Flachstahl aus Kohlenstoffstahl ist ein langer, flacher, rechteckiger Stahlstab, der typischerweise durch Warmwalzen oder Kaltziehen hergestellt wird. Seine Breite ist deutlich größer als seine Dicke, wodurch er sich von Vierkant- oder Rundstahl unterscheidet. Die Bezeichnung „Kohlenstoffstahl“ weist darauf hin, dass sein Hauptlegierungselement Kohlenstoff ist und er nur Spuren anderer Elemente wie Mangan, Silizium und Schwefel enthält. Der Kohlenstoffgehalt (von nur 0,05 % bis über 1,0 %) beeinflusst direkt die Härte, Festigkeit, Duktilität und Schweißbarkeit des Stahlstabs.
Kaltwalzen ist Walzen unterhalb der Rekristallisationstemperatur. Es erfolgt üblicherweise bei Raumtemperatur, obwohl der Stahl manchmal leicht erwärmt wird, um die Verarbeitung zu erleichtern. Die Temperatur liegt jedoch deutlich unter der Warmwalztemperatur.
Kaltwalzen wird üblicherweise bei warmgewalztem Stahl durchgeführt. Nach Oberflächenbehandlungen wie Beizen wird der warmgewalzte Stahl in ein Kaltwalzwerk zum weiteren Walzen gegeben. Beim Kaltwalzen wird die Stahldicke weiter reduziert, und seine Maßgenauigkeit sowie Oberflächenqualität werden durch die Presswirkung der Walzen bei Raumtemperatur verbessert. Da das Kaltwalzen bei niedrigeren Temperaturen erfolgt, ist die Kaltverfestigung des Stahls ausgeprägter, was Zwischenglühen und andere Behandlungen zur Wiederherstellung seiner Plastizität erforderlich macht. Nach der Kaltverfestigung weist kaltgewalzter Stahl eine deutlich höhere Festigkeit auf, jedoch nehmen seine Plastizität und Zähigkeit etwas ab. Kaltgewalzter Stahl bietet eine höhere Oberflächenqualität und präzisere Maßgenauigkeit und eignet sich daher für Anwendungen, die eine hohe Oberflächenqualität und Maßgenauigkeit erfordern.
Warmwalzen ist ein Walzverfahren oberhalb der Rekristallisationstemperatur. Die überwiegende Mehrheit der Flachstangen aus Kohlenstoffstahl wird durch Warmwalzen hergestellt. Die Erhitzungstemperatur liegt üblicherweise zwischen 1100 °C und 1250 °C. Bei dieser Temperatur befindet sich der Stahl in einem weichgeglühten Zustand und lässt sich daher leicht plastisch verformen. Warmgewalzte Flachstangen sind wirtschaftlich und in einer breiten Palette von Abmessungen erhältlich, typischerweise von 3,2 mm bis 101,6 mm Dicke und bis zu 305,4 mm Breite.
Zunächst wird der Stahlblock auf eine hohe Temperatur erhitzt und anschließend mehrfach durch eine Reihe von Walzen geführt. Dadurch wird die Dicke des Stahls schrittweise reduziert, während gleichzeitig seine Form und Abmessungen angepasst werden. Beim Warmwalzen verändert sich das Mikrogefüge des Stahls; die ursprüngliche Gussstruktur wird durch Walzen und Abkühlen in ein gerichtetes Warmwalzgefüge umgewandelt. Warmgewalzter Stahl weist typischerweise eine rauere Oberfläche auf und kann Ablagerungen wie Zunder enthalten. Er besitzt eine relativ geringere Festigkeit, jedoch eine bessere Plastizität und Zähigkeit. Dies liegt daran, dass der Stahl beim Warmwalzen einer hohen Temperatur und einer schnellen Abkühlung ausgesetzt ist, was zu einem gleichmäßigeren Mikrogefüge und geringeren inneren Spannungen führt.
Die mechanischen Eigenschaften von Flachstangen aus Kohlenstoffstahl hängen von ihrem Kohlenstoffgehalt und der Wärmebehandlung ab. Typische Flachstangen aus niedriggekohltem Stahl (AISI 1018, ASTM A36) weisen eine Zugfestigkeit von ca. 400–550 MPa, eine Streckgrenze von ca. 250–350 MPa und eine Bruchdehnung von 20–25 % auf. Sie sind weich, duktil und gut schweißbar bzw. zerspanbar. Mittelgekohlter Stahl (AISI 1045) kann nach dem Normalglühen eine Zugfestigkeit von 570–700 MPa erreichen, seine Schweißbarkeit nimmt jedoch ab. Hochgekohlter Stahl (AISI 1095) kann eine Zugfestigkeit von über 800 MPa aufweisen, ist aber ohne Wärmebehandlung spröde.
Neben Kohlenstoff spielen auch andere Elemente eine wichtige Rolle. Mangan (bis zu 1,65 %) erhöht die Festigkeit und entfernt Oxide aus dem Stahl. Der Phosphor- und Schwefelgehalt wird niedrig gehalten (jeweils unter 0,05 %), um Kaltversprödung und Warmrissbildung zu vermeiden. Manche Flachstähle werden gebeizt und geölt, um Walzzunder zu entfernen und einen temporären Rostschutz zu erzielen.
Eines der Hauptanwendungsgebiete für Flachstahl aus Kohlenstoffstahl ist die Bauindustrie. Diese Flachstähle werden häufig als Bauteile in Gebäuden, Brücken und anderen Infrastrukturprojekten eingesetzt. Ihre Festigkeit und Steifigkeit machen sie ideal für die Aufnahme schwerer Lasten und die Stabilisierung verschiedenster Konstruktionen. Darüber hinaus wird Flachstahl aus Kohlenstoffstahl häufig zur Herstellung von Rahmen, Stützen und Halterungen verwendet; seine flache Form ermöglicht die einfache Integration in diverse Konstruktionen. Die Vielseitigkeit von Flachstahlprodukten macht sie zu einer bevorzugten Wahl für Ingenieure und Architekten.
Neben der Bauindustrie findet Flachstahl aus Kohlenstoffstahl auch in der Automobil- und Maschinenbauindustrie breite Anwendung. Er wird häufig zur Herstellung verschiedener Automobilteile wie Fahrgestelle, Achsen und Federungssysteme verwendet. Dank seines hohen Festigkeits-Gewichts-Verhältnisses ermöglicht Flachstahl aus Kohlenstoffstahl die Fertigung leichter und dennoch robuster Bauteile, wodurch die Fahrzeugleistung und Kraftstoffeffizienz verbessert werden. Auch im Maschinenbau werden Flachstahlprodukte zur Herstellung von Geräten und Werkzeugen eingesetzt, wobei ihre Langlebigkeit und Verschleißfestigkeit entscheidend für die langfristige Leistungsfähigkeit sind.
Die Wahl des richtigen Flachstahls aus Kohlenstoffstahl erfordert die Berücksichtigung mehrerer Faktoren: die erforderlichen mechanischen Eigenschaften (Festigkeit, Duktilität, Härte), Maßgenauigkeit, Oberflächenbeschaffenheit, korrosive Umgebungen, Bearbeitungsverfahren (Schweißen, Zerspanen, Biegen) und Budgetbeschränkungen. Für die meisten allgemeinen Konstruktionsanwendungen bietet warmgewalzter Flachstahl nach ASTM A36 mit niedrigem Kohlenstoffgehalt die beste Kombination aus Verfügbarkeit, Bearbeitbarkeit und Kosten. Für Präzisionswellen oder Werkzeugmaschinenführungen ist kaltgezogener Stahl 1018 oder 1045 die bessere Wahl. Für stark beanspruchte Teile wie Schaber kann hochkohlenstoffhaltiger Stahl oder wärmebehandelter Flachstahl erforderlich sein.
Veröffentlichungsdatum: 18. Mai 2026
