaften werden durch die Produktspezifikation festgelegt. AISC erläutert, dass ASTM-Spezifikationen für Bauteilprofile und Bleche im Allgemeinen sowohl Anforderungen an die Chemische Zusammensetzung als auch an Mechanische Eigenschaften enthalten. Diese Anforderungen können Mindestwerte für Streckgrenze, Zugfestigkeit und Dehnung sowie manchmal für die Kerbschlagzähigkeit umfassen. Der erforderliche Wert kann sich mit der Dicke ändern. Der Eurocode 3, EN 1993-1-1 Abschnitt 3.2.6, führt Bemessungswerte der Werkstoffeigenschaften für S235, S275, S355, S420, S450 und S460 auf; dabei handelt es sich um Werte der Bemessungsnorm, die an die betreffende Baustahlbezeichnung gebunden sind, und nicht um universelle Eigenschaften jedes Stahls, der an anderer Stelle eine ähnliche Nummer trägt. ### Die Rolle von Chrom, Nickel, Molybdän und Mangan Chrom erhöht die Härtbarkeit und kann zur Karbidbildung, Verschleißbeständigkeit, Oxidationsbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit beitragen. Die Menge und der metallurgische Zustand sind von Bedeutung. Ein mäßiger Chromzusatz in einem niedriglegierten vergüteten Stahl macht ihn nicht gleichwertig mit einer nichtrostenden Stahlsorte. Klassifizierungen nichtrostender Stähle erfordern einen ausreichenden Chromgehalt sowie die jeweils geltenden Grenzwerte für Kohlenstoff und andere Elemente, damit die spezifizierte korrosionsbeständige Struktur gewährleistet ist. \[5\] \[5\] [**Properties of Some Metals and Alloys**](https://nickelinstitute.org/en/resources/technical-guides/properties-of-some-metals-and-alloys-297/). Nickel Institute. Nickel Institute technical guide. Nickel erhöht die Härtbarkeit und Zähigkeit, insbesondere bei niedrigen Temperaturen, und unterstützt bei geeigneten Zusammensetzungen austenitische Strukturen. Es ist bei niedriglegierten Nickelstählen für Tieftemperaturanwendungen und bei austenitischen nichtrostenden Stählen von Bedeutung; sein Vorhandensein allein begründet jedoch keine dieser beiden Kategorien. Das Nickel Institute trennt in seinem tabellarischen Nachschlagewerk Chemische Zusammensetzung, Mechanische Eigenschaften, physikalische Eigenschaften und Spezifikationen voneinander – ein nützliches Modell dafür, diese Arten von Belegen getrennt zu halten. Molybdän verbessert die Härtbarkeit und trägt dazu bei, die Festigkeit beim Anlassen zu erhalten. Es kann außerdem bestimmte Risiken der Anlassversprödung verringern und die Hochtemperaturleistung unterstützen. Bei Chrom-Molybdän-Stählen hängt seine Wirkung von Kohlenstoffgehalt, Chromgehalt, Wärmebehandlung und Querschnittsgröße ab und nicht von einem einzelnen Prozentsatz, der in einer Vergleichstabelle abgedruckt ist. Mangan ist in Kohlenstoff- und niedriglegierten Stählen weit verbreitet. Es trägt zur Mischkristallverfestigung bei, verbindet sich mit Schwefel und verringert dadurch schädliche Auswirkungen von Eisensulfid, und es erhöht die Härtbarkeit. Ein zu hoher Gehalt kann jedoch die Schweißbarkeit und das Umwandlungsverhalten beeinflussen. Sein spezifizierter Bereich muss daher zusammen mit Kohlenstoff, Schwefel, Silizium und dem Verarbeitungszustand betrachtet werden. Das *Handbook of Comparative World Steel Standards* hält Vergleichstabellen für Chemische Zusammensetzungen getrennt von Tabellen für Mechanische Eigenschaften in internationalen Bezeichnungssystemen. Diese Trennung ist entscheidend. Eine ähnliche Bezeichnung kann einen nützlichen Vergleich der Zusammensetzung ermöglichen, beweist jedoch keine Gleichwertigkeit hinsichtlich Streckgrenze, Zähigkeit, Härtbarkeit oder Verhalten bei der Wärmebehandlung. Die maßgebliche Norm, die Produktform, die Dicke, der Lieferzustand, die Prüfrichtung und das angegebene Prüfverfahren bestimmen, was die gemeldete Zahl bedeutet. ## Tabellen zur Zusammensetzung und zu den Eigenschaften nichtrostender Stähle Eine Tabelle zu nichtrostendem Stahl ist nur dann nützlich, wenn ihr Geltungsbereich eindeutig festgelegt ist. „304 Stainless Steel“ bezeichnet beispielsweise eine allgemein anerkannte Legierungsfamilie, gibt jedoch für sich genommen nicht an, ob es sich bei dem Werkstoff um Blech, Grobblech, Stabstahl, Rohr, Schmiedestücke oder ein Erzeugnis nach ASTM A240, ASTM A276, ASTM A479, ASTM A213 oder einer anderen Spezifikation handelt. Diese Normen können unterschiedliche Anforderungen an das Erzeugnis, Regeln für die Wärmebehandlung, Abmessungen, Prüfbestimmungen und Grenzwerte für mechanische Eigenschaften festlegen. Diese Unterscheidung trennt eine Zusammensetzungstabelle von einer Eigenschaftstabelle. Eine Zusammensetzungstabelle gibt zulässige Massenprozentbereiche für Elemente wie Chrom, Nickel, Kohlenstoff, Mangan, Silicium, Molybdän, Phosphor, Schwefel und Stickstoff an. Eine Tabelle der mechanischen Eigenschaften enthält Werte wie Mindestzugfestigkeit, Streckgrenze, Bruchdehnung oder Härte für ein bestimmtes Erzeugnis und einen bestimmten Zustand. ASTM A400 verdeutlicht diesen übergeordneten Zusammenhang für Stabstahl: Die Auswahl hängt von der Güte, der chemischen Zusammensetzung, dem Verarbeitungszustand, der Querschnittsgröße und der erforderlichen Mindeststreckgrenze ab. Eine Gütebezeichnung ist daher ein Hinweis zur Identifikation, aber keine vollständige Werkstoffspezifikation. SSINA veröffentlicht Zusammensetzungstabellen und festgelegte mechanische Eigenschaften für austenitische nichtrostende Güten, die von ASTM-Erzeugnisspezifikationen erfasst werden. Das *Stainless Steel Handbook* von Outokumpu trennt ebenfalls die Chemie der Güten von den mechanischen und physikalischen Daten. Diese Quellen sind wertvoll, weil sie die Grenzen eines tabellenbasierten Vergleichs aufzeigen: Die Chemie kann eine Legierungsfamilie identifizieren, während die Anforderung an die Eigenschaften zu einer bestimmten Erzeugnisnorm und einem bestimmten Lieferzustand gehört. ### Austenitische, ferritische, martensitische und andere Familien nichtrostender Stähle Austenitische nichtrostende Stähle, darunter 304, 304L, 316, 316L, 321, 347 und 310S, werden im Allgemeinen durch Chrom-Nickel- oder Chrom-Nickel-Molybdän-Zusammensetzungen und ein austenitisches Gefüge bei Raumtemperatur gekennzeichnet. Sie werden normalerweise nicht durch Abschrecken in der Weise martensitischer Güten gehärtet. Ihre Festigkeit kann dennoch infolge von Kaltumformung erheblich variieren, insbesondere bei Blech und Band. Ferritische Güten wie 430 und 409 sind hauptsächlich Chromstähle mit wenig oder keinem gezielt zugesetzten Nickel. Ihr kubisch-raumzentriertes ferritisches Gefüge beeinflusst das magnetische Verhalten, die Schweißbarkeit, die Zähigkeit und das Umformverhalten. Martensitische Güten, darunter 410, 420 und 440C, enthalten ausreichend Kohlenstoff und Legierungszusätze, um auf Austenitisieren und Abschrecken anzusprechen. Ihre Härte und Festigkeit hängen stark von der Wärmebehandlung ab, sodass eine Tabelle, die nur die nominale chemische Zusammensetzung ausweist, den gelieferten Werkstoff nicht angemessen darstellen kann. Zu den weiteren Familien gehören ausscheidungshärtende Güten wie 17-4 PH, Duplexgüten wie 2205 und Superduplexgüten wie 2507. Duplexstähle kombinieren ferritische und austenitische Phasen; das Phasengleichgewicht hängt von der chemischen Zusammensetzung, dem Lösungsglühen, der Abkühlung und der Erzeugnisdicke ab. Eine Tabelle für „2205“, in der die maßgebliche Erzeugnisspezifikation und die Wärmebehandlung fehlen, kann daher eine wichtige metallurgische Anforderung verbergen. Auch die Bezeichnungssysteme unterscheiden sich. ASTM- und UNS-Referenzen bezeichnen 304 üblicherweise als UNS S30400 und 316 als UNS S31600, während die kohlenstoffarmen Varianten 304L, UNS S30403, beziehungsweise 316L, UNS S31603, sind. Europäische Bezeichnungen wie [X5CrNi18-10](/de/werkstoffe/werkstoff-nr/1.4301 " — Zusammensetzung, Entsprechungen und Normen") und [X2CrNiMo17-12-2](/de/werkstoffe/werkstoff-nr/1.4404 " — Zusammensetzung, Entsprechungen und Normen") stehen damit in Beziehung, sind jedoch nicht automatisch mit jeder ASTM-Erzeugnisbezeichnung austauschbar. Das *Handbook of Comparative World Steel Standards* führt aus diesem Grund Tabellen zur vergleichenden chemischen Zusammensetzung und zu den mechanischen Eigenschaften getrennt. Ähnliche Bezeichnungen legen keine identischen Grenzwerte fest. ### Chrom, Nickel, Molybdän, Kohlenstoff und Stickstoff Chrom ist der bestimmende Zusatz für nichtrostenden Stahl, weil es die Bildung einer dünnen, chromreichen Passivschicht unterstützt. Eine Zusammensetzungstabelle kann einen Mindestchromgehalt ausweisen, doch die Korrosionsleistung hängt auch vom Oberflächenzustand, der Umgebung, der Wärmebehandlung, den Einschlüssen, den Schweißzonen sowie der Einwirkung von Chloriden oder Säuren ab. Korrosionsbeständigkeit ist keine einzelne mechanische Eigenschaft wie Streckgrenze oder Bruchdehnung und sollte ohne Angabe eines Prüfverfahrens und einer Expositionsbedingung nicht in derselben Spalte wie die Zugfestigkeit dargestellt werden. Nickel stabilisiert den Austenit und beeinflusst das Phasengleichgewicht, die Zähigkeit, die Duktilität und das Verhalten bei der Kaltverfestigung. Zwei nominell ähnliche austenitische Güten können unterschiedliche Nickelgrenzwerte aufweisen, wodurch sich ihre Stabilität beim Umformen oder Schweißen unterscheiden kann. Molybdän verbessert in vielen chloridhaltigen Umgebungen die Beständigkeit gegen örtlich begrenzte Korrosion. Daher sind 316 und 304 nicht allein deshalb austauschbar, weil beide austenitische Chrom-Nickel-Stähle sind: 316 enthält einen kontrollierten Molybdänzusatz, während 304 keine entsprechende Molybdänanforderung aufweist. Kohlenstoff ist sowohl chemisch als auch metallurgisch von Bedeutung. Die „L“-Güten wie 304L und 316L begrenzen den Höchstgehalt an Kohlenstoff im Vergleich zu ihren Varianten mit normalem Kohlenstoffgehalt. Ein niedrigerer Kohlenstoffgehalt verringert das Risiko einer Ausscheidung von Chromkarbiden während des Schweißens und einer anschließenden interkristallinen Korrosion, obwohl das endgültige Ergebnis weiterhin von der Schweißausführung, der Wanddicke, der thermischen Vorgeschichte und der Nachbehandlung nach dem Schweißen abhängt. Stabilisierten Güten stellen eine weitere Unterscheidung dar: 321 verwendet Titan, während 347 Kolumbium (Niobium) verwendet, um Kohlenstoff zu binden und unter festgelegten Bedingungen das Sensibilisierungsrisiko zu verringern. Stickstoff kann gezielt kontrolliert werden, anstatt als unbeabsichtigte Verunreinigung behandelt zu werden. Er erhöht die Festigkeit austenitischer nichtrostender Stähle und trägt bei Duplexgüten zur Korrosionsbeständigkeit und zum Phasengleichgewicht bei. Eine Tabelle, die nur Chrom und Nickel vergleicht, kann einen wesentlichen Unterschied zwischen zwei Güten übersehen. Kohlenstoff, Stickstoff, Molybdän und stabilisierende Zusätze können der Grund dafür sein, dass ähnlich aussehende Bezeichnungen unterschiedliche Anforderungen an Festigkeit, Schweißbarkeit oder Korrosionsprüfungen aufweisen. Vergleichstabellen, darunter die von Engineering ToolBox veröffentlichten, können dazu beitragen, allgemeine Trends bei Kohlenstoff, Chrom, Mangan, Molybdän, Nickel, Phosphor, Schwefel und Silicium aufzuzeigen. Sie ersetzen jedoch nicht die maßgebliche Spezifikation. Der zulässige Bereich nach ASTM A240 kann sich von dem nach ASTM A276 oder einer gleichwertigen EN-Erzeugnisnorm unterscheiden. ### Spezifikationsanforderungen für austenitische nichtrostende Güten Für eine austenitische Güte sollte eine vollständige Tabelle mindestens die Norm, die Erzeugnisform, die Güte, den Wärmebehandlungszustand, den Dicken- oder Querschnittsbereich, die Prüfrichtung und das anzuwendende Prüfverfahren angeben. ASTM A240 erfasst Bleche, Grobbleche und Bänder aus Chrom- sowie Chrom-Nickel-Stahl für Druckbehälter und allgemeine Anwendungen; ASTM A276 erfasst Stäbe und Profile aus nichtrostendem Stahl; ASTM A479 erfasst Stäbe und Profile für Druckbehälter und allgemeine Anwendungen; ASTM A213 erfasst nahtlose ferritische und austenitische Kessel-, Überhitzer-, Wärmetauscher- und Kondensatorrohre aus legiertem Stahl. Dasselbe Gütezeichen in diesen Dokumenten bedeutet nicht, dass jede mechanische Anforderung identisch ist. Spezifikationen für austenitische Güten legen üblicherweise eine Mindestzugfestigkeit, eine Mindeststreckgrenze und eine Mindestbruchdehnung fest, doch diese Werte beziehen sich auf das spezifizierte Erzeugnis und dessen Dicke. Kaltgewalztes Band kann infolge der Verformung eine höhere Festigkeit als geglühtes Grobblech aufweisen. Die Eigenschaften von Stabstahl können je nach Durchmesser und Wärmebehandlung variieren. Die Prüfrichtung kann von Bedeutung sein, wenn durch Walzen oder Ziehen eine Anisotropie entsteht. Härtegrenzwerte können die Zugprüfung ergänzen, anstatt sie zu ersetzen. ASTM-Erzeugnisnormen stellen über die chemische Zusammensetzung und die Zugprüfung hinaus auch Anforderungen an Lösungsglühen, Abschrecken, Korngröße, Prüfungen auf interkristalline Korrosion, hydrostatische oder zerstörungsfreie Prüfungen sowie gegebenenfalls an Maßtoleranzen. AISC weist darauf hin, dass ASTM-Spezifikationen für Baustähle im Allgemeinen sowohl Anforderungen an die chemische Zusammensetzung als auch an die mechanischen Eigenschaften enthalten; dasselbe Grundprinzip gilt für nichtrostende Erzeugnisse, auch wenn die einzelnen Anforderungen von der jeweiligen Erzeugnisnorm abhängen. Das Nickel Institute ordnet Referenzen zu Legierungen in getrennte Tabellen zur chemischen Zusammensetzung, zu den mechanischen und physikalischen Eigenschaften sowie zu den Spezifikationen ein. Diese Anordnung ist zuverlässiger, als einer Güte eine einheitliche Zugfestigkeit oder Korrosionsbewertung zuzuweisen. Daten von ASTM, SSINA und Outokumpu sollten als spezifikationsbezogene Informationen gelesen werden: Die chemische Zusammensetzung definiert die zulässige Legierung, während Verarbeitung und Gefüge einen großen Teil des Verhaltens des gelieferten Werkstoffs bestimmen. Eine Tabelle, in der diese Zusammenhänge fehlen, mag übersichtlich sein, stellt jedoch keinen ausreichenden Werkstoffnachweis dar. ## Tabellen für Baustähle und Bemessungswerte Tabellen für Baustähle ordnen S235, S275, S355, S420, S450 und S460 häufig in einer übersichtlichen Festigkeitsabstufung an. Diese Darstellung ist nützlich, aber unvollständig. Die Bezeichnung kennzeichnet eine Klasse von Baustahl innerhalb eines Normensystems; sie legt jedoch für sich genommen weder eine universelle chemische Analyse noch eine Produktform, eine Wärmebehandlung, einen Dickenbereich oder ein zertifiziertes Prüfergebnis fest. Die Werkstofftabelle des Eurocode 3 ist eine Referenz für Bemessungswerkstoffe und keine Beschaffungs- oder Chemietabelle. Ihre Werte sind an **EN 1993-1-1, Abschnitt 3.2.6**, gebunden und müssen zusammen mit der maßgebenden Produktnorm gelesen werden. Ein Blech, ein warmgewalztes Profil, ein Hohlprofil, ein geschmiedetes Bauteil und ein Verbindungsmittel können verwandte Bezeichnungen tragen, während für sie unterschiedliche Anforderungen gelten. ### S235, S275, S355, S420, S450 und S460 Das „S“ in diesen europäischen Bezeichnungen steht für Baustahl, während die nachfolgende Zahl üblicherweise die nominelle Mindeststreckgrenze in Megapascal für eine festgelegte Bezugsdicke angibt, normalerweise für Werkstoffe bis 16 mm. Somit bezeichnet S235 nach dieser Konvention 235 MPa, S275 275 MPa und S355 355 MPa. S420, S450 und S460 stehen entsprechend für nominelle Streckgrenzenniveaus von 420, 450 beziehungsweise 460 MPa. Diese Zahlen sind nicht über alle Dicken hinweg konstant. Mit zunehmender Dicke kann die festgelegte Mindeststreckgrenze abnehmen, da dickere Erzeugnisse während der Herstellung anders abkühlen und ungünstigere Eigenschaften über die Materialdicke entwickeln können. In der Bemessungstabelle von EN 1993-1-1 betragen die Nennwerte für Werkstoffe bis 16 mm jeweils 235, 275, 355, 420, 450 und 460 MPa. Der zulässige Bemessungswert nimmt in den größeren Dickenbereichen ab. Beispielsweise betragen die häufig verwendeten Werte für Dicken über 16 mm bis einschließlich 40 mm ungefähr 225 MPa für S235, 265 MPa für S275, 345 MPa für S355, 400 MPa für S420, 430 MPa für S450 und 440 MPa für S460. Der genaue Wert muss der maßgebenden Tabelle und Werkstoffnorm entnommen werden und darf nicht durch Interpolation abgeleitet werden. Die Zugfestigkeit ist eine eigenständige Anforderung. Repräsentative Mindest- bis Höchstbereiche, die mit diesen Güten verbunden sind, umfassen etwa 360–510 MPa für S235, 370–530 MPa für S275, 470–630 MPa für S355, 520–680 MPa für S420, 550–720 MPa für S450 und 540–720 MPa für S460, jeweils abhängig von Produktart, Dicke und Lieferzustand. Die Bereiche überschneiden sich. S460 wird nicht einfach dadurch definiert, dass seine Zugfestigkeit 105 MPa höher als diejenige von S355 ist, und ein Prüfergebnis nahe dem oberen Ende des Bereichs von S355 macht diesen Werkstoff nicht zu S460. Auch Nachsetzzeichen enthalten Informationen. Bezeichnungen wie S355JR, S355J0 und S355J2 umfassen Anforderungen an die Kerbschlagzähigkeit, die mit Prüftemperatur und aufgenommener Energie verbunden sind. Bezeichnungen wie S355N oder S355M kennzeichnen Lieferzustände innerhalb der Normenreihe EN 10025. Eine Bezeichnung ohne Nachsetzzeichen kann daher Informationen auslassen, die zur Unterscheidung von Zähigkeit, Herstellungsweg und Übereinstimmung mit der Spezifikation erforderlich sind. Die chemische Zusammensetzung bleibt wichtig, erklärt jedoch nicht die gesamte Tabelle. ASTM A400, *Standard Practice for Steel Bars, Selection Guide, Composition, and Mechanical Properties*, ordnet die Auswahl nach Güte, chemischer Zusammensetzung, Verarbeitungszustand, Querschnittsgröße und angestrebter Mindeststreckgrenze. Diese Struktur veranschaulicht den zentralen Punkt: Zusammensetzung und Festigkeit stehen miteinander in Beziehung, sind jedoch keine austauschbaren Merkmale. ASM International führt aus, dass die Eigenschaften von Kohlenstoff- und legierten Stählen aus dem Zusammenwirken von chemischer Zusammensetzung, Verarbeitung und Mikrostruktur entstehen. Kohlenstoffgehalt, Mangan, Silizium, Legierungszusätze, Kornfeinung, Walzgeschichte, Abkühlung und thermische Zyklen beim Schweißen können das angegebene Ergebnis allesamt beeinflussen. ### Werkstoffeigenschaften gegenüber Bemessungswiderstand Eine Werkstoffeigenschaft ist ein für den Stahl gemessenes oder festgelegtes Merkmal. Streckgrenze, Zugfestigkeit, Bruchdehnung, Kerbschlagarbeit und Grenzwerte der chemischen Zusammensetzung gehören zu dieser Kategorie. Ein Bemessungswiderstand wird aus diesen Eigenschaften berechnet, nachdem die Bemessungsnorm Sicherheitsbeiwerte, Regeln für Querschnitte, Knickmodelle, Stabilitätsgrenzen und weitere Bedingungen angewendet hat. Für einen Querschnitt unter Zugbeanspruchung kann ein vereinfachter Ausdruck nach Eurocode den plastischen Widerstand verwenden: Npl,Rd=A⁢fyγM0, wobei A die maßgebende Fläche, fy die von der Dicke abhängige Streckgrenze und γM0 der im Nationalen Anhang festgelegte Teilsicherheitsbeiwert ist. Dies ist kein Ergebnis einer Zugprüfung. Es handelt sich um einen Widerstand, der einem bestimmten Versagensmodell nach einer bestimmten Bemessungsnorm zugeordnet ist. Druck und Biegung erfordern zusätzliche Nachweise. Die lokale Schlankheit von Blechen kann verhindern, dass die gesamte Bruttofläche den plastischen Widerstand erreicht. Beim Biegeknicken von Bauteilen wird ein Abminderungsbeiwert eingeführt, der auf der Schlankheit und der Knickkurve beruht. Biegedrillknicken kann bei einem Träger maßgebend werden, selbst wenn die Streckgrenze des Stahls hoch ist. Für geschweißte Verbindungen können gesonderte Nachweise für Schweißgut, Wärmeeinflusszonen, Nettoquerschnitte und Ausführungsqualität erforderlich sein. Diese Unterscheidung erklärt auch, warum eine höhere Güte nicht automatisch proportionale Erhöhungen jeder Bemessungskapazität erlaubt. Bei einer durch Knicken nach Euler-artigem Modell bestimmten Stütze kann der Wechsel von S355 zu S460 nur einen geringen Vorteil bringen, wenn weiterhin die geometrische Schlankheit maßgebend ist. Eine Verbindung, deren Tragfähigkeit durch die Nettofläche im Bereich der Schraubenlöcher oder durch Blockausreißen bestimmt wird, profitiert möglicherweise nicht im gleichen Verhältnis wie ein auf Fließen beanspruchter Bruttoquerschnitt. Der Bemessungswiderstand gehört zum Bauteil und zum Versagensmodus, nicht allein zum Gütezeichen. ### EN 1993-1-1 und der Kontext der Produktnormen EN 1993-1-1 enthält allgemeine Regeln für die Bemessung von Stahltragwerken und gibt in Abschnitt 3.2.6 nominelle Werkstoffeigenschaften für häufig verwendete Baustahlgüten an. Die Norm ersetzt jedoch nicht die Produktnorm, die Herstellung, chemische Zusammensetzung, Toleranzen, Prüfungen, Lieferzustand und Zertifizierung regelt. Für Bauprodukte aus Stahl ist die Normenreihe EN 10025 von zentraler Bedeutung. EN 10025-2 behandelt unlegierte Baustähle; EN 10025-3 normalgeglühte oder normalisierend gewalzte, schweißgeeignete [Feinkornbaustähle](/de/kategorien/feinkornbaustähle "Feinkornbaustähle"); EN 10025-4 thermomechanisch gewalzte, schweißgeeignete Feinkornbaustähle; weitere Produktnormen regeln Hohlprofile, kaltgeformte Erzeugnisse und nichtrostende Baustähle. Die Bezeichnung muss zusammen mit der Produktform und der Norm gelesen werden. SteelConstruction.info spiegelt diese Struktur wider, indem die europäischen Baustahlgüten mit den Normen verknüpft werden, die ihre chemischen und mechanischen Anforderungen regeln. Eine Chemietabelle mit Angaben zu Kohlenstoff, Mangan, Phosphor, Schwefel, Silizium, Chrom, Nickel oder Molybdän ist daher kein Ersatz für eine Tabelle der mechanischen Eigenschaften. Ebenso wenig ist eine Tabelle der mechanischen Eigenschaften eine vollständige Beschaffungsspezifikation. AISC macht dieselbe Unterscheidung in seiner Erörterung der ASTM-Spezifikationen für Baustähle: Anforderungen an Profile und Bleche enthalten im Allgemeinen sowohl Vorgaben zur chemischen Zusammensetzung als auch zu den mechanischen Eigenschaften. ASTM-Normen trennen außerdem Kohlenstoffstähle, Baustähle, nichtrostende Stähle, ferritische Stähle, austenitische Stähle und legierte Stähle in Spezifikationen mit unterschiedlichen Prüf- und Abnahmeregeln. Referenztabellen des Nickel Institute, von SSINA, Engineering ToolBox und vergleichenden Handbüchern zu Stahlnormen können dabei helfen, Güten verschiedener Systeme zu ordnen. Ihre Angaben können jedoch repräsentativ, verkürzt oder vergleichend sein und nicht die maßgebenden Grenzwerte darstellen. Maßgebend ist das angeführte Produktnormdokument in der angeführten Ausgabe für das angeführte Produkt und die angeführte Dicke. Auf dieser Ebene wird S355 zu einem spezifizierten Werkstoff und bleibt nicht lediglich eine Bezeichnung ohne Bezug zu seinem Herstellungs- und Bemessungskontext. ## ASTM A400 als Modell für Auswahl und Interpretation ASTM A400, *Standardverfahren für Stahlstäbe: Auswahlleitfaden, Zusammensetzung und Mechanische Eigenschaften*, ist ein nützliches Modell, weil es eine Stahlsorte nicht als in sich geschlossene Werkstoffidentität behandelt. Seine Tabellen verknüpfen mehrere Bedingungen, die in populären Stahltabellen häufig getrennt oder gar nicht angegeben werden: Sortenbezeichnung, chemische Zusammensetzung, Verarbeitungszustand, Querschnittsgröße und gewünschte Mindeststreckgrenze. Diese Struktur ist wichtig. Eine Tabelle zur chemischen Zusammensetzung beantwortet eine Frage: Welche Elemente sind für die Stahlsorte festgelegt und innerhalb welcher Grenzwerte? Eine Tabelle zu den mechanischen Eigenschaften beantwortet eine andere: Welche Festigkeit, Härte, Duktilität oder Zähigkeit ist unter den angegebenen Prüf- und Produktbedingungen erforderlich? ASTM A400 stellt diese Fragen neben das Auswahlproblem, hebt jedoch die Unterschiede zwischen ihnen nicht auf. AISI- oder ASTM-Sortenbezeichnungen können das Auswahlfeld eingrenzen, ohne jede Anforderung zu bestimmen, die für einen gelieferten Stab maßgeblich ist. Die zutreffende Produktspezifikation bleibt maßgebend. Das gilt ebenso für den angegebenen Größenbereich, die Wärmebehandlung, die Oberflächenbearbeitung, die Entnahmestelle, die Prüfrichtung und die Annahmekriterien. Daher kann dieselbe nominale Stahlsorte unterschiedliche zulässige Eigenschaften aufweisen, wenn sich die Produktform oder die Querschnittsgröße ändert. ### Auswahl der Stahlsorte anhand der erforderlichen Streckgrenze Die Streckgrenze sollte als Auswahlkriterium und nicht als Zahl behandelt werden, die aus einer allgemeinen Sortentabelle übernommen wird. ASTM A400 ordnet mögliche Stahlstäbe nach der gewünschten Mindeststreckgrenze und zeigt zugleich die chemische Zusammensetzung und die mit diesen Kandidaten verbundenen Verarbeitungswege. Dies ist aussagekräftiger, als Stahlsorten ohne Erläuterung der Ermittlung der Werte von „niedriger Festigkeit“ bis „hoher Festigkeit“ zu ordnen. Eine erforderliche Mindeststreckgrenze legt zunächst eine Leistungsschwelle fest. Sie bestimmt jedoch nicht allein die Stahlsorte. Mehrere Stahlsorten können diese Schwelle erfüllen, sich aber hinsichtlich Kohlenstoff, Mangan, Chrom, Nickel, Molybdän oder anderer Legierungselemente unterscheiden. Diese Unterschiede beeinflussen die Härtbarkeit, die Schweißbarkeit, das Ansprechverhalten auf eine Wärmebehandlung, die Eignung für bestimmte Querschnittsgrößen und mitunter die Zähigkeit. Das *Metals Handbook* von ASM International führt die Eigenschaften von Kohlenstoff- und legierten Stählen auf die kombinierten Wirkungen von chemischer Zusammensetzung, Verarbeitung und Mikrostruktur zurück. Die chemische Zusammensetzung ist eine Ursache von Eigenschaften, aber kein Ersatz für eine Eigenschaftsanforderung. Diese Unterscheidung wird in Referenzen für Baustähle sichtbar. Bemessungstabellen nach Eurocode 3 kennzeichnen S235, S275, S355, S420, S450 und S460 mit Bemessungskennwerten für Werkstoffe gemäß EN 1993-1-1, Abschnitt 3.2.6. Diese Bemessungswerte gehören zu jenem Bemessungsrahmen; sie dürfen nicht automatisch auf eine ASTM-Stabsorte übertragen werden, nur weil eine Tabelle ähnliche Streckgrenzen ausweist. „S355“ ist eine EN-Bezeichnung mit einem bestimmten Produkt- und Normenkontext. Sie ist keine universelle chemische oder mechanische Identität, die jeder in ihrer Nähe aufgeführten Stahlsorte gleichkommt. Eine Auswahltabelle kann einen Zielkonflikt zwischen Streckgrenze und anderen Anforderungen sichtbar machen. Eine Festigkeitssteigerung durch Legieren oder Wärmebehandlung kann die Dehnung, die Zerspanbarkeit, die Anforderungen an das Schweißverfahren oder das Verhalten bei tiefen Temperaturen verändern. Eine Stahlsorte, die in einem kleinen vergüteten Stab eine Mindeststreckgrenze von 690 MPa erreicht, muss diesen Wert in einem wesentlich größeren Querschnitt nicht ebenfalls erreichen und ist möglicherweise nicht mit einem normalgeglühten Produkt gleicher nominaler Bezeichnung austauschbar. Auch der angegebene Streckgrenzenwert benötigt eine Prüfgrundlage. Die spezifizierte Mindeststreckgrenze kann je nach Norm anhand einer ausgeprägten Streckgrenze oder anhand eines festgelegten Dehngrenzenverfahrens bestimmt werden. Messlänge, Probenorientierung und Entnahmestelle können das angegebene Ergebnis beeinflussen. Eine Tabelle, die lediglich „Streckgrenze“ angibt, ohne diese Einzelheiten zu nennen, ist unvollständig, selbst wenn ihr Zahlenwert korrekt übernommen wurde. ### Verarbeitungszustand und Querschnittsgröße Die Verarbeitung bildet die Verbindung zwischen chemischer Zusammensetzung und mechanischen Eigenschaften. Warmwalzen, Normalglühen, Weichglühen, Abschrecken und Anlassen, Kaltfertigbearbeitung sowie Spannungsarmglühen erzeugen aus derselben Schmelzchemie unterschiedliche Mikrostrukturen. Auch die Abkühlgeschwindigkeit ist von Bedeutung. Ein kleiner Stab gibt Wärme schneller ab als ein großer Stab und kann daher während der Abkühlung eine andere Umwandlungsstruktur entwickeln. Das Innere eines schweren Querschnitts kann sich so langsam abkühlen, dass es weicher bleibt als die Oberfläche oder ein anderes Wärmebehandlungsschema erfordert. ASTM A400 setzt dies praktisch um, indem die Auswahl mit dem Verarbeitungszustand und der Querschnittsgröße verknüpft wird, anstatt einen einzigen Festigkeitswert für eine gesamte Stahlsorte anzugeben. Eine Tabelle für Stäbe kann warmgewalztes Material von vergütetem Material unterscheiden oder Durchmesserbereiche trennen, bevor Mindeststreckgrenzen zugewiesen werden. Der Grund dafür ist metallurgischer und nicht redaktioneller Natur. Der Kohlenstoff- und Legierungsgehalt beeinflusst die Härtbarkeit; Härtbarkeit bedeutet jedoch nicht, dass jede Stelle jedes Querschnitts dieselbe Härte oder Festigkeit erreicht. Dicke und Durchmesser können außerdem den maßgeblichen Mindestwert verändern. Produktspezifikationen teilen mechanische Anforderungen häufig nach der Größe auf, weil größere Querschnitte schwieriger gleichmäßig umzuwandeln sind und in ihrem Kern geringere Eigenschaften aufweisen können. Eine Tabelle zur chemischen Zusammensetzung kann diese Einschränkung nicht erkennen lassen. Ebenso kann eine Tabelle zu mechanischen Eigenschaften nicht richtig gelesen werden, wenn ihre Größenspalte ignoriert wird. Die Produktspezifikation legt die tatsächliche Annahmeforderung fest. ASTM A400 ist ein Auswahlverfahren, während eine ASTM-Produktspezifikation die Anforderungen für ein bestimmtes Produkt definiert. ASTM-Normen behandeln chemische, mechanische, metallurgische und weitere Werkstoffanforderungen für Kohlenstoffstähle, Baustähle, nichtrostende, ferritische, austenitische und legierte Stähle. Auch AISC erläutert, dass ASTM-Spezifikationen für Profile und Bleche aus Baustahl im Allgemeinen sowohl Anforderungen an die chemische Zusammensetzung als auch an die mechanischen Eigenschaften enthalten. Die genaue Spezifikation, ihre Fassung, zusätzliche Anforderungen und die Bestellbezeichnung müssen daher jeden Tabelleneintrag begleiten, der für technische Entscheidungen verwendet wird. Referenzen zu nichtrostenden Stählen zeigen dieselbe Trennung. Tabellen der SSINA geben die Zusammensetzung in Massenprozent sowie spezifizierte mechanische Eigenschaften für austenitische nichtrostende Stahlsorten an, die unter ASTM-Produktspezifikationen fallen. Das Nickel Institute stellt chemische, mechanische, physikalische und spezifikationsbezogene Daten als getrennte Informationsklassen dar. Diese Formate sind gerade deshalb nützlich, weil sie nicht den Eindruck erwecken, ein Nickel-, Chrom- oder Kohlenstoffanteil allein könne das vollständige Betriebsverhalten vorhersagen. ### Einen Auswahlleitfaden verwenden, ohne ihn falsch anzuwenden Ein Auswahlleitfaden kann Kandidaten ordnen, verdeutlichen, warum zwei Stahlsorten nicht austauschbar sind, und zeigen, an welchen Stellen die Festigkeit vom Verarbeitungszustand oder von der Querschnittsgröße abhängt. Er kann Ingenieuren dabei helfen, von einer erforderlichen Mindeststreckgrenze zu einer Auswahlliste plausibler Stahlsorten überzugehen und anschließend chemische Zusammensetzung, Härtbarkeit, Duktilität und Behandlungszustand zu vergleichen. Gleichzeitig warnt er vor einer falschen Gleichsetzung. Das *Handbook of Comparative World Steel Standards* führt aus diesem Grund vergleichende Tabellen der chemischen Zusammensetzung getrennt von vergleichenden Tabellen der mechanischen Eigenschaften: Eine Übereinstimmung der Bezeichnungen beweist keine Gleichwertigkeit der Spezifikationen. Ein Leitfaden kann die maßgebliche Produktspezifikation nicht ersetzen. Er kann weder eine Schmelze zertifizieren noch einen Werksprüfbericht bestätigen, die tatsächlichen Eigenschaften eines ungeprüften Bauteils feststellen oder die Leistung außerhalb der in seiner Quelle angegebenen Größe, seines Zustands, seiner Orientierung, seiner Temperatur und seines Prüfverfahrens garantieren. Repräsentative Vergleichstabellen, etwa die Aufstellungen von Engineering ToolBox zu Kohlenstoff, Chrom, Mangan, Molybdän, Nickel, Phosphor, Schwefel und Silizium, sind zur Orientierung nützlich, setzen jedoch keine verbindlichen Grenzwerte außer Kraft. Dieselbe Vorsicht gilt für Handbücher, Lieferantentabellen und sortenübergreifende Listen verschiedener Normen. #### Zuverlässiger Ablauf für Tabellen Produktform und Norm festlegen; geforderte Eigenschaften angeben; Größe und Verarbeitungszustand bestimmen; chemische Zusammensetzung und zusätzliche Anforderungen prüfen; Richtung, Temperatur und Prüfverfahren abgleichen; anschließend das gelieferte Material anhand von Zertifizierung und Prüfungen überprüfen. Die richtige Vorgehensweise ist daher einfach, aber strikt: Zuerst die Produktform und die Norm festlegen, anschließend die erforderlichen Mindestwerte der Eigenschaften angeben, die zulässige Größe und den Verarbeitungszustand bestimmen, die chemische Zusammensetzung und zusätzlichen Anforderungen prüfen und danach das gelieferte Material anhand der zutreffenden Zertifikate und Prüfungen verifizieren. ASTM A400 unterstützt den Auswahlschritt. Die Norm übernimmt für den Anwender jedoch nicht die Schritte der Spezifikation, Herstellung oder Annahme. ## Vergleich von Güteklassen nach ASTM, EN und anderen Systemen Eine Güteklassenbezeichnung ist ein Ausgangspunkt, keine Werkstoffidentität. ASTM, EN, JIS, GB, ISO und andere Systeme vergeben Bezeichnungen innerhalb unterschiedlicher Produktnormen. Diese Normen können die Chemische Zusammensetzung, Festigkeit, Zähigkeit, Wärmebehandlung, Abmessungen, Prüfungen und zulässigen Herstellungsverfahren festlegen. Daher können „S355“, „A572 Grade 50“ und „AISI 1045“ nicht allein deshalb als austauschbare Bezeichnungen behandelt werden, weil eine Vergleichstabelle sie in derselben Zeile aufführt. Das *Handbook of Comparative World Steel Standards* macht diese Unterscheidung praktisch nutzbar: Seine Vergleichstabellen für Knet- und Gusslegierungsstähle trennen die Chemischen Zusammensetzungen von den Mechanischen Eigenschaften. Diese Trennung ist nicht lediglich eine redaktionelle Entscheidung. Die Chemie beschreibt Grenzwerte für Elemente wie Kohlenstoff, Mangan, Chrom, Nickel, Phosphor und Schwefel; eine Tabelle der Mechanischen Eigenschaften gibt Ergebnisse unter festgelegten Verarbeitungs- und Prüfbedingungen wieder. Dies sind miteinander verbundene Datensätze, aber sie sind nicht gegenseitig ersetzbar. Eine ähnliche chemische Zusammensetzung zweier Bezeichnungen beweist weder identische Produktnormen noch identische Verarbeitungsregeln, Zähigkeitsanforderungen oder mechanische Mindestwerte. Strong evidence ### Chemische Ähnlichkeit ist keine Gleichwertigkeit der Spezifikation Eine Tabelle der Chemischen Zusammensetzung kann zeigen, dass zwei Güten in einem ähnlichen Zusammensetzungsbereich liegen. Sie kann jedoch für sich genommen nicht belegen, dass die Güten dieselbe Produktspezifikation erfüllen oder sich im Einsatz gleich verhalten. Betrachten wir Kohlenstoff- und niedriglegierte Baustähle. ASTM A572/A572M Grade 50 und EN 10025-2 S355 werden häufig verglichen, weil ihre nominalen Mindeststreckgrenzen bei einigen Produktformen und Dicken in einem ähnlichen Bereich liegen. Ihre Spezifikationssysteme unterscheiden sich dennoch hinsichtlich der Chemischen Grenzwerte, Produktkategorien, Zähigkeitsbezeichnungen, Lieferanforderungen, Maßregeln und Prüfbestimmungen. Eine Tabelle, die lediglich Kohlenstoff, Mangan, Phosphor und Schwefel aufführt, verdeckt diese Unterschiede. Dasselbe Problem tritt bei nichtrostendem Stahl auf. „304“ kann sich auf eine AISI-Bezeichnung, eine ASTM-Produktgüte wie Type 304 nach einer bestimmten Produktspezifikation oder eine europäische Bezeichnung wie 1.4301 im Zusammenhang mit X5CrNi18-10 beziehen. Diese Verweise überschneiden sich im allgemeinen Sprachgebrauch, doch die maßgeblichen Anforderungen hängen von der Produktnorm ab. SSINA trennt Tabellen der Zusammensetzung in Gewichtsprozent von den festgelegten Mechanischen Eigenschaften für austenitische nichtrostende Stahlgüten, die durch ASTM-Produktspezifikationen erfasst werden. Dieses Format verhindert richtigerweise, dass ein Zusammensetzungsbereich mit einer vollständigen Lieferanforderung verwechselt wird. ASTM A400, *Standard Practice for Steel Bars, Selection Guide, Composition, and Mechanical Properties*, ist eine nützliche Warnung vor vereinfachten Güteklassentabellen. Die Norm enthält eine Auswahlhilfe nach Güte, Zusammensetzung, Verarbeitungszustand, Querschnittsgröße und gewünschter Mindeststreckgrenze. Eine Stabbezeichnung hat ohne diese begleitenden Variablen nicht dieselbe Bedeutung. Kaltziehen, Glühen, Normalisieren, Härten und Anlassen oder Warmwalzen können bei chemisch eng verwandten Werkstoffen zu erheblich unterschiedlichen Festigkeiten und Dehnungen führen. Die Darstellung von Kohlenstoff- und legierten Stählen durch ASM nennt den metallurgischen Grund dafür: Die Eigenschaften ergeben sich aus dem kombinierten Einfluss von Chemischer Zusammensetzung, Verarbeitung und Mikrostruktur. Der Kohlenstoffgehalt kann Härte und Härtbarkeit beeinflussen, bestimmt jedoch nicht eindeutig Streckgrenze, Kerbschlagzähigkeit, Ermüdungsfestigkeit, Bruchdehnung oder Eigenspannung. Korngröße, Abkühlgeschwindigkeit, Umwandlungsprodukte, Anlassen, Einschlussgehalt und vorausgegangene Verformung sind ebenfalls von Bedeutung. Chemische Vergleiche bleiben nützlich. Sie können offensichtliche Abweichungen erkennen, aufzeigen, ob es sich um einen kohlenstoffarmen oder chromhaltigen Stahl handelt, und nach Elementen suchen, die Schweißbarkeit oder Korrosionsbeständigkeit beeinflussen. Sie sollten jedoch in einer Tabelle der Chemischen Zusammensetzung verbleiben, wobei die jeweils anzuwendende Produktnorm und Ausgabe neben jeder Güte angegeben werden. Ein repräsentativer Vergleich, wie ihn beispielsweise Engineering ToolBox veröffentlicht, stellt keinen maßgeblichen Spezifikationsgrenzwert dar. ### Vergleich der Mechanischen Eigenschaften unter übereinstimmenden Bedingungen Mechanische Werte werden erst vergleichbar, wenn die Prüf- und Lieferbedingungen aufeinander abgestimmt wurden. Mindestens müssen Produktform, maßgebliche Norm und Ausgabe, Lieferzustand, Dicke oder Querschnittsgröße, Prüfrichtung, Prüftemperatur, Prüfverfahren und geforderte Eigenschaftsart erfasst werden. An erster Stelle steht die Produktform. Für Blech, warmgewalzten Stabstahl, Draht, Rohr, Schmiedestücke und Profile können unterschiedliche Normen gelten, selbst wenn eine Bezeichnung ähnlich erscheint. ASTM A36/A36M für Kohlenstoffbaustahl, ASTM A29/A29M für warmgeformte legierte und unlegierte Stähle in Stabform sowie ASTM A276/A276M für Stäbe aus nichtrostendem Stahl sind keine austauschbaren Dokumente. Ihre Tabellen der Mechanischen Eigenschaften beziehen sich auf unterschiedliche Produkte und können unterschiedliche Bedingungen für Probenahme oder Wärmebehandlung festlegen. Dicke und Querschnittsgröße können den geforderten Mindestwert verändern. In Tabellen für EN-Baustähle ist die Streckgrenzenanforderung für Güten wie S235, S275, S355, S420, S450 und S460 gemäß den geltenden Produkt- und Bemessungsbestimmungen an Dickenbereiche gebunden. Eurocode 3, EN 1993-1-1, Abschnitt 3.2.6, gibt anschließend Bemessungswerte der Werkstoffe für Baustahl an; diese Bemessungswerte sind nicht einfach aus einer generischen Gütenklassentabelle übernommene Ergebnisse von Zugversuchen. Ein bei Raumtemperatur in Längsrichtung geprüftes Blech ist nicht automatisch mit einem dicken Querschnitt vergleichbar, der quer zur Walzrichtung geprüft wurde, oder mit einem Wert, der für die Bemessung bei erhöhter Temperatur angepasst wurde. Auch der Lieferzustand muss angegeben werden. „Normalisiert“, „thermomechanisch gewalzt“, „vergütet“, „geglüht“ und „walzblank“ beschreiben unterschiedliche metallurgische Zustände. ASTM- und EN-Normen können derselben übergeordneten Gütenfamilie unterschiedliche Nachsetzzeichen, Klassen oder Zustandsanforderungen zuordnen. Eine für einen vergüteten Stabstahl angegebene Mindestzugfestigkeit kann nicht zur Darstellung eines geglühten Stabstahls verwendet werden, nur weil beide dieselbe nominale Legierungsbezeichnung tragen. Das Prüfverfahren beeinflusst den angegebenen Wert. Die Streckgrenze kann entweder eine ausgeprägte Streckgrenze oder eine 0,2-%-Dehngrenze bedeuten. Die Bruchdehnung hängt von Messlänge und Probengeometrie ab. Die Charpy-Kerbschlagarbeit hängt von Kerbausrichtung, Prüftemperatur, Probengröße und Berichtsregeln ab. Auch die Härteumwertung ist an Bedingungen geknüpft; ein umgerechneter Rockwell-, Brinell- oder Vickers-Wert ist ohne Berücksichtigung der geltenden Umrechnungsnorm nicht einem direkt ermittelten Prüfwert gleichwertig. #### Prüfliste für den Gütevergleich 1. **1** Produktform und genaue Produktspezifikation bestimmen. 2. **2** Maßgebliche Norm, Ausgabe, Güte, Klasse, Typ und zusätzliche Anforderungen erfassen. 3. **3** Grenzwerte der chemischen Zusammensetzung aus dem maßgeblichen Dokument entnehmen. 4. **4** Lieferzustand, Größe, Dicke, Durchmesser, Wanddicke oder Querschnittsgröße erfassen. 5. **5** Prüfrichtung, Probengeometrie, Temperatur und Verfahren abgleichen. 6. **6** Dieselbe mechanische Anforderung mit derselben mechanischen Anforderung vergleichen. 7. **7** Schweißbarkeit, Zähigkeit, Korrosion, Ermüdung und Maßanforderungen getrennt prüfen. 8. **8** Bestätigen, dass das vorgesehene Bemessungsregelwerk den vorgeschlagenen Werkstoff anerkennt. Ein belastbarer Vergleichsablauf ist daher schrittweise durchzuführen: 1\. Produktform und genaue Produktspezifikation bestimmen. 2. Maßgebliche Norm, Ausgabe, Güte, Klasse, Typ und zusätzliche Anforderungen erfassen. 3. Die Chemischen Grenzwerte dem betreffenden Dokument entnehmen, nicht einer allgemeinen Bezeichnungstabelle. 4. Lieferzustand, Wärmebehandlung, Dicke, Durchmesser, Wanddicke oder Querschnittsgröße erfassen. 5. Prüfrichtung, Probengeometrie, Prüftemperatur und Prüfverfahren aufeinander abstimmen. 6. Dieselbe Mechanische Anforderung vergleichen – Streckgrenze mit Streckgrenze, Zugfestigkeit mit Zugfestigkeit und Kerbschlagarbeit mit Kerbschlagarbeit. 7. Schweißbarkeit, Zähigkeit, Korrosion, Ermüdung und Maßanforderungen gesondert prüfen. 8. Bestätigen, dass der vorgesehene Bemessungscode den vorgeschlagenen Werkstoff anerkennt. Die Tabellen des Nickel Institute veranschaulichen diese disziplinierte Gliederung, indem sie Chemische, Mechanische und Physikalische Daten sowie Spezifikationsdaten voneinander trennen. Eine ähnliche Struktur sollte für Stahlreferenzen verwendet werden: die Chemie in einer Tabelle, die Mechanischen Anforderungen in einer weiteren und die Qualifikationshinweise neben beiden. ### Grenzen von Querverweistabellen Querverweistabellen sind Hilfsmittel für eine Vorauswahl. Sie sind nützlich, um mögliche Güten zu finden, Werkstofffamilien mit ähnlichem Legierungsgehalt zu erkennen und Normen zu ermitteln, die einer weiteren Prüfung bedürfen. Sie erlauben jedoch keine Eins-zu-eins-Substitution. Eine Tabelle kann mehrere Ausgaben zu einer einzigen Zeile zusammenfassen, die Produktform weglassen, eine typische Zusammensetzung statt eines Höchstgrenzwerts angeben oder einen Mechanischen Wert aus einem anderen Dickenbereich darstellen. Sie kann außerdem eine nationale Bezeichnung mit einer Produktspezifikation verwechseln. „AISI 1045“ bezeichnet beispielsweise eine allgemein anerkannte Zusammensetzung eines Kohlenstoffstahls, legt jedoch für sich genommen nicht die Anforderungen an einen bestimmten Stab, ein Blech, ein Schmiedestück, einen Wärmebehandlungszustand oder eine bestimmte Konstruktionsanwendung fest. Die richtige Schlussfolgerung aus einem Querverweis ist daher bedingt: Die aufgeführte Güte kann unter einer genannten Norm und einem genannten Zustand ein Kandidat für eine technische Prüfung sein. Eine Substitution erfordert die Überprüfung anhand der Werkstoffspezifikation, des Abnahmeprüfzeugnisses, des Bemessungscodes, des Fertigungsverfahrens und der Einsatzanforderungen. Eine ähnliche Chemie ist ein Hinweis auf Nähe, aber kein Beweis für Gleichwertigkeit. Weder eine gemeinsame Zahl noch ein vertrauter Name kann diese Überprüfung ersetzen. ## Prüfung, Probenahme und die Bedeutung eines gemeldeten Werts Ein Stahltisch gibt eine Eigenschaft nicht isoliert an. Er gibt das Ergebnis einer festgelegten chemischen Analyse oder mechanischen Prüfung an, die an einer ausgewählten Probe unter angegebenen Bedingungen durchgeführt und anhand einer Annahmeregel bewertet wurde. Wird eines dieser Elemente entfernt, kann sich die Bedeutung der Zahl ändern. Daher kann eine Gütebezeichnung keine vollständige Werkstoffidentität darstellen. ASTM A400, *Standard Practice for Steel Bars, Selection Guide, Composition, and Mechanical Properties*, ordnet Informationen zu Stäben nach Güte, chemischer Zusammensetzung, Verarbeitungszustand, Querschnittsgröße und gewünschter Mindeststreckgrenze. Seine Struktur macht die Einschränkung deutlich: Für dieselbe nominelle Güte kann eine andere Auslegung erforderlich sein, wenn sich Produktform, Größe, Wärmebehandlung oder maßgebende Spezifikation ändert. ### Schmelzanalyse und Produktanalyse Eine Schmelz- oder Pfannenanalyse beschreibt die chemische Zusammensetzung des flüssigen Stahls, der durch eine bestimmte Schmelze repräsentiert wird. Der Hersteller entnimmt die Probe normalerweise während der Stahlerzeugung, bevor das Material zu Blöcken oder Stranggussprodukten vergossen wird. Die angegebenen Werte sollen diese Schmelze als Ganzes repräsentieren. Sie sind nicht notwendigerweise eine direkte Messung an der fertigen Platte, dem Stab, Schmiedestück oder Rohr. Eine Produktanalyse wird an Material durchgeführt, das dem hergestellten Produkt entnommen wurde. Sie kann daher die Probenahmestelle, die Entmischung während der Erstarrung, den Oberflächenzustand, die Bearbeitung und örtliche chemische Schwankungen widerspiegeln. Ein Grenzwert der Produktanalyse kann sich von einem Grenzwert der Pfannenanalyse unterscheiden, weil die beiden Analysen unterschiedliche Fragen beantworten: Welche Zusammensetzung wurde im Ofen erzeugt, und welche Zusammensetzung liegt im gelieferten Produkt an der beprobten Stelle vor? Diese Unterscheidung ist insbesondere bei Elementen mit engen Grenzwerten von Bedeutung. Kohlenstoff, Schwefel, Phosphor, Stickstoff und Legierungselemente wie Chrom, Nickel, Molybdän und Vanadium können mit mehreren Dezimalstellen angegeben werden; die dargestellte Präzision garantiert jedoch keine entsprechende Genauigkeit. Ein Ergebnis von 0,018 % Schwefel bei einem Grenzwert von 0,020 % hängt weiterhin vom Analyseverfahren, der Kalibrierung, der Probenvorbereitung und der in der maßgebenden Norm festgelegten Rundungsregel ab. Eine Zusammensetzungstabelle kann für nichtrostenden Stahl 304 einen einzelnen repräsentativen Wert, etwa einen ungefähren Chrom- oder Nickelgehalt, ausweisen. SSINA stellt dagegen Massenprozentbereiche der Zusammensetzung und festgelegte mechanische Eigenschaften für austenitische nichtrostende Stahlsorten dar, die durch ASTM-Produktspezifikationen abgedeckt sind. Letztere sind Anforderungen einer Spezifikation; Erstere können einen nützlichen Vergleich darstellen. Sie dürfen nicht als austauschbar betrachtet werden. Dieselbe Vorsicht gilt für Vergleichstabellen, in denen UNS-, EN-, JIS- und ASTM-Bezeichnungen in nebeneinanderstehenden Spalten aufgeführt sind. Das *Handbook of Comparative World Steel Standards* trennt Vergleichstabellen für chemische Zusammensetzungen von solchen für mechanische Eigenschaften, weil chemische Ähnlichkeit keine identischen Anforderungen an Verarbeitung, Produktformen, Prüfverfahren oder Annahmekriterien begründet. „Äquivalent“ ist häufig eine Kurzform für einen begrenzten Vergleich und kein Beweis dafür, dass ein Werkstoff unter jeder Norm durch einen anderen ersetzt werden kann. Ein Höchstwert ist eine obere Grenze. Ein Mindestwert ist eine untere Grenze. Ein Bereich besitzt beide Grenzen. Eine angegebene nominelle oder typische Zusammensetzung kann die erwartete Praxis beschreiben, ohne einen zulässigen Annahmebereich festzulegen. Diese Kategorien müssen in einer Tabelle getrennt bleiben. ### Bedingungen für Zug- und Härteprüfungen Mechanische Eigenschaften hängen noch stärker von der Prüfdefinition ab als Werte der chemischen Zusammensetzung. Zugfestigkeit, Streckgrenze, Bruchdehnung, Brucheinschnürung und Härte beschreiben das Verhalten einer bestimmten Probe unter einem bestimmten Verfahren. Sie stellen keine festen Konstanten dar, die jedes Stück mit derselben Gütebezeichnung besitzt. An erster Stelle steht die Probenahmestelle. Eine Probe kann in einem vorgeschriebenen Abstand unterhalb der Oberfläche, aus der Mitte eines Stabs, über die Dicke einer Platte oder von einem festgelegten Ende eines Produkts entnommen werden. Eine Oberflächenprobe kann andere Eigenschaften aufweisen als eine Probe aus der Mitte, weil Abkühlgeschwindigkeit, Entmischung, Entkohlung und spätere Wärmebehandlung über den Querschnitt variieren. Bei einem Walzerzeugnis kann die Prüfstelle außerdem bestimmen, ob die Probe den Kopf, den Körper oder das Ende einer Platte oder eines Stabs repräsentiert. Die Orientierung verändert das Ergebnis. Eine Längsprobe ist in der Hauptwalz- oder Ziehrichtung ausgerichtet; eine Querprobe wird quer dazu entnommen. Durch das Walzen werden Körner und Einschlüsse verlängert, während Schmieden und Ziehen die Mikrostruktur auf andere Weise verändern. Folglich sind Längsdehnung, Querstreckgrenze und Duktilität in Dickenrichtung keine unterschiedlichen Bezeichnungen für eine einzige universelle Eigenschaft. Auch die Messlänge ist von Bedeutung. Eine über eine kurze Messlänge bestimmte Dehnung ist nicht unmittelbar mit einer über eine längere Messlänge bestimmten Dehnung vergleichbar, selbst wenn beide Werte als Prozentsätze angegeben werden. Während des Bruchs tritt die Einschnürung örtlich begrenzt auf, sodass sich der Anteil der gesamten Dehnung, der der Messlänge zugerechnet wird, mit der Probengeometrie verändert. Eine Tabelle, die einen Dehnungswert ohne Probenabmessungen und Prüfnorm übernimmt, lässt wesentliche Informationen aus. Die Prüftemperatur ist eine weitere Randbedingung. Festigkeit und Duktilität können sich zwischen Raumtemperatur und einer Prüfung bei Minustemperatur oder erhöhter Temperatur erheblich verändern. Auch Belastungsgeschwindigkeit, Extensometermethode, Definition des Streckpunkts und Berechnungskonvention können das angegebene Ergebnis beeinflussen. „Streckgrenze“ kann je nach maßgebender Norm einen Streckpunkt oder eine Spannung bei einer festgelegten Dehngrenze bedeuten. Härtewerte erfordern eine vergleichbare Sorgfalt. Brinell-, Rockwell- und Vickers-Werte verwenden unterschiedliche Eindringkörper, Prüfkräfte, Einwirkdauern und Umrechnungsverfahren. Ein Rockwell-B-Wert darf nicht stillschweigend mit einem Rockwell-C-Wert verglichen werden, und eine Härteumrechnungstabelle macht aus dem umgerechneten Wert keine direkte Messung. Oberflächenrauheit, Krümmung, Zunder, Probendicke und örtliche Mikrostruktur können den Eindruck beeinflussen. ASTM-Spezifikationen für Bauteile und Bleche aus Baustahl enthalten im Allgemeinen sowohl Anforderungen an die chemische Zusammensetzung als auch an die mechanischen Eigenschaften, wie das American Institute of Steel Construction erläutert. Beide Anforderungsgruppen wirken zusammen. Die chemische Zusammensetzung legt die Grenzwerte der Zusammensetzung fest; die Prüfung verifiziert, ob das gelieferte Produkt nach der vorgeschriebenen Verarbeitung die geforderte Leistung erfüllt. ### Annahmewerte, Mittelwerte und Streuung Ein festgelegter Mindestwert ist ein Schwellenwert, den ein akzeptiertes Ergebnis erreichen oder überschreiten muss. Ein festgelegter Höchstwert ist eine Obergrenze, die nicht überschritten werden darf. Ein festgelegter Bereich enthält beide Bedingungen. Keine dieser Größen ist ein Mittelwert. Ein einzelnes Prüfergebnis gehört zu einer Probe oder einer Prüfstelle. Ein Mittelwert fasst mehrere Ergebnisse zusammen, wobei die Mittelwertregel durch die Produktnorm eingeschränkt sein kann. Manche Normen bewerten jedes einzelne Ergebnis; andere gestatten unter festgelegten Umständen eine Wiederholungsprüfung, die Mittelwertbildung oder den Ersatz einer ungültigen Probe. Ein Werkstoff kann daher eine mittlere Zugfestigkeit oberhalb eines angegebenen Mindestwerts aufweisen, während ein einzelnes Ergebnis eine Anforderung für Einzelwerte nicht erfüllt. Streuung ist nicht automatisch ein Hinweis auf einen minderwertigen Werkstoff. Sie kann aus gewöhnlichen Schwankungen der Mikrostruktur, der Lage der Probe, der Wiederholbarkeit der Prüfmaschine, der Arbeitstechnik des Bedieners und der Messunsicherheit entstehen. Ein angegebenes Ergebnis von 500 MPa sollte nicht als exakte physikalische Grenze gelesen werden, wenn Prüfverfahren und Gerät eine endliche Auflösung besitzen. Die Unsicherheit hebt einen Annahmegrenzwert nicht auf, erklärt jedoch, weshalb Werte nahe an dieser Grenze nach der in der Norm vorgeschriebenen Entscheidungsregel und nicht durch zwangloses Runden bewertet werden müssen. Die Unterscheidung wird in Bemessungstabellen sichtbar. Eurocode 3 führt Bemessungswerte der Werkstoffeigenschaften für S235, S275, S355, S420, S450 und S460 gemäß EN 1993-1-1, Abschnitt 3.2.6, auf. Dabei handelt es sich um Werte, die innerhalb dieses maßgebenden Regelwerks für die Tragwerksbemessung festgelegt sind, nicht um universelle Zugprüfergebnisse für jedes Produkt mit einer S-Bezeichnung. Auch ASTM A400 verknüpft die Mindeststreckgrenze mit der Stabgröße und dem Verarbeitungszustand. Ein Tabellenwert ist daher untrennbar mit seinem Verfahren und seiner Annahmeregel verbunden. Vor dem Vergleich zweier Einträge muss festgestellt werden, ob es sich jeweils um eine Schmelz- oder Produktanalyse, einen typischen Wert oder einen Spezifikationsgrenzwert, einen Mittelwert oder ein Einzelergebnis sowie um eine Zug- oder Härtemessung handelt, die bei derselben Temperatur, Orientierung, Messlänge, Probenahmestelle und demselben Produktzustand durchgeführt wurde. Ohne diese Informationen kann die numerische Präzision einen falschen Eindruck von Vergleichbarkeit vermitteln. ## Häufige Fehler in Tabellen zu Stahleigenschaften Eine Stahltabelle kann maßgeblich wirken und dabei unbemerkt Werte kombinieren, die zu unterschiedlichen Normen, Erzeugnisformen oder Prüfbedingungen gehören. Die erste Frage lautet nicht „Welche Güte ist es?“, sondern „Welches Dokument und welcher Zustand werden durch diese Zahl repräsentiert?“ Tabellen zur Chemischen Zusammensetzung geben Grenzwerte oder Bereiche für Elemente an, gewöhnlich in Massenprozent. Tabellen zu Mechanischen Eigenschaften enthalten Anforderungen oder Messwerte wie Streckgrenze, Zugfestigkeit, Bruchdehnung, Härte, Kerbschlagarbeit oder Ermüdungsfestigkeit. Diese beiden Tabellentypen stehen miteinander in Beziehung, sind jedoch nicht austauschbar. ASTM A400, *Standard Practice for Steel Bars, Selection Guide, Composition, and Mechanical Properties*, bringt dies unmittelbar zum Ausdruck: Die Auswahl eines Stahlstabs umfasst Güte, Chemische Zusammensetzung, Verarbeitungszustand, Querschnittsgröße und gewünschte Mindeststreckgrenze. Eine Güteangabe ohne diese Zusatzinformationen ist unvollständig. ### Vermischung von Nennwerten, typischen Werten, Mindestwerten und Höchstwerten Der häufigste Fehler besteht darin, ungleichartige Werte ohne Kennzeichnung ihres Status in benachbarten Spalten anzuordnen. „Nominal“, „typisch“, „Minimum“ und „Maximum“ bezeichnen nicht dieselbe Art von Information. Eine nominelle Zusammensetzung ist ein Ziel- oder Bezeichnungswert. Eine Tabelle kann für einen unlegierten Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt ungefähr 0,40 % Kohlenstoff angeben, während die maßgebliche Erzeugnisspezifikation einen Bereich wie 0,37–0,44 % C zulässt und separate Grenzwerte für Mangan, Phosphor, Schwefel, Silizium oder Rest元素 festlegt. Ein Höchstwert ist eine Konformitätsgrenze, keine zu erwartende Analyse. Auch eine Mindestzugfestigkeit ist eine Grenze und nicht die Festigkeit, die jedes einzelne Stück aufweisen wird. Typische Werte sind besonders problematisch, wenn ihr Status nicht offengelegt wird. Ein Hersteller, ein Handbuch oder ein Labor kann eine repräsentative Streckgrenze für normalisiertes Material angeben, während eine Norm für eine bestimmte Dicke und einen bestimmten Lieferzustand lediglich einen Mindestwert fordert. Das repräsentative Ergebnis kann für Vergleichszwecke nützlich sein, darf aber nicht an die Stelle der Abnahmeanforderung treten. Eine Tabelle, die für eine Güte „Streckgrenze: 355 MPa“ angibt, ohne zu erläutern, ob 355 MPa ein Mindestwert, ein nomineller Auslegungswert oder ein typischer Prüfergebniswert ist, legt eine falsche Schlussfolgerung nahe. Einheiten erzeugen eine zweite Variante desselben Problems. „Festigkeit ksi“ ohne Angabe, ob es sich um Streckgrenze oder Zugfestigkeit handelt, ist mangelhaft; „Härte 220“ ist ebenso unvollständig, weil 220 HBW, 220 HV und 220 HRC sehr unterschiedliche Bedeutungen haben. Bei der Bruchdehnung muss die Messlänge angegeben werden, üblicherweise 5.65√A oder eine festgelegte zollbasierte Messlänge. Für die Charpy-Kerbschlagarbeit müssen die Prüftemperatur, die Probenorientierung, die Probengröße und häufig auch die Anzahl der Proben angegeben werden. Auch Rundungen können Konformitätsgrenzen verschleiern. Ein angegebener Kohlenstoffgehalt von 0,20 % kann 0,195 %, 0,204 % oder einen breiten zulässigen Bereich repräsentieren; daher sollte ein gerundeter Vergleich nicht als Spezifikationsgrenze behandelt werden. In der Tabelle sollte angegeben werden, ob jeder Eintrag ein geforderter Mindestwert, ein zulässiger Höchstwert, ein Zusammensetzungsbereich, ein nomineller Zielwert oder ein typischer Messwert ist. Ist dies nicht der Fall, muss der Leser davon ausgehen, dass die Zahl für Abnahmeentscheidungen ungeeignet ist. ### Übernahme von Werten aus unterschiedlichen Erzeugnisnormen Eine Bezeichnung kann in mehreren Normen vorkommen, ohne dass damit identische Anforderungen verbunden sind. Stahlblech, Stahlstab und Bauprofile aus ASTM A36 unterliegen nicht automatisch einer gemeinsamen Tabelle, nur weil die Bezeichnung bekannt ist. Erzeugnisspezifikationen können unterschiedliche Grenzwerte für die Chemische Zusammensetzung, Dickenregelungen, Prüfbestimmungen, Lieferzustände und Mechanische Anforderungen festlegen. AISC erläutert, dass ASTM-Spezifikationen für Bauprofile und Bleche aus Stahl im Allgemeinen sowohl Anforderungen an die Chemische Zusammensetzung als auch an die Mechanischen Eigenschaften enthalten. Diese Anforderungen gehören zur jeweiligen ASTM-Erzeugnisspezifikation. Die Übernahme einer Zeile zur Chemischen Zusammensetzung aus einem Dokument und einer Zeile zur Festigkeit aus einem anderen kann einen Werkstoff erzeugen, der von keiner Norm tatsächlich definiert wird. Die Dicke wird häufig nicht berücksichtigt. Anforderungen an Streckgrenze und Zugfestigkeit können sich mit der Blech- oder Profildicke ändern, weil sich Abkühlgeschwindigkeit, Seigerung und das Gefüge über die Dicke verändern, wenn die Abmessungen zunehmen. Eine Tabelle, die für S355 nur einen Streckgrenzenwert ausweist, ist daher unvollständig, sofern sie nicht die maßgebliche Norm und den Dickenbereich nennt. Eurocode 3 führt unter EN 1993-1-1 Abschnitt 3.2.6 Bemessungswerkstoffwerte für S235, S275, S355, S420, S450 und S460 auf. Diese Werte stammen jedoch aus einer Bemessungsnorm und berechtigen nicht dazu, jeden Wert in eine Tabelle nach ASTM, JIS oder ein Werkszeugnis zu übertragen. Die gleiche Vorsicht gilt für nichtrostende Stähle. SSINA stellt für austenitische Güten, die durch ASTM-Erzeugnisspezifikationen abgedeckt sind, Zusammensetzungen in Gewichtsprozent und festgelegte Mechanische Eigenschaften dar. Die Werte für Chemische Zusammensetzung und Festigkeit müssen an die maßgebliche Erzeugnisform und das entsprechende ASTM-Dokument gebunden bleiben. Eine Zeile zur Zusammensetzung von Blech kann nicht automatisch für Stäbe, Schmiedestücke, Drähte oder Gussstücke gelten. Der Vergleich zwischen verschiedenen Normen erfordert noch größere Sorgfalt. Das *Handbook of Comparative World Steel Standards* trennt Vergleichstabellen für Chemische Zusammensetzungen und Mechanische Eigenschaften in den internationalen Bezeichnungssystemen. Diese Trennung ist wichtig: Ähnliche Namen können auf eine verwandte Chemische Zusammensetzung hinweisen, beweisen jedoch nicht, dass Verarbeitung, Zähigkeit, Schweißbarkeit, Abmessungsbereich oder Zertifizierungsanforderungen identisch sind. Repräsentative Vergleiche nach Art der Darstellungen von Engineering ToolBox können verdeutlichen, dass eine Güte mehr Chrom oder Nickel als eine andere enthält; sie legen jedoch keine maßgeblichen Grenzwerte fest. Bevor ein übernommener Wert akzeptiert wird, sollten die Normnummer, die Ausgabe, die Erzeugnisform, der Lieferzustand, der Dicken- oder Durchmesserbereich, die Prüfrichtung, die Prüftemperatur und das Einheitensystem dokumentiert werden. Fehlt eine dieser Angaben, ist die Zahl ein Ansatzpunkt für weitere Prüfungen, jedoch keine bestätigte Anforderung. ### Behandlung von Gütebezeichnungen als vollständige Werkstoffspezifikationen „304“, „A36“, „S355“ und „4140“ sind Bezeichnungen und keine vollständigen Beschreibungen eines Stahlstücks. Ihre Bedeutung hängt von dem Dokument ab, in dem sie definiert sind, sowie vom gelieferten Erzeugnis. Selbst innerhalb einer Bezeichnung können geglühte, normalisierte, vergütete, kaltverformte und walzwarme Zustände unterschiedliche Eigenschaften hervorbringen. ASM International stellt fest, dass die Eigenschaften von Kohlenstoff- und legierten Stählen aus dem Zusammenwirken von Chemischer Zusammensetzung, Verarbeitung und Gefüge entstehen. Die Chemische Zusammensetzung allein kann keine einzelne Streckgrenze, Härte, Kerbschlagarbeit oder Bruchdehnung vorhersagen. Zwei Schmelzen mit ähnlichen Gehalten an Kohlenstoff und Chrom können sich aufgrund von Korngröße, Anlasstemperatur, Umformgrad, Einschlüssen oder Abkühlungsgeschichte unterscheiden. Eine Tabelle mit dem Eintrag „4140: 0,40 % C, 1,0 % Cr, 1,0 % Mn, 0,25 % Mo“ kann eine nützliche angenäherte Zusammensetzung darstellen, gibt jedoch weder an, ob der Werkstoff geglüht oder vergütet ist, noch, ob es sich um Stab, Blech, Rohr oder ein fertiges Bauteil handelt. Ebenso legt „nichtrostender Stahl 304“ nicht fest, ob sich der Eintrag auf Blech nach ASTM A240, Stab nach ASTM A276 oder eine andere Erzeugnisspezifikation bezieht. Das maßgebliche Dokument kann unterschiedliche Mechanische Prüfungen oder zusätzliche Anforderungen vorschreiben. Veraltete Ausgaben stellen eine weitere Falle dar. Normen überarbeiten Grenzwerte für die Chemische Zusammensetzung, Prüfverfahren, Nomenklatur, Dickenbereiche und in Bezug genommene Dokumente. Eine sorgfältig gestaltete Tabelle kann eine ältere Ausgabe bewahren und ihre Werte dennoch als aktuell darstellen. Jede Tabelle sollte die Normbezeichnung, die Ausgabe oder Überarbeitung sowie das Datum der Prüfung ausweisen. Außerdem sollte sie angeben, ob es sich bei einem Wert um eine Spezifikationsanforderung, einen Bemessungswert oder eine typische Eigenschaft aus einem Handbuch handelt. Das Nickel Institute unterscheidet in seinen tabellarischen Darstellungen zwischen Chemischen, Mechanischen und Physikalischen Daten sowie Spezifikationsdaten; diese Trennung ist ein nützliches Vorbild. Eine zuverlässige Stahltabelle hält diese Kategorien getrennt, nennt alle Einheiten und Prüfbedingungen, kennzeichnet gerundete oder repräsentative Werte und verknüpft jede Anforderung mit der maßgeblichen Norm. Ohne diesen Kontext macht die Präzision der Formatierung den Fehler lediglich schwerer erkennbar. ## Eine Referenz-Wiki-Vorlage für zuverlässige Stahltabellen Eine zuverlässige Stahltabelle muss das Dokument nennen, das einem Wert seine Verbindlichkeit verleiht. Eine alleinige Werkstoffbezeichnung reicht nicht aus. „S355“, „304“, „AISI 4140“ oder „ASTM A36“ können auf verwandte Werkstofffamilien verweisen; die Bedeutung der Bezeichnung in einer bestimmten Tabelle wird jedoch durch die anzuwendende Produktnorm, die Erzeugnisform, den Lieferzustand, die Abmessungen und die Prüfanforderungen bestimmt. ASTM A400, *Standard Practice for Steel Bars, Selection Guide, Composition, and Mechanical Properties*, verdeutlicht dieses Problem. Die dort tabellarisch aufgeführten Angaben berücksichtigen die Güte, die chemische Zusammensetzung, den Verarbeitungszustand, die Querschnittsgröße und die gewünschte Mindeststreckgrenze. Eine Stabstahltabelle, die in eine Blechtafel übernommen wird, ist nicht lediglich unvollständig; sie kann den falschen Erzeugnissen die falschen Anforderungen zuordnen. Auch AISC erläutert, dass ASTM-Spezifikationen für Profile und Bleche aus Baustahl im Allgemeinen sowohl Anforderungen an die chemische Zusammensetzung als auch Anforderungen an die mechanischen Eigenschaften enthalten. Diese beiden Anforderungsgruppen sollten nicht zu einer undifferenzierten Tabelle mit „Stahleigenschaften“ zusammengeführt werden. ### Erforderliche Felder für Tabellen zur chemischen Zusammensetzung Jede Tabelle zur chemischen Zusammensetzung sollte mit der exakten Gütebezeichnung beginnen, wie sie im maßgeblichen Dokument geschrieben wird, gefolgt von der Erzeugnisform. Beispiele sind „ASTM A240 Type 304 plate“, „ASTM A276 Type 316 bar“, „EN 10025-2 S355JR plate“ oder „SAE J403 4140“. „304 stainless steel“ allein ist eine Suchbezeichnung, keine vollständige Spezifikation. Die maßgebliche Norm muss in einem eigenen Feld angegeben werden. Die Ausgabe oder Revision ist aufzunehmen, wenn sie die Anforderung beeinflusst. Außerdem ist anzugeben, ob es sich bei dem zitierten Dokument um eine Werkstoffspezifikation, eine Bezeichnungsnorm, ein Vergleichshandbuch oder ein Informationsdatenblatt handelt. ASTM A400 enthält Angaben zur Orientierung für Stähle in Stabform; die Norm sollte nicht so dargestellt werden, als würde sie jedes aus einer aufgeführten Güte hergestellte Erzeugnis regeln. Für europäische Baustähle haben EN 10025-2 und die einschlägige Bemessungsnorm unterschiedliche Aufgaben. Eine vergleichende Bezeichnungsliste muss als vergleichend und nicht als maßgeblich gekennzeichnet werden. Jedes angegebene Element ist mit seiner Einheit aufzulisten. Der Massenanteil sollte als wt.% oder Massenanteil angegeben werden und nicht der Schlussfolgerung des Lesers überlassen bleiben. Eine geeignete Tabellenüberschrift könnte lauten: „C, wt.% maximal“, „Mn, wt.%“, „P, wt.% maximal“, „S, wt.% maximal“, „Cr, wt.%“, „Ni, wt.%“, „Mo, wt.%“ und „N, wt.% maximal“. Maximalwert, Mindestwert, Bereich, Restanteil und Rest unterscheiden. „Fe—balance“ bedeutet nicht, dass alle nicht aufgeführten Elemente ohne Begrenzung zulässig sind. Die Tabelle sollte den Erzeugniszustand sowie den Größen- oder Dickenbereich angeben, der mit der Anforderung an die chemische Zusammensetzung verknüpft ist. Einige Normen wenden für verschiedene Erzeugnisse dieselbe Schmelzenanalyse an, während andere zwischen Schmelzenanalyse und Stückanalyse unterscheiden. Der redaktionelle Hinweis muss angeben, welche davon dargestellt wird. Wenn eine Norm ein Element nur als Zugabe zulässt oder es als Rest ausweist, gehört dieser Status neben den Wert. Repräsentative Vergleiche dürfen nicht in Spezifikationsgrenzwerte umgewandelt werden. Engineering ToolBox vergleicht beispielsweise Güten anhand repräsentativer Massenprozentwerte für Kohlenstoff, Chrom, Mangan, Molybdän, Nickel, Phosphor, Schwefel und Silicium. Eine solche Tabelle kann allgemeine Zusammenhänge der Zusammensetzung zeigen, aber sie kann die maßgeblichen Grenzwerte in ASTM, EN, JIS, SAE oder einer anderen Produktnorm nicht ersetzen. Auch das *Handbook of Comparative World Steel Standards* trennt vergleichende Tabellen zur chemischen Zusammensetzung von Tabellen zu mechanischen Eigenschaften über verschiedene Bezeichnungssysteme hinweg; diese Trennung sollte beibehalten werden. Ein Datensatz für eine Tabelle zur chemischen Zusammensetzung benötigt daher folgende Felder: Gütebezeichnung; Erzeugnisform; maßgebliche Norm; Ausgabe oder Revision; Schmelzen- oder Stückanalyse; chemisches Element; Wert; Einheit; Grenzwertart; Zustand; Größen- oder Dickenbereich; zulässige Zugaben oder Reststatus; und Quellenlink. Wenn ein Wert ein redaktioneller Vergleich ist, muss er als „repräsentativ“ und nicht als „spezifiziert“ gekennzeichnet werden. ### Erforderliche Felder für Tabellen zu mechanischen Eigenschaften Mechanische Eigenschaften erfordern mehr Kontext als die Zusammensetzung. In der Tabelle muss für jede Zahl angegeben werden, ob sie spezifiziert, also eine Normanforderung, oder typisch, also ein beobachteter oder veröffentlichter repräsentativer Wert, ist. Eine spezifizierte Mindeststreckgrenze ist nicht mit einer typischen Streckgrenze gleichzusetzen, und keine von beiden ist automatisch ein Bemessungswiderstand. Die Eigenschaft ist präzise zu definieren. „Festigkeit“ ist zu ungenau. Zu verwenden sind Streckgrenze, Dehngrenze, Zugfestigkeit, Bruchdehnung, Brucheinschnürung, Härte, Kerbschlagarbeit, Ermüdungsfestigkeit oder Bruchzähigkeit, gegebenenfalls mit dem einschlägigen Symbol: Re, Rp0.2, Rm oder A. Es ist anzugeben, ob die Bruchdehnung über 50 mm, 80 mm oder einer anderen Messlänge bestimmt wurde. Die Härteskala—HBW, HRC, HV—ist anzugeben; unterschiedliche Skalen dürfen nicht zu einer unbelegten Rangfolge zusammengeführt werden. Erzeugnisform und maßgebliche Norm bleiben zwingend erforderlich. Eine Tabelle für Blech nach ASTM A36 darf nicht stillschweigend auf Stabstahl nach ASTM A36 angewendet werden, und ein Wert für EN 10025-2 S355JR ist nicht automatisch ein Wert für S355J2. Der Lieferzustand ist anzugeben, beispielsweise gewalzt, normalisiert, normalisierend gewalzt, vergütet, geglüht, lösungsgeglüht oder kaltverformt. Eine Wärmebehandlung kann Festigkeit und Duktilität verändern, während die nominelle Güte unverändert bleibt. Der mit der Anforderung verbundene Größen- oder Dickenbereich ist zu dokumentieren. Die Streckgrenze von Baustahl verändert sich häufig mit der Dicke. Deshalb kann ein einzelner Wert neben S235, S275, S355, S420, S450 oder S460 irreführend sein. Die Werkstoffkennwerttabellen des Eurocode 3 weisen Bemessungseigenschaften nach EN 1993-1-1, Abschnitt 3.2.6, aus; diese Werte gehören zu einem Bemessungssystem und nicht zu einer universell gültigen Tabelle für Werkszeugnisse. Die Prüfrichtung muss eindeutig angegeben werden: Längsrichtung, Querrichtung, Kurzquer-Richtung, Dickenrichtung oder nicht angegeben. Das Prüfverfahren und seine Ausgabe sind hinzuzufügen, beispielsweise ASTM E8/E8M für den Zugversuch, ASTM E23 für die Charpy-Kerbschlagprüfung, ASTM E18 für die Rockwell-Härte oder das anzuwendende EN-Verfahren. Probenorientierung, Prüftemperatur und Entnahmestelle sind aufzunehmen, sofern die Quelle diese Angaben festlegt. Ein Charpy-Wert bei −20 °C kann nicht mit einem nicht näher bestimmten Kerbschlagwert bei Raumtemperatur verglichen werden. Mechanische Daten sind von physikalischen Eigenschaften zu trennen. Das Nickel Institute ordnet chemische Zusammensetzung, mechanische Eigenschaften, physikalische Eigenschaften und Spezifikationen als unterschiedliche Datenklassen. Diese Anordnung verhindert, dass Dichte, Elastizitätsmodul, Wärmeausdehnung, elektrischer Widerstand und Wärmeleitfähigkeit mit Anforderungen an die Festigkeit verwechselt werden. Bemessungswerte verdienen eine vierte Tabelle. Sie hängen von einer maßgeblichen Bemessungsnorm, einem Sicherheitsformat, Annahmen zur Einwirkung, Knickregeln und teilweise von der Temperatur ab. Ein Datensatz zu mechanischen Eigenschaften sollte enthalten: Güte; Erzeugnisform; Norm und Ausgabe; Zustand; Größe oder Dicke; Eigenschaftsdefinition; Wert und Einheit; Status „spezifiziert“ oder „typisch“; Prüfrichtung; Prüftemperatur; Prüfverfahren und Ausgabe; Angaben zur Probe; und Quellenlink. Überall dort, wo ein Wert umgerechnet, gemittelt, gerundet oder einer Sekundärquelle entnommen wurde, ist ein ausdrücklicher Vorbehalt hinzuzufügen. ### Vorgehensweise für Zitate, Revisionen und Rückverfolgbarkeit Jede Zeile oder jeder eng zusammengehörige Block sollte mit der Quelle verknüpft werden und nicht lediglich auf eine Startseite verweisen. Dokumenttitel, Abschnitts- oder Tabellennummer, Ausgabe, Zugriffsdatum sowie Seiten- oder Abschnittsangabe sind zu dokumentieren. Ein Wiki-Redakteur sollte „S355, 355 MPa“ bis zu dem genauen Dickenbereich und Abschnitt zurückverfolgen können, aus denen der Wert stammt. Die Revisionsgeschichte ist sichtbar zu halten. Wenn sich ASTM, EN, JIS, SAE oder das Handbuch einer Organisation ändert, ist der frühere Wert mit seiner Ausgabe beizubehalten, anstatt ihn ohne Erklärung zu überschreiben. Es ist zu kennzeichnen, ob eine Quelle aktuell, ersetzt, informativ oder eine sekundäre Wiedergabe ist. Die austenitischen Edelstahltabellen von SSINA enthalten beispielsweise Massenprozentzusammensetzungen und spezifizierte mechanische Eigenschaften für Güten, die von ASTM-Produktspezifikationen abgedeckt werden; dennoch sollte die Tabelle für jeden Eintrag angeben, welche ASTM-Spezifikation maßgeblich ist. Die Festigkeit darf nicht allein aus der chemischen Zusammensetzung abgeleitet werden. ASM International stellt fest, dass die Eigenschaften von Kohlenstoff- und legierten Stählen aus dem Zusammenwirken von Zusammensetzung, Verarbeitung und Mikrostruktur resultieren. Ein höherer Kohlenstoffwert kann bei einer bestimmten Wärmebehandlung die Härte erhöhen, gleichzeitig jedoch die Schweißbarkeit oder Kerbschlagzähigkeit verringern; auch die Wirkungen von Chrom und Nickel hängen vom Phasengleichgewicht und der Verarbeitungsgeschichte ab. Die wiederverwendbare redaktionelle und ingenieurtechnische Vorlage lautet: **Gütebezeichnung | Erzeugnisform | Maßgebliche Norm und Ausgabe | Zustand | Größen- oder Dickenbereich | Klasse der chemischen Zusammensetzung oder Eigenschaftsklasse | Element oder definierte Eigenschaft | Wert und Einheit | Grenzwertart oder Status „spezifiziert/typisch“ | Prüfrichtung | Prüfverfahren und Ausgabe | Temperatur oder Probenzustand | Quelle, Abschnitt und Revisionshinweis.** Es sind separate Tabellen für chemische Zusammensetzung, mechanische Eigenschaften, physikalische Eigenschaften und Bemessungswerte zu veröffentlichen. Quellenlinks und ausdrückliche Vorbehalte sind neben jeder Tabelle anzugeben. Jeder Vergleich zwischen Normen ist als nicht maßgeblich zu kennzeichnen, sofern die zitierte Norm ihn nicht ausdrücklich als maßgeblich festlegt. ## Quellen 1. \[1\] ASTM International. [Standard Practice for Steel Bars, Selection Guide, Composition, and Mechanical Properties](https://store.astm.org/a0400-69r12.html). ASTM standard. [](/de/wiki/werkstoffdatenblatt-lesen/so-lesen-sie-tabellen-zur-chemischen-zusammensetzung-und-zu-mechanischen-eigenschaften-von-stahl#wiki-cite-ref-1) https://store.astm.org/a0400-69r12.html 2. \[2\] ASM International. [Mechanical Properties of Carbon and Alloy Steels](https://dl.asminternational.org/handbooks/edited-volume/49/chapter-abstract/613530/Mechanical-Properties-of-Carbon-and-Alloy-Steels). ASM Metals Handbook. [](/de/wiki/werkstoffdatenblatt-lesen/so-lesen-sie-tabellen-zur-chemischen-zusammensetzung-und-zu-mechanischen-eigenschaften-von-stahl#wiki-cite-ref-2) https://dl.asminternational.org/handbooks/edited-volume/49/chapter-abstract/613530/Mechanical-Properties-of-Carbon-and-Alloy-Steels 3. \[3\] American Institute of Steel Construction. [General Content and Format of ASTM Standard Specifications for Steel Products](https://www.aisc.org/aisc/solutions-center/engineering-faqs/10-general-content-and-format-of-astm-standard-specifications-for-steel-products/). AISC Engineering FAQ. [](/de/wiki/werkstoffdatenblatt-lesen/so-lesen-sie-tabellen-zur-chemischen-zusammensetzung-und-zu-mechanischen-eigenschaften-von-stahl#wiki-cite-ref-3) https://www.aisc.org/aisc/solutions-center/engineering-faqs/10-general-content-and-format-of-astm-standard-specifications-for-steel-products/ 4. \[4\] Specialty Steel Industry of North America. [Composition and Properties](https://www.ssina.com/education/technical-resources/composition-properties/). SSINA technical resources. [](/de/wiki/werkstoffdatenblatt-lesen/so-lesen-sie-tabellen-zur-chemischen-zusammensetzung-und-zu-mechanischen-eigenschaften-von-stahl#wiki-cite-ref-4) https://www.ssina.com/education/technical-resources/composition-properties/ 5. \[5\] Nickel Institute. [Properties of Some Metals and Alloys](https://nickelinstitute.org/en/resources/technical-guides/properties-of-some-metals-and-alloys-297/). Nickel Institute technical guide. [](/de/wiki/werkstoffdatenblatt-lesen/so-lesen-sie-tabellen-zur-chemischen-zusammensetzung-und-zu-mechanischen-eigenschaften-von-stahl#wiki-cite-ref-5) https://nickelinstitute.org/en/resources/technical-guides/properties-of-some-metals-and-alloys-297/ **Auf einen Blick** Was eine Gütebezeichnung kennzeichnet Eine Familien- oder Gütebezeichnung innerhalb eines Normensystems Erforderlicher Kontext Norm, Produktform, Lieferzustand, Größe, Einheiten, Prüfrichtung und Annahmekriterien Häufige Werttypen Maximum, Minimum, Bereich, typischer Wert, Nennwert, Auslegungswert oder gemeldete Analyse Grundregel Vor der Feststellung der Konformität die maßgebliche Produktspezifikation überprüfen [Zurück zu Werkstoffdatenblatt lesen](/de/wiki/werkstoffdatenblatt-lesen "Werkstoffdatenblatt lesen — Steel Wiki")