Page 348 - Werkstoffwelt

WERKSTOFFINFORMATIONEN Allgemein
|

Welcher Werkstoff wofür?

Allgemeine Baustähle / Konstruktionsstähle
Diese Stähle (z. B. S 235 JRC) sind millionenfach bewährt und finden Verwendung in vielen Bauteilen für den Maschinen-, Anlagen-, und Apparate-
bau. Für ihre Verwendung ist die Zugfestigkeit entscheidend. Die Zugfestigkeit nimmt mit steigendem Kohlenstoffgehalt zu, gleichzeitig nehmen aber
Zähigkeit, Umformbarkeit und Schweißeignung ab. Kaltgezogene Baustähle bieten eine hervorragende Oberflächenbeschaffenheit und können im
Regelfall ohne weitere Behandlung oder Bearbeitung im Maschinen- und Anlagenbau eingesetzt werden.
Für eine Wärmebehandlung sind diese Stähle nicht vorgesehen.

Automatenstähle
Automatenstähle (z. B. 11.SMn 30) sind unlegierte Qualitätsstähle mit erhöhtem Schwefel- (bis 0,3% S) und Phosphorgehalt (bis 0,2% P), sie sind
daher nicht schweißgeeignet. Der große Vorteil dieser Stähle liegt in den guten Zerspanungseigenschaften. Durch den Schwefelgehalt entstehen
kurzbrechende Späne, so dass selbst auf hochautomatisierten Drehzentren störungsarme Prozesse gewährleistet sind.
Edelbaustahl

Auch als unlegierter Edelstahl geläufig. Diese Stähle (z.B. 20 Mn V6), die gegenüber Qualitätsstahl einen höheren Reinheitsgrad, insbesondere im
Hinblick auf nichtmetallische Einschlüsse besitzen, sind meist zur Oberflächenbehandlung (z.B. Hartverchromung) oder aber zur Wärmebehandlung
vorgesehen.
Einsatzstähle

Einsatzstähle sind unlegierte Qualitätsstähle mit einem Kohlenstoffgehalt <0,2% wie z.B. C10, oder unlegierte Edelstähle, wie z.B. Ck10, sowie
legierte Edelstähle, wie z.B. 16 MnCr 5. Aus diesen Einsatzstählen werden Werkstücke gefertigt, die durch Einsatzhärten eine harte, verschleißfeste
Randschicht erhalten. Mittlerweile gibt es auch Einsatzstähle, welche die guten Zerspanungseigenschaften der Automatenstähle mit den Eigenschaf-
ten der Einsatzstähle in sich vereinigen, wie z.B. ESP 65. Beim Einsatzhärten wird die Randschicht eines kohlenstoffarmen Stahls (Einsatzstahl) mit
Kohlenstoff angereichert und anschließend gehärtet. Man erhält dadurch ein Werkstück mit gehärteter, kohlenstoffreicher Randschicht (Einsatzhär-
tungstiefe EHT bis. ca. 2 mm) und einem kohlenstoffarmen, ungehärteten zähen Werkstückkern.

Nitrierstähle
Nitrierstähle sind legierte Stähle, z.B. 34 Cr Al Ni 7, die wegen der in ihnen enthaltenen Nitridbildner wie Chrom, Aluminium und Titan für ver-
schleißfeste Bauteile mit hoher Dauerfestigkeit verwendet werden. Beim Nitrierhärten wird eine dünne Randschicht des Werkstücks mit Stickstoff
angereichert, wobei eine sehr harte und verschleißfeste Härteschicht (Nitrierhärtetiefe NHT 0,1 bis 0,5 mm) entsteht. Der Werkstückkern bleibt
unverändert. Nitriergehärtete Bauteile sind verzugsfrei, da sie nur auf etwa 550° C erwärmt werden. Nitrierhärten ergibt eine äußerst harte, dabei
gleichzeitig verschleißfeste und gleitfähige Randschicht, die auch gegen Rost eine gute Resistenz aufweist.
Vergütungsstähle

Vergütungsstähle (z.B. 42 Cr Mo 4) besitzen einen Kohlenstoffgehalt zwischen 0,2% und 0,65%. Diese Stähle erhalten durch Vergüten ihre hohe
Festigkeit. Sie besitzen eine gute Zähigkeit und werden hauptsächlich für dynamisch beanspruchte Bauteile hoher Festigkeit verwendet. Vergüten ist
eine Wärmebehandlung, die Bauteilen große Festigkeit und eine hohe Streckgrenze sowie große Zähigkeit verleiht. Vergüten besteht aus Härten
und anschließendem Anlassen. Die zum Erreichen des gewünschten Verhältnisses von Festigkeit und Bruchdehnung erforderliche
Anlasstemperatur kann aus Vergütungsdiagrammen abgelesen werden.
Werkzeugstähle

Aus Werkzeugstählen (z.B. X210 Cr 12 / W.-Nr.: 1.2080) werden Werkzeuge zum Urformen, Umformen und Trennen hergestellt. Sie erhalten
durch eine Wärmebehandlung ihre Gebrauchshärte. Man unterteilt sie nach ihrer Zusammensetzung in unlegierte, legierte und hochlegierte Werk-
zeugstähle, nach dem Abschreckmittel in Wasser-, Öl- und Lufthärter und nach ihrer Verwendung (Arbeitstemperatur) in Kalt- (bis 200° C), Warm-
(bis 400° C) und Schnellarbeitsstähle (bis 600° C). Lufhärter haben aufgrund der sanfteren Abkühlung einen geringeren Verzug als die schroffer
abgekühlten Wasser- und Ölhärter.
Die Wärmebehandlung der Werkzeugstähle besteht in vielen Fällen aus Spannungsarmglühen nach der Vorbearbeitung. Dann erfolgt die Fertigbe-
arbeitung mit anschließendem Erwärmen auf Härtetemperatur (ein – oder mehrstufig). Es soll ein Durchwärmen des gesamten Werkstückquer-
schnitts gewährleistet sein. Erst dann wird rasch auf Härtetemperatur erwärmt und zum Durchwärmen dort gehalten. Dabei wird das Gefüge
austenitisch. Je nach Stahlsorte erfolgt dann das Abschrecken in Wasser, Öl, im Warmbad oder an der Luft. Wenn eine Temperatur von ca. 80° C
erreicht ist, werden die Werkstücke zum Temperaturausgleich direkt in einen Ofen mit 100-150° C gelegt.

Nach dem Temperaturausgleich sollte sofort angelassen werden, um Spannungsrisse zu vermeiden. Die geeignete Anlasstemperatur ist aus dem
Anlassdiagramm des betreffenden Stahls zu entnehmen und beeinflusst maßgeblich die gewünschte Endhärte.

344 Werkstoffwelt