Die Bezeichnung S235 steht für einen warmgewalzten, unlegierten Baustahl. Dem einen oder anderen mag noch die zwischenzeitlich nicht mehr gebräuchliche Bezeichnung ST37 in Erinnerung sein. Nach DIN EN 10027 trägt dieser Werkstoff die Nummer 1.0038. Aufgrund seiner guten mechanischen Eigenschaften, der sehr guten Eignung zum thermischen Fügen sowie der guten Wirtschaftlichkeit kommt er für eine Vielzahl industrieller Anwendungen zum Einsatz.
Aus der Materialspezifikation S235JR lassen sich mehrere Informationen ableiten. Der Buchstabe S steht für „Structural Steel“ und bezeichnet einen Baustahl. Die folgende Zahl 235 stellt den Bezug zur Mindeststreckgrenze des Werkstoffes in Megapascal (MPa) her. Sie verweist darauf, dass die Streckgrenze dieses Baustahls nicht weniger als 235 Megapascal beträgt. Das Kürzel JR schließlich kennzeichnet die Kerbschlagzähigkeit des Materials bei Raumtemperatur und verweist darauf, dass bei 20 Grad Celsius für diesen Parameter ein Wert von 27 Joule (J) erreicht wird.
Eigenschaften des Baustahls S235JR
Chemische Zusammensetzung
Die chemische Zusammensetzung nach Mengenanteilen vorhandener Legierungsbestandteile stellt sich für den S235JR folgendermaßen dar:
- Eisen (Fe) ca. 98,5 %
- Kohlenstoff (C) max. 0,17 %
- Mangan (Mn) max. 1,40 %
- Phosphor (P) max. 0,035 %
- Kupfer (Cu) max. 0,55 %
- Schwefel (S) max. 0,035 %
- Stickstoff (N) max. 0,012 %
Hauptbestandteil dieses Baustahls ist Eisen mit etwa 98,5 Massenprozent. Der Kohlenstoffanteil ist niedrig und beträgt maximal 0,17 Masseprozent. Daraus resultiert die sehr gute Schweißbarkeit. Mangan als Legierungselement in Stahlwerkstoffen bewirkt hohe Zähigkeitswerte auch bei niedrigen Temperaturen.
Im S235JR führt der Anteil an Mangan zu einer guten Duktilität. In der Literatur wird auf eine gewisse Beständigkeit gegen Witterungseinflüsse durch den Kupfergehalt hingewiesen. Eine Resistenz gegen Korrosion wird damit jedoch nicht erzielt.
Massenanteile über 0,4 Prozent Kupfer können beim Warmumformen die Neigung des Werkstoffes zur Warmrissigkeit fördern. Von Warmumformung wird dann gesprochen, wenn die Temperatur des Werkstoffes beim Umformen oberhalb der Rekristallisationstemperatur liegt. In Verbindung mit Phosphor steigert das Kupfer die Zugfestigkeit und Streckgrenze. Die Phosphor- und Schwefelanteile beeinflussen die mechanische Bearbeitbarkeit vorteilhaft.
Ausgewählte mechanische Eigenschaften
- Zugfestigkeit: 360 – 510 Megapascal (MPa)
- Streckgrenze: Min. 235 Megapascal (MPa)
- Bruchdehnung: Min. 26 %
- Elastizitätsmodul: 210 Gigapascal (GPa)
Umformbarkeit
Der Werkstoff S235JR weist eine sehr gute Eignung zum Umformen auf. Die Herstellung von Bauteilen mit anspruchsvoller Formgebung ist auf dem Wege der Kaltumformung möglich. Die Neigung zur Rissbildung ist wegen der guten Zähigkeitseigenschaften gering.
Auf das Warmumformen, das heißt ein Umformen oberhalb der Rekristallisationstemperatur, sollte wegen der Gefahr der Rissbildung infolge des Kupferanteils verzichtet werden. Für diesen Werkstoff ist eine Kaltumformung zu präferieren.
Schweißbarkeit
Der mit 0,17 Masseprozent geringe Kohlenstoffgehalt im S235JR bewirkt eine geringe Aufhärtungsneigung sowie eine geringe Tendenz zur Rissbildung. Mit der Entstehung von Sprödphasen in der Wärmeeinflusszone und damit einer Rissanfälligkeit ist nicht zu rechnen. Vor diesem Hintergrund ist dieser Stahl sehr gut schweißbar. Ein Vorwärmen der Komponenten vor dem Prozess des thermischen Fügens ist in der Regel nicht erforderlich. Bei höheren Erzeugnisnenndicken oder niedrigen Umgebungstemperaturen kann ein Vorwärmen jedoch vorteilhaft sein. Alle gängigen Schweißverfahren sind anwendbar.
Korrosionsbeständigkeit
Wenn dem S235JR auch eine gewisse Witterungsbeständigkeit nachgesagt wird, darf nicht davon ausgegangen werden, dass das Material rostfrei ist. Zur Ausbildung einer Passivschicht an der Oberfläche dieses Werkstoffes kommt es nicht. Um die Lebensdauer von Komponenten aus S235JR zu erhöhen, sind sowohl für Anwendungen im Innen- als auch Außenbereich zusätzliche Maßnahmen erforderlich. Bei Außenanwendungen sind geeignete Beschichtungen, beispielsweise ein Feuerverzinken, zu wählen.
Kerbschlagzähigkeit
Der S235JR verfügt wegen seines Mangananteils über gute Zähigkeitswerte. Für den technologischen Prozess der Formgebung sowie für den Einsatz in Außenbereichen ist diese Eigenschaft vorteilhaft.
Einsatzbereiche des S235JR
Bauindustrie
Träger, Stützen sowie Strukturelemente sind Anwendungen des S235JR in der Bauindustrie und Architektur. Aufgrund seiner guten mechanischen Eigenschaften wird er für tragende Konstruktionen im Hoch-, Tief- und Brückenbau sowie in Gebäuden eingesetzt.
Maschinenbau und Fahrzeugbau
Im Maschinenbau wird S235JR für Maschinenteile, Halterungen und Rahmenkonstruktionen verwendet. Hierbei sind nicht nur seine Festigkeitswerte, sondern auch die gute Umformbarkeit gefragte Eigenschaften. Beim Bau von Fahrzeugen, in der Automobilindustrie, tritt der S235JR oftmals im Zuge der Herstellung tragender Komponenten in Erscheinung. Eine gute Wirtschaftlichkeit sowie die Option, auch anspruchsvoll geformte Bauteile zu fertigen, prädestinieren diesen Stahl für derartige Anwendungen.
Rohrleitungsbau
Häufiges Einsatzgebiet des S235JR ist der Bau von Rohrleitungen. Aufgrund seiner guten Zähigkeitswerte eignet er sich für Leitungen und Trassen, die neben dem Transport von Medien mechanischen Belastungen standhalten müssen. Insbesondere jedoch seine sehr gute Schweißbarkeit machen den S235JR zu einer bevorzugten Wahl in diesem Industriebereich.
Verarbeitung von S235JR
Trennen
Für das Trennen des Baustahls S235JR können sämtliche mechanische und thermische Verfahren genutzt werden. So sind das Scheren, Stanzen, Sägen oder Bohren ebenso unkompliziert einzusetzen wie das Plasma- , Wasserstrahl- oder Laserschneiden. Der Werkstoff erlaubt abhängig vom jeweils gewählten Trennverfahren sehr gute Schnittqualitäten in hoher Präzision. Wegen seiner vorteilhaften mechanischen Eigenschaften sind auch technisch weniger aufwendige Trennverfahren sehr gut anwendbar.
Fügen
Aufgrund seines niedrigen Kohlenstoffgehaltes gestattet der S235JR den Einsatz aller gängigen thermischen Fügeverfahren. Die Nutzung manueller Schweißverfahren, zum Beispiel dem Gasschmelzschweißen (G) oder dem Lichtbogen-Handschweißen (E) ist problemlos möglich. Gerade in der Bauindustrie sowie im Rohrleitungsbau dominieren diese Schweißverfahren. Mechanisierte oder automatisierte Schutzgas-Schweißverfahren, wie das Metallaktivgas-Schweißen (MAG) und das Wolframintertgas-Schweißen (WIG) sind ebenso gut einsetzbar wie das Unterpulver-Schweißen (UP).
Grundsätzlich lassen sich auch Laserstrahl- und Plasmaschweißen für das Verbinden von Komponenten aus S235JR nutzen. Diese Anwendungen sind jedoch Fügeverbindungen vorbehalten, bei denen ein Höchstmaß an Präzision gefordert ist. Üblicherweise werden hierfür auch Hochleistungswerkstoffe eingesetzt. Mechanische Fügeverfahren, beispielsweise das Schrauben, stellen keine Herausforderung für diesen Werkstoff dar.
Umformen
Der S235JR verfügt über eine hervorragende Eignung zur Kaltumformung. Übliche Umformverfahren wie das Biegen sind unkompliziert zu realisieren. Wegen seines Kupfergehaltes neigt dieser Baustahl jedoch zur Bildung von Warmrissen. Das Warmumformen ist vor diesem Hintergrund nicht zu empfehlen.
Oberflächenbeschichtung
Wie bereits oben angeführt, verfügt der S235JR über keine nennenswerte Korrosionsresistenz. Um die Beständigkeit gegen Korrosion für Anwendungen im Außenbereich zu optimieren, sind Verfahren der Oberflächenbeschichtung, wie das Feuerverzinken, geeignet. Für Bauteile zum Einsatz im Innenbereich bieten sich das Pulverbeschichten oder das galvanische Verzinken an.
Sollte das Verzinken als Verfahren der Oberflächenbeschichtung gewählt werden, muss bei der Bestellung des Werkstoffes auf die Grenzwerte von Silizium und Phosphor geachtet werden.
Wirtschaftlichkeit des S235J
Der Baustahl S235JR gilt als wirtschaftlich vorteilhafte Option im Metall-, Hoch-, Tief- und Brückenbau sowie für den Einsatz im Fahrzeug- und Maschinenbau. Neben der üblicherweise absolut wettbewerbsfähigen Preisstellung des Materials selbst erlauben seine guten Verarbeitungseigenschaften die Nutzung technisch weniger aufwändiger Verfahren. Mit Blick auf die Prozesskette werden Unternehmen so in die Lage versetzt, qualitativ hochwertige Produkte bei optimierten Fertigungskosten zu realisieren.
Anwendungen bei ESTA E. Stahl Metallwarenfabrik GmbH
Bei ESTA gehört der Baustahl S235 zu den am häufigsten eingesetzten Werkstoffen. Wir fertigen Auffahrrampen, Konsolen für den Torbau, Treppenwangen, Stahl-Treppenstufen, Komponenten für den Sondermaschinenbau wie z.B. Klappen, Abdeckungen, Siebe, Trichter und Rinnen aus diesem Material. Tafeln bis zu 6 × 1500 × 6000 mm oder in den Abmessungen bis 20 × 2000 × 4000 mm werden in unserem Hause verarbeitet. Wir sind zertifizierter Hersteller von Bauprodukten aus S235. Verlassen Sie sich jederzeit auf unsere Kompetenz sowie die Güte unserer Produkte. Sowohl in Beratung als auch Ausführung stehen wir Ihnen mit unserer langjährigen Erfahrung und fundiertem Know-how zur Verfügung. Nehmen Sie gerne den Kontakt zu uns auf – wir freuen uns auf Sie!
