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Lernfeld 1 · Prüfung Teil 1

Werkstoffe, Normbezeichnungen und Halbzeuge

Stahlbezeichnungen wie S235JR, C45E und 42CrMo4 lesen, Werkstoffgruppen, Halbzeuge, Masse aus Dichte und Kennwerte des Zugversuchs.

13 Aufgaben dazu übenKostenlos, ohne Anmeldung, mit Lösungsweg

Darum geht es

Bevor du ein Bauteil fertigst, holst du das passende Halbzeug aus dem Lager: Flachstahl, Rundstahl, Vierkant, Blech, Rohr oder Profil. Auf Zeichnung und Stückliste steht der Werkstoff als Kurzname nach DIN EN 10027-1 oder als Werkstoffnummer nach DIN EN 10027-2, etwa 1.0038 für S235JR. Grob unterscheidest du Eisenwerkstoffe (Stahl, Gusseisen) und Nichteisenmetalle wie Aluminium, Kupfer und Messing; dazu kommen Kunststoffe.

Die Kurznamen folgen festen Regeln. Bei Baustählen steht S für Stahlbau und die Zahl für die Mindeststreckgrenze in N/mm², bei S235JR also 235 N/mm². Unlegierte Vergütungsstähle wie C45E nennen den Kohlenstoffgehalt in Hundertstel Prozent, hier etwa 0,45 %. Bei niedriglegierten Stählen wie 42CrMo4 ist 42 wieder der Kohlenstoff in Hundertstel Prozent, die Zahl hinter den Elementen wird durch einen Faktor geteilt, für Chrom durch 4. Hochlegierte Stähle beginnen mit X und nennen die Legierungsanteile direkt in Prozent, etwa X5CrNi18-10 mit rund 18 % Chrom und 10 % Nickel.

Für die Auslegung zählen Kennwerte aus dem Zugversuch: Bis zur Streckgrenze verformt sich der Werkstoff elastisch und federt zurück, danach bleibt er dauerhaft verformt; die Zugfestigkeit ist die höchste Spannung vor dem Bruch. Ein Bauteil legst du so aus, dass es im Betrieb unter der Streckgrenze bleibt. Für den Zuschnitt rechnest du außerdem oft die Masse aus Volumen und Dichte, bei Stahl rund 7,85 kg/dm³, bei Aluminium etwa 2,7 kg/dm³.

Das solltest du dir merken

  • Bei S235JR steht die Zahl für die Mindeststreckgrenze in N/mm².
  • Bei C45E und 42CrMo4 gibt die erste Zahl den Kohlenstoffgehalt in Hundertstel Prozent an.
  • Ein X am Anfang heißt hochlegiert, die Legierungsanteile stehen dann direkt in Prozent.
  • Maßgebend für die Auslegung ist die Streckgrenze, nicht die Zugfestigkeit.
  • Aluminium wiegt etwa ein Drittel so viel wie Stahl und rostet nicht, ist aber weicher.

Formeln

Masse aus Volumen und Dichte
Masse in kg, Volumen in dm³, Dichte in kg/dm³
Mechanische Spannung
Spannung in N/mm², Kraft in N, Anfangsquerschnitt in mm²
Dehnung
in %, Verlängerung und Anfangslänge in mm

Typische Fehler in der Prüfung

  • Die Maße in mm mit der Dichte in kg/dm³ multipliziert, ohne vorher in dm umzurechnen; das Ergebnis ist um den Faktor 1 000 000 falsch.
  • Bei 42CrMo4 die 4 als 4 % Chrom gelesen, statt sie durch den Faktor 4 zu teilen.
  • Die Zahl im Kurznamen eines Baustahls für die Zugfestigkeit gehalten.
  • Messing und Bronze zu den Eisenwerkstoffen gezählt; sie sind Kupferlegierungen und damit Nichteisenmetalle.

Tipps aus der Werkstatt

  • Bei Baustählen wie S355J2 nennt die Zahl die Mindeststreckgrenze in N/mm², bei C45 steht die Zahl für 0,45 % Kohlenstoff (Zahl geteilt durch 100). Verwechsle Streckgrenze und Zugfestigkeit nicht, das ist ein beliebter Prüfungsfehler.

Sitzt das Thema? Teste dich mit echten Prüfungsfragen.

13 Aufgaben zu „Werkstoffe, Normbezeichnungen und Halbzeuge“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

Jetzt üben

Grundlage: KMK-Rahmenlehrplan Industriemechaniker, Lernfeld 1 (Fertigen von Bauelementen mit handgeführten Werkzeugen); DIN EN 10027-1 und -2. Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.