Unlegierte baustähle
Unlegierte Baustähle sind eine Grundkategorie des konstruktiven Ingenieurbaus und des Bauwesens. Hohe Festigkeit und gute Duktilität machen sie zum idealen Werkstoff für Tragwerke, Träger, Stützen und weitere tragende Bauteile. Dank ihrer Vielseitigkeit und Zuverlässigkeit sind sie die erste Wahl für Projekte, die Werkstoffe für hohe Lasten und wechselnde Umgebungsbedingungen verlangen.
01Unlegierte Baustähle: technischer Leitfaden für Fachleute
Die unlegierten Baustähle sind die am häufigsten eingesetzte Werkstoffgruppe im Bauingenieurwesen und im Stahlbau; sie verbinden hohe mechanische Kennwerte, gute Schweißeignung und ein günstiges Verhältnis von Leistung und Kosten.
Sie bilden das Rückgrat der modernen Bauwirtschaft und sichern Tragsicherheit und Zuverlässigkeit von Gebäuden, Brücken, Infrastrukturbauten und Industrieanlagen.
02Definition und Grundeigenschaften der unlegierten Baustähle
Die unlegierten Baustähle sind Eisen-Kohlenstoff-Legierungen, deren Gehalt an Legierungselementen unter den Grenzwerten der Norm EN 10020 bleibt; sie sind gezielt für tragende Anwendungen ausgelegt, die hohe mechanische Kennwerte, eine gute Schweißeignung und eine gute Verarbeitbarkeit verlangen.
Die Einteilung der unlegierten Baustähle nach EN 10020 nennt folgende Höchstgehalte: Mn <1,65 %, Si <0,60 %, Cr <0,30 %, Mo <0,08 %, Ni <0,30 %, Cu <0,40 %, Al <0,30 %, Nb <0,06 %, V <0,10 %, Ti <0,05 %, weitere Elemente nach den festgelegten Grenzwerten. Das Zeichen ist streng zu lesen: Als legiert gilt bereits der Stahl, der den Grenzwert erreicht. Beim Mangan steigt die Grenze auf 1,80 %, wenn die Spezifikation nur einen Höchstwert festlegt.
Das Besondere an diesen Werkstoffen ist, dass sie verlässliche Tragfähigkeit allein über eine sorgfältig geführte Grundzusammensetzung und Prozessführung erreichen, ohne teure Legierungselemente - und genau das macht sie für die meisten üblichen tragenden Anwendungen zur bevorzugten Lösung.
03Chemische Zusammensetzung und Mikrolegierungselemente
Die chemische Zusammensetzung der unlegierten Baustähle ist darauf abgestimmt, die von tragenden Anwendungen geforderten mechanischen Eigenschaften von Baustählen sicherzustellen. Der Kohlenstoffgehalt liegt in der Regel zwischen 0,17 % und 0,24 %; er ist so eingestellt, dass ausreichende Festigkeit bei guter Schweißeignung und Duktilität erhalten bleibt.
Mangan, das die Gefügeausbildung steuert und die mechanischen Eigenschaften anhebt, hat keinen vorgeschriebenen Mindestgehalt; sein Höchstgehalt steigt mit der Sorte: 1,40 % bei S235JR, 1,50 % bei S275JR, 1,60 % bei S355JR und 1,70 % bei S450J0 in der Schmelzenanalyse, wobei die Stückanalyse 0,10 % mehr zulässt. Silicium ist nur für die höherfesten Sorten festgelegt - 0,55 % bei S355 und S450, kein Grenzwert bei S235 und S275 - und wirkt bei der Herstellung als Desoxidationsmittel, das zugleich den Ferrit verfestigt.
Mikrolegierungselemente wie Niob, Vanadium und Titan tragen in geringen Gehalten dazu bei, die Austenitkorngröße zu steuern und eine Ausscheidungshärtung zu bewirken; sie heben die mechanischen Eigenschaften deutlich an, ohne die Schweißeignung zu beeinträchtigen.
04Grundlegende mechanische Eigenschaften
Die mechanischen Eigenschaften von Baustählen werden über die Kennwerte Streckgrenze (ReH), Zugfestigkeit (Rm), Bruchdehnung (A%) und Kerbschlagarbeit (KV) beschrieben. Diese Kennwerte hängen eng mit dem Gefüge zusammen und ändern sich mit der Erzeugnisdicke und dem Lieferzustand.
Die Streckgrenze ist der maßgebende Bemessungskennwert; sie reicht von 235 MPa bei der Sorte S235 bis 450 MPa bei der Sorte S450. Die Zugfestigkeit steht in einem festgelegten Verhältnis zur Streckgrenze und sichert so das duktile Verhalten des Werkstoffs.
4.1Gefüge und metallkundliche Merkmale
Das Gefüge der unlegierten Baustähle ist überwiegend ferritisch-perlitisch; die Korngröße wird über die Walzparameter und über eine gegebenenfalls anschließende Wärmebehandlung eingestellt. Der Perlitanteil, der mit dem Kohlenstoffgehalt zusammenhängt, bestimmt die Festigkeit, während die ferritische Matrix für Duktilität und Zähigkeit sorgt.
Moderne Herstellverfahren erlauben über das thermomechanische Walzen (TMCP) ein optimiertes Gefüge, mit dem sich höhere mechanische Kennwerte erreichen lassen als mit den herkömmlichen Verfahren.
05Einteilung unlegierter Baustähle nach internationalen Normen
5.1Europäische Norm EN 10025
Die Normenreihe EN für Baustähle ist die EN 10025, die in sechs Teilen die technischen Lieferbedingungen für warmgewalzte Erzeugnisse aus Baustählen regelt. Die EN 10025-2 behandelt die unlegierten Baustähle und legt die Sorten S235, S275, S355 und S450 fest.
Die Norm legt Anforderungen an die chemische Zusammensetzung, die mechanischen Eigenschaften, die Schweißeignung (über Höchstwerte des Kohlenstoffäquivalents) und die technologischen Eigenschaften fest und sichert damit europaweit ein einheitliches Qualitätsniveau. Die Anforderungen sind nach der Erzeugnisdicke gestaffelt, weil sich die Abmessung auf die mechanischen Eigenschaften auswirkt.
5.2Bezeichnungssystem EN 10027
Das Bezeichnungssystem nach EN 10027-1 verwendet den Kennbuchstaben „S“, gefolgt vom Zahlenwert der Mindeststreckgrenze in MPa für Dicken bis 16 mm. Die Bezeichnung kann durch Zusatzsymbole ergänzt werden, die bestimmte Eigenschaften oder Lieferzustände angeben.
Hinzu kommen die Kurzzeichen der Gütegruppen JR, J0 und J2, die die Prüftemperatur des Kerbschlagbiegeversuchs nach Charpy angeben: JR bei +20 °C, J0 bei 0 °C und J2 bei -20 °C.
5.3Zuordnungen zu internationalen Normen (ASTM, JIS, GB): warum sie keine Entsprechungen sind
Zuordnungen zu internationalen Normen finden sich in jedem Katalog und helfen bei der Vorauswahl in der Beschaffung. Normative Entsprechungen sind sie nicht: Anhang A der EN 10025-2 führt allein die früheren europäischen nationalen Bezeichnungen auf - UNI, DIN, AFNOR, BS - und enthält keine Spalte für ASTM oder JIS. Die geläufigen Gleichsetzungen (A36 für S235, die Reihe A572 für S275, S355 und S450) treffen sich im Festigkeitsbereich, nicht in der Zusammensetzung, der Gütegruppe oder dem Lieferzustand. Deshalb steht in unseren Werkstoffdatenblättern unter AISI und JIS ein Strich, und die Tabelle unten stellt nur die Werte gegenüber, die die Norm vorschreibt.
| EN 10025-2 | ReH min (MPa) | Rm (MPa) |
|---|---|---|
| S235JR | 235 | 360-510 |
| S275JR | 275 | 410-560 |
| S355JR | 355 | 470-630 |
| S450J0 | 450 | 550-720 |
5.4Gegenüberstellung der Bezeichnungen
Die internationale Harmonisierung der Bezeichnungen entwickelt sich laufend weiter, mit einem Trend zu stärker vereinheitlichten Einteilungssystemen, die den weltweiten Handel erleichtern und das Fehlerrisiko bei der Werkstoffauswahl senken sollen.
06Die wichtigsten Sorten unlegierter Baustähle
6.1Sorte S235 (Fe360) - Eigenschaften und Anwendungen
Die Sorte S235, früher als Fe360 bezeichnet, ist der meistverwendete allgemeine Baustahl im Stahlbau. Mit einer Mindeststreckgrenze von 235 MPa und einer Zugfestigkeit zwischen 360 und 510 MPa bietet sie für allgemeine tragende Anwendungen ein ausgewogenes Verhältnis von mechanischen Eigenschaften und Kosten.
Die chemische Zusammensetzung sieht einen nach der Dicke gestaffelten Kohlenstoffgehalt vor - ≤0,17 % bis 40 mm und ≤0,20 % über 40 mm, nach Schmelzenanalyse -, dazu Mangan ≤1,40 % sowie begrenzte Gehalte an Phosphor und Schwefel, damit die Schweißeignung erhalten bleibt. Zu den Bauanwendungen von Baustählen dieser Sorte zählen leichter Stahlbau, nicht kritische Tragwerke und Nebenbauteile.
6.2Sorte S275 (Fe430) - Eigenschaften und Einsatzbereiche
Die Sorte S275 bietet höhere mechanische Kennwerte, mit einer Streckgrenze von 275 MPa und einer Zugfestigkeit von 410-560 MPa (Dicken 3-100 mm). Erreicht wird der Festigkeitsgewinn über eine engere Führung der chemischen Zusammensetzung und der Prozessparameter.
Damit eignet sich diese Sorte besonders für mittel beanspruchte Tragwerke, bei denen es auf ein besseres Verhältnis von Festigkeit und Gewicht ankommt, etwa für Rahmen von Industriebauten, Hallen und Tragkonstruktionen von Anlagen.
6.3Sorte S355 (Fe510) - hohe Leistungsfähigkeit
Die Sorte S355 ist der in Europa meistverwendete höherfeste Stahl für kritische tragende Anwendungen. Mit einer Streckgrenze von 355 MPa und einer Zugfestigkeit von 470-630 MPa (Dicken 3-100 mm) erreicht sie ein hohes Leistungsniveau bei weiterhin guter Schweißeignung und Verarbeitbarkeit.
Die Festigkeit unlegierter Baustähle prädestiniert diese Sorte für Brücken, Offshore-Bauwerke, Hochhäuser und Anwendungen, bei denen die Verringerung des Tragwerksgewichts entscheidend ist. Da sie in Gütegruppen mit unterschiedlicher Kerbschlagarbeit (J0, J2) verfügbar ist, lässt sie sich auch unter strengen klimatischen Bedingungen einsetzen.
6.4Sorte S450 - Sonderanwendungen
Die Sorte S450 bildet die obere Grenze der unlegierten Baustähle nach EN 10025-2; höherfeste Sorten wie S460 gehören zu den Feinkornbaustählen der EN 10025-3/-4/-6. Eingesetzt werden sie in stark beanspruchten Tragwerken, die höchste Leistung verlangen, ohne dass teurere legierte Stähle nötig werden.
07Grenzen der unlegierten Baustähle
Unlegierte Baustähle haben Grenzen, die man vor dem Einsatz kennen sollte:
- Begrenzte Festigkeit: höchstens 450 MPa, darüber ist die EN 10025-3/-4/-6 erforderlich
- Geringe Härtbarkeit: für sehr dicke Querschnitte (>100 mm) ungeeignet
- Korrosionsbeständigkeit: in aggressiven Umgebungen ist ein Oberflächenschutz erforderlich
- Ermüdungsverhalten: bei schweren zyklischen Beanspruchungen schlechter als bei legierten Stählen
- Einsatztemperatur: auf ~350 °C begrenzt, damit die mechanischen Eigenschaften erhalten bleiben
- Bedingte Schweißeignung: abhängig vom Kohlenstoffäquivalent und von der Erzeugnisdicke
- Begrenzte Umformbarkeit: bei komplexen Umformvorgängen
08Mechanische Eigenschaften und Leistungsmerkmale
8.1Streckgrenze und Zugfestigkeit
Die Streckgrenze ReH ist der maßgebende Kennwert für die Bemessung nach Eurocode 3. Ihre Werte richten sich nach der Erzeugnisdicke und bilden damit die Wirkung der Abmessung auf Gefüge und mechanische Eigenschaften ab.
Bis 16 mm Erzeugnisdicke gelten die Nennwerte der Streckgrenze, darüber sieht die Norm gestufte Abminderungen vor. Die Zugfestigkeit steht in einem festgelegten Verhältnis zur Streckgrenze. Mit einem Verhältnis Rm/ReH zwischen 1,2 und 1,7 ist duktiles Verhalten sichergestellt.
8.2Kerbschlagzähigkeit und Zähigkeit bei tiefen Temperaturen
Die Kerbschlagarbeit nach Charpy ist ein kritischer Kennwert für Anwendungen unter ungünstigen klimatischen Bedingungen. Die Baustahlsorten S235, S275 und S355 sind mit unterschiedlich hoher garantierter Kerbschlagarbeit erhältlich:
- JR: 27 J bei +20 °C für Standardanwendungen
- J0: 27 J bei 0 °C für mäßige Bedingungen
- J2: 27 J bei -20 °C für Anwendungen in kaltem Klima
Die Zähigkeit bei tiefen Temperaturen hängt vom Gefüge, von der Korngröße und von Elementen wie Mangan und Silicium ab, die die Übergangstemperatur vom zähen zum spröden Bruch verschieben.
8.3Duktilität und Bruchdehnung
Die Bruchdehnung (A%) ist ein Maß für die Duktilität des Werkstoffs; die festgelegten Mindestwerte sinken mit steigender Festigkeit: rund 26 % bei S235, 23 % bei S275, 22 % bei S355 und 17 % bei S450 (Längsproben, Dicke bis 40 mm). Sie sichern das Verformungsvermögen, das ein Tragwerk unter extremer Belastung braucht.
Duktilität ist die Voraussetzung dafür, dass sich Spannungen in statisch unbestimmten Tragwerken umlagern und ein progressiver Kollaps in außergewöhnlichen Bemessungssituationen ausbleibt.
8.4Elastizitätsmodul und Ermüdungsverhalten
Der Elastizitätsmodul der Baustähle wird für alle Sorten einheitlich mit 210.000 MPa angesetzt, unabhängig von der Festigkeit. Mit diesem Wert wird nach Eurocode 3 gerechnet.
Das Ermüdungsverhalten hängt vom Gefüge, vom Oberflächenzustand und von vorhandenen Kerben ab. Die höherfesten Sorten zeigen in der Regel die bessere Zeitfestigkeit.
09Schweißeignung und Verarbeitbarkeit
9.1Kohlenstoffäquivalent und Schweißeignung
Die Schweißeignung unlegierter Baustähle wird in erster Linie über das Kohlenstoffäquivalent (CE) nach der Formel von Dearden und O’Neill beurteilt: CE = C + Mn/6 + (Cr+Mo+V)/5 + (Ni+Cu)/15. Die EN 10025-2 legt für jede Sorte und Erzeugnisdicke einen Höchstwert des CEV fest: von 0,35 bei S235JR bis 0,49 bei S355 und S450J0. Bei Langerzeugnissen aus S355 steigt die Grenze auf 0,54.
Über das Kohlenstoffäquivalent lässt sich die Bildung spröder Gefüge in der Wärmeeinflusszone (WEZ) begrenzen und der Bedarf an Vorwärmen beim Schweißen verringern.
9.2Vorsichtsmaßnahmen und Schweißverfahren
Schweißverfahren sind nach EN ISO 15614 zu qualifizieren, um die Integrität der Schweißverbindungen sicherzustellen. Bei den Sorten S235 und S275 genügt in der Regel das Schweißen ohne Vorwärmen. Bei S355 und S450 kann je nach Erzeugnisdicke ein Vorwärmen auf 100-150 °C erforderlich sein.
Die Abkühlgeschwindigkeit ist zu steuern, damit sich in der WEZ kein Martensit bildet; kritisch ist das vor allem bei großen Erzeugnisdicken und bei starker thermischer Einspannung.
9.3Zerspanung und Umformen
Unlegierte Baustähle lassen sich gut trennen, bohren, biegen und umformen. Mit steigender Festigkeit von S235 bis S450 wachsen die erforderlichen Umformkräfte. Die Verarbeitbarkeit leidet darunter jedoch nicht nennenswert.
Beim Kaltumformen kann örtlich Kaltverfestigung auftreten, die die mechanischen Eigenschaften in den verformten Bereichen verändert - ein Punkt, der bei der Auslegung umgeformter Bauteile zu berücksichtigen ist.
10Wärmebehandlung und Lieferzustände
10.1Lieferzustände wie gewalzt und normalgeglüht
Die unlegierten Baustähle werden überwiegend in den Lieferzuständen wie gewalzt (AR) und normalgeglüht (N) geliefert. Der Zustand wie gewalzt sieht die Abkühlung an Luft nach dem Walzen vor und liefert mechanische Eigenschaften, die für die meisten Anwendungen ausreichen.
Der normalgeglühte Zustand entsteht durch Erwärmen auf 860-920 °C - die Temperaturen richten sich nach der jeweiligen Zusammensetzung und der Erzeugnisdicke - und anschließende Abkühlung an Luft. Er ergibt ein gleichmäßigeres Gefüge und höhere mechanische Kennwerte, was vor allem bei großen Dicken zählt.
10.2Thermomechanische Behandlung (TMCP)
Die thermomechanischen Wärmebehandlungen von Baustählen (TMCP - Thermo Mechanical Control Process) verbinden kontrolliertes Walzen mit beschleunigter Abkühlung und erreichen so höhere mechanische Kennwerte. Mit dieser Technik lassen sich höherfeste Sorten erzielen, ohne die Schweißeignung zu verlieren.
Mit immer feiner geregelten TMCP-Prozessen werden sich unlegierte Stähle herstellen lassen, deren mechanische Eigenschaften an die heutigen mikrolegierten Stähle heranreichen, bei geringeren Herstellkosten.
10.3Wirkung der Behandlungen auf die Eigenschaften
Wärmebehandlungen greifen deutlich in Gefüge und mechanische Eigenschaften ein: Das Normalglühen erzeugt ein feineres Korn und ein gleichmäßigeres Gefüge und verbessert damit Zähigkeit und Schweißeignung. Mit TMCP lassen sich hohe Streckgrenzen bei weiterhin guter Duktilität erreichen.
11Industrielle Anwendungen unlegierter Baustähle
11.1Stahlbau und Hochbau
Zu den Bauanwendungen von Baustählen im Stahlbau zählen Gebäuderahmen, Industriehallen sowie Gewerbe- und Wohnbauten. Für übliche Tragwerke kommen die Sorten S235 und S275 zum Einsatz, für Hochhäuser und weit gespannte Konstruktionen bevorzugt S355.
Weil sich unlegierte Baustähle für alle Verbindungsarten eignen - geschraubt, geschweißt und gemischt -, bleibt der Entwurf wie die Ausführung flexibel.
11.2Schiffbau und Offshore-Bau
Im Schiffbau dienen unlegierte Baustähle für Rümpfe von Handelsschiffen, Hafenanlagen und Offshore-Plattformen. Die Anforderungen an die Kerbschlagarbeit bei tiefen Temperaturen sind im maritimen Einsatz besonders kritisch.
Unlegierte Stähle sind von sich aus nicht korrosionsbeständig. Gegen Meerwasserkorrosion sind daher in der Regel zusätzliche Schutzmaßnahmen nötig, etwa Schutzbeschichtungen oder kathodischer Korrosionsschutz.
11.3Brücken und Infrastruktur
Brücken sind eine kritische Anwendung, in der die Festigkeit unlegierter Baustähle voll ausgenutzt wird. Die Sorte S355 ist für Brücken mittlerer und großer Spannweite weit verbreitet und sichert Tragsicherheit und Dauerhaftigkeit.
Die zyklischen Beanspruchungen der Verkehrsinfrastruktur verlangen besondere Aufmerksamkeit für das Ermüdungsverhalten und für die Nachweise zur Dauerhaftigkeit des Tragwerks.
11.4Behälter und Druckgeräte
Unlegierte Baustähle finden sich in Tanks für die Lagerung von Flüssigkeiten, in Silos für Schüttgüter und in Druckgeräten der Prozessindustrie. Die einschlägigen Normen verlangen dafür strengere Qualitätsprüfungen, damit die Integrität im Betrieb gesichert ist.
12Qualitätsprüfung und Zertifizierung
12.1Übliche mechanische Prüfungen
Die Qualitätsprüfung umfasst die üblichen mechanischen Prüfungen: den Zugversuch nach EN ISO 6892, den Kerbschlagbiegeversuch nach Charpy entsprechend EN ISO 148 sowie Härteprüfungen. Geprüft wird an Proben, die dem Fertigerzeugnis nach den in den Normen festgelegten Probenahmeplänen entnommen werden.
Wie häufig geprüft wird, richtet sich nach Stahlsorte, Erzeugnisdicke und Verwendungszweck; für kritische Anwendungen gelten strengere Vorgaben.
12.2Zerstörungsfreie Prüfung
Zur zerstörungsfreien Prüfung gehören die Ultraschallprüfung auf innere Fehler, die Magnetpulverprüfung auf Oberflächenfehler und die Durchstrahlungsprüfung von Schweißverbindungen. Bei kritischen tragenden Anwendungen sind diese Prüfungen vorgeschrieben.
Mit dem Übergang der zerstörungsfreien Prüfverfahren zu automatisierten und digitalisierten Systemen steigt die Zuverlässigkeit, und die Prüfzeiten sinken.
13Zertifizierungen und Qualitätsbescheinigungen
Die Prüfbescheinigungen nach EN 10204 bestätigen, dass der Werkstoff den geforderten Spezifikationen entspricht. Für tragende Anwendungen wird in der Regel das Abnahmeprüfzeugnis 3.1 verlangt, für kritische Anwendungen wie Brücken und Druckgeräte das Abnahmeprüfzeugnis 3.2.
14Hinweise zu Entwurf und Bemessung
14.1Sicherheitsbeiwerte und Eurocode 3
Der Eurocode 3 legt die Teilsicherheitsbeiwerte fest: γM0 = 1,00 für die Beanspruchbarkeit von Querschnitten, γM1 = 1,00 für die Beanspruchbarkeit von Bauteilen bei Stabilitätsversagen und γM2 = 1,25 für die Beanspruchbarkeit von Nettoquerschnitten auf Zug. Die Nationalen Anhänge können davon abweichen.
Mit dem Konzept der Teilsicherheitsbeiwerte lassen sich die Unsicherheiten bei Werkstoffen und Einwirkungen erfassen, sodass für jede Tragwerksart ein angemessenes Sicherheitsniveau bleibt.
14.2Stabilitätsversagen: Knicken und Beulen
Örtliches und globales Stabilitätsversagen ist bei schlanken Stahlprofilen besonders kritisch. Der Eurocode 3 liefert Nachweisverfahren für das Biegedrillknicken, für das örtliche Beulen von Stegen und Flanschen sowie für das Zusammenwirken verschiedener Stabilitätsfälle.
Die Wahl der Stahlsorte beeinflusst die Effizienz des Tragwerks: höherfeste Sorten erlauben schlankere Querschnitte, verlangen dafür aber genauere Stabilitätsnachweise.
14.3Anschlüsse und Verbindungen
Anschlüsse sind kritische Elemente eines Stahltragwerks und verlangen bei Entwurf und Ausführung besondere Sorgfalt. Der Eurocode 3 legt Nachweisverfahren für geschweißte, geschraubte und gemischte Anschlüsse fest.
Die Wahl des Anschlusstyps prägt das Verhalten des gesamten Tragwerks: biegesteife Anschlüsse stellen die Kontinuität der Konstruktion her, gelenkige Anschlüsse lassen freie Verdrehungen zu.
15Häufige Fragen zu unlegierten Baustählen
Worin unterscheiden sich die Sorten S235, S275 und S355 in der Praxis?
Der Hauptunterschied liegt in der steigenden Streckgrenze (235, 275, 355 MPa), mit der sich bei gleicher Beanspruchung leichtere Querschnitte ausführen lassen. Die Sorte S235 passt zu üblichen Tragwerken, S275 zu mittleren Lasten, S355 zu Anwendungen mit hohen Anforderungen wie Brücken und Hochhäusern.
Wie wirkt sich die Erzeugnisdicke auf die mechanischen Eigenschaften von Baustählen aus?
Die mechanischen Eigenschaften nehmen mit wachsender Dicke ab, weil sich die Abmessung auf das Gefüge auswirkt. Die Normenreihe EN für Baustähle sieht ab 16 mm gestufte Abminderungen der Streckgrenze vor, bis hin zu deutlich verringerten Werten über 100 mm.
Welches sind die kritischen Kenngrößen für die Schweißeignung von Baustählen?
Die wichtigste Größe ist das Kohlenstoffäquivalent (CEV), das die EN 10025-2 nach Sorte und Erzeugnisdicke begrenzt: von 0,35 bei S235JR bis 0,49 bei S355, mit 0,54 bei Langerzeugnissen. Hinzu kommen die Erzeugnisdicke, die Abkühlgeschwindigkeit, ein etwaiges Vorwärmen und die Zusammensetzung des Zusatzwerkstoffs. Die Schweißeignung unlegierter Baustähle ist bei allen Standardsorten in der Regel ausgezeichnet.
Lassen sich die mechanischen Eigenschaften durch eine Wärmebehandlung verbessern?
Die Wärmebehandlungen von Baustählen wie das Normalglühen verbessern Gleichmäßigkeit und Zähigkeit, der Festigkeitsgewinn bleibt jedoch gering. Für deutliche Steigerungen braucht es legierte oder mikrolegierte Stähle. Die thermomechanische Behandlung (TMCP) während der Herstellung liefert bessere Kennwerte.
Wie wird die Schwingfestigkeit in tragenden Anwendungen bewertet?
Die Schwingfestigkeit hängt von der Stahlsorte, vom Oberflächenzustand, von vorhandenen Kerben und von der Art der Beanspruchung ab. Der Eurocode 3 liefert dafür Wöhlerlinien nach Kerbfallkategorien und berücksichtigt die Wirkung von Schweißnähten, Bohrungen und komplexen Geometrien.
Welche Umweltaspekte sind bei Baustählen zu beachten?
Baustähle sind in hohem Maß recycelbar; der Anteil an Recyclingmaterial erreicht bis zu 90 %. Die Ökobilanz (LCA) fällt günstig aus, weil die Tragwerke lange stehen und der Stahl am Ende der Nutzungsdauer vollständig wiederverwertbar ist.
Dieser Artikel gibt einen vollständigen technischen Überblick über unlegierte Baustähle; er verbindet die aktuellen europäischen Normen mit bewährter Ingenieurpraxis und wendet sich an Fachleute des Stahlbaus.