1. Kohlenstoff (C). Kohlenstoff ist das wichtigste chemische Element, das die Kaltverformung von Stahl beeinflusst. Je höher der Kohlenstoffgehalt, desto höher die Festigkeit des Stahls und desto geringer seine Kaltverformbarkeit. Es ist nachgewiesen, dass mit jedem Anstieg des Kohlenstoffgehalts um 0,1 % die Streckgrenze um etwa 27,4 MPa und die Zugfestigkeit um etwa 58,8 MPa zunimmt, während die Bruchdehnung um etwa 4,3 % abnimmt. Der Kohlenstoffgehalt im Stahl hat somit einen großen Einfluss auf dessen Kaltverformungsverhalten.
2. Mangan (Mn). Mangan reagiert beim Stahlschmelzen mit Eisenoxid, hauptsächlich zur Desoxidation des Stahls. Es reagiert mit Eisensulfid im Stahl und kann so die schädliche Wirkung von Schwefel auf den Stahl reduzieren. Das gebildete Mangansulfid verbessert die Zerspanbarkeit des Stahls. Mangan erhöht die Zugfestigkeit und Streckgrenze des Stahls und verringert die Kaltverformbarkeit, die sich negativ auf die Kaltverformung auswirkt. Allerdings hat Mangan nur etwa ein Viertel des Einflusses von Kohlenstoff auf die Verformungskraft. Daher sollte der Mangangehalt von Kohlenstoffstahl, außer bei besonderen Anforderungen, 0,9 % nicht überschreiten.
3. Silizium (Si). Silizium ist ein Rückstand des Desoxidationsmittels beim Stahlschmelzen. Steigt der Siliziumgehalt im Stahl um 0,1 %, erhöht sich die Zugfestigkeit um etwa 13,7 MPa. Übersteigt der Siliziumgehalt 0,17 % und ist der Kohlenstoffgehalt hoch, verringert sich die Kaltverformbarkeit des Stahls erheblich. Eine angemessene Erhöhung des Siliziumgehalts wirkt sich positiv auf die mechanischen Eigenschaften des Stahls aus, insbesondere auf die Elastizitätsgrenze, und erhöht die Korrosionsbeständigkeit. Übersteigt der Siliziumgehalt jedoch 0,15 %, bilden sich rasch nichtmetallische Einschlüsse. Selbst nach dem Glühen wird der Stahl mit hohem Siliziumgehalt nicht weicher und weist weiterhin eine gute Kaltverformbarkeit auf. Daher sollte neben den hohen Festigkeitsanforderungen der Siliziumgehalt so weit wie möglich reduziert werden.
4. Schwefel (S). Schwefel ist eine schädliche Verunreinigung. Er führt zur Trennung der kristallinen Metallpartikel im Stahl und verursacht Risse. Zudem begünstigt Schwefel die Warmversprödung und Rostbildung. Daher sollte der Schwefelgehalt unter 0,055 % liegen. Hochwertiger Stahl sollte einen Gehalt von unter 0,04 % aufweisen.
5. Phosphor (P). Phosphor hat eine starke Kaltverfestigungswirkung und führt zu starker Entmischung im Stahl. Dies erhöht die Kaltversprödung und macht den Stahl anfällig für Säurekorrosion. Phosphor im Stahl verschlechtert außerdem die Kaltverformbarkeit und kann beim Tiefziehen zu Rissbildung führen. Der Phosphorgehalt im Stahl sollte unter 0,045 % liegen.
6. Andere Legierungselemente. Andere Legierungselemente im Kohlenstoffstahl, wie Chrom, Molybdän und Nickel, liegen als Verunreinigungen vor, die einen weitaus geringeren Einfluss auf den Stahl haben als Kohlenstoff, und ihr Gehalt ist ebenfalls extrem gering.
Veröffentlichungsdatum: 13. Juli 2022