1. Kohlenstoff (C): Kontrolliert, um Sprödigkeit zu vermeiden
Inhaltsbereich: Weniger als oder gleich 0,18 % (strikt begrenzt).
Einfluss auf die Zähigkeit: Kohlenstoff stärkt Stahl durch die Bildung von Eisenkarbiden, aber überschüssiger Kohlenstoff erhöht die Sprödigkeit-insbesondere bei niedrigen Temperaturen-indem er die Bildung harter, spröder Phasen wie Martensit fördert. Durch die Begrenzung des Kohlenstoffgehalts auf 0,18 % vermeidet S355K2W eine übermäßige Karbidausfällung, erhält die Duktilität und ermöglicht dem Stahl, beim Aufprall Energie zu absorbieren (entscheidend für die Zähigkeit).
2. Mangan (Mn): Verbessert die Duktilität und Zähigkeit
Inhaltsbereich: 1.00–1.60%.
Einfluss auf die Zähigkeit: Mangan wirkt als „Feststoffverstärker“ und verbessert sowohl die Festigkeit als auch die Duktilität. Es wirkt der spröden Wirkung von Schwefel entgegen, indem es MnS-Einschlüsse bildet (anstelle von FeS, das Heißrisse verursacht) und fördert die Bildung feiner, zäher Ferrit--Perlit-Mikrostrukturen. Diese Verfeinerung trägt dazu bei, dass sich der Stahl beim Aufprall plastisch verformt und so die Energieabsorption erhöht.
3. Silizium (Si): Unterstützt die Festigkeit, ohne die Zähigkeit zu beeinträchtigen
Inhaltsbereich: 0.15–0.55%.
Einfluss auf die Zähigkeit: Silizium stärkt die Ferritmatrix, wird jedoch in einem moderaten Bereich gehalten, um eine Verringerung der Duktilität zu vermeiden. Bei höheren Gehalten kann Silizium die „Übergangstemperatur“ (die Temperatur, unterhalb derer Stahl spröde wird) erhöhen, aber der kontrollierte Si-Gehalt von S355K2W stellt sicher, dass dieser Übergang niedrig bleibt und die Zähigkeit bei -20 Grad und darunter erhalten bleibt.
4. Niob (Nb) und Vanadium (V): Kornverfeinerung für härtere Mikrostrukturen
Inhaltsbereiche: Nb 0,015–0,060 %; V Weniger als oder gleich 0,12 % (oft als Mikrolegierungszusatz vorhanden).
Einfluss auf die Zähigkeit: These elements are critical for grain refinement-one of the most effective ways to enhance low-temperature toughness. They form fine carbides/nitrides that pin grain boundaries during rolling and cooling, preventing the growth of coarse austenite grains. Finer grains reduce the distance between grain boundaries, limiting the propagation of cracks during impact and increasing the energy required to cause fracture. This is why S355K2W maintains toughness even in thicker plates (>100 mm), wo eine Kornvergröberung wahrscheinlicher ist.
5. Kupfer (Cu), Chrom (Cr) und Nickel (Ni): Witterungsbeständige Elemente mit sekundären Zähigkeitsvorteilen
Inhaltsbereiche: Cu größer oder gleich 0,25 %; Cr 0,30–1,20 %; Ni Weniger als oder gleich 0,65 % (optional).
Einfluss auf die Zähigkeit: Diese Elemente dienen in erster Linie der Witterungsbeständigkeit (Bildung einer schützenden Patina), unterstützen aber indirekt auch die Zähigkeit. Kupfer und Nickel verbessern die Duktilität bei niedrigen Temperaturen, indem sie die Ferritphase stabilisieren und das Risiko einer spröden Martensitbildung verringern. Chrom verfeinert in Kombination mit Niob die Kornstruktur weiter und verbessert die Fähigkeit des Stahls, die Zähigkeit bei Temperaturen unter Null beizubehalten.
6. Schwefel (S) und Phosphor (P): Streng begrenzt, um Sprödigkeit zu verhindern
Inhaltsbereiche: S Kleiner oder gleich 0,030 %; P Kleiner oder gleich 0,035 %.
Einfluss auf die Zähigkeit: Schwefel bildet Einschlüsse, die als Ausgangspunkt für Risse dienen können, während sich Phosphor an den Korngrenzen absondert, diese schwächt und die Sprödigkeit erhöht-besonders bei niedrigen Temperaturen. Durch die Abdeckung dieser Verunreinigungen minimiert S355K2W mikrostrukturelle Fehler, die andernfalls die Absorption der Aufprallenergie verringern würden.
