Bei Werkzeugstählen
handelt es sich ausschließlich um Edelstähle
Werkzeugstahl ist Stahl (Hauptgruppe 1 bei der
Werkstoff-Nummerierung), der zur Fertigung von Werkzeugen und Formen verwendet
wird, weiterhin können Werkzeugstähle auch für die Herstellung in folgenden
Bereichen verwendet werden
Unterteilung bzw. Unterscheidungsmöglichkeiten
Nach der Zusammensetzung wird unterschieden zwischen
unlegierten und legierten Werkzeugstählen.
-
Unlegierte
Werkzeugstähle
Der Kohlenstoffanteil unlegierter Werkzeugstähle liegt
zwischen 0,5 % und 1,5 %, oft sind noch geringe Mengen Wolfram enthalten. Durch
eine Vergütung wird ihre Oberflächenhärte drastisch erhöht, die Aufhärtbarkeit
ist dabei im Wesentlichen vom Kohlenstoffgehalt des Stahls abhängig. Allerdings
sind unlegierte Werkzeugstähle nicht durchhärtbar (große kritische
Abkühlgeschwindigkeit) und auch nicht für hohe Betriebstemperaturen geeignet,
da schon bei ca. 200°C der temperaturbedingte Härteabfall eintritt.
- Deswegen fallen die unlegierten Werkzeugstähle in die
Kategorien-Klasse: Kaltarbeitsstahl.
Legierte Werkzeugstähle werden in höher beanspruchten
Werkzeugen eingesetzt und sind meistens Durchhärter. Zudem verziehen sie sich
beim Härten nicht so sehr, je nachdem welche Legierungselemente vorhanden sind.
Diese sind oft Chrom, Mangan, Molybdän, Nickel und Wolfram.
Man unterscheidet in:
- Kaltarbeitsstahl (Betriebstemperatur bis 200°C),
- Warmarbeitsstahl (Betriebstemperatur ab 200°C)
- Schnellarbeitsstahl (Betriebstemperatur bis 600°C).
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Kaltarbeitsstähle
- Kaltarbeitsstähle
werden in der Regel genutzt, wenn während des Einsatzes die Temperatur
an der Oberfläche 200 °C nicht übersteigt.
- Wird diese Temperatur
überschritten, so kommt es in aller Regel zu einem Härteabfall, da
Kaltarbeitsstähle nur eine sehr geringe Anlassbeständigkeit aufweisen.
- Kaltarbeitsstähle können sowohl legierte als auch unlegierte
Werkzeugstähle sein.
- In der nachfolgenden Tabelle sind un-, niedrig- und
hochlegierte Kaltarbeitsstähle aufgeführt.
| Bezeichnung |
Werkstoffnummer |
Klasse |
|---|
| C 45 W |
1.1730 |
Unlegiert |
| C 85 W |
1.1830 |
Unlegiert |
| 90 MnCrV 8 |
1.2842 |
Niedriglegiert |
| 100 Cr 6 |
1.2067 |
Niedriglegiert |
| 21 MnCr 5 |
1.2162 |
Niedriglegiert |
| X 210 Cr 12 |
1.2080 |
Hochlegiert |
| X 155 CrVMo 12 1 |
1.2379 |
Hochlegiert |
| X 36 CrMo 17 |
1.2316 |
Hochlegiert |
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Warmarbeitsstähle
- Kann
während des Einsatzes eine Oberflächentemperatur von mehr als 200 °C
auftreten, so ist die Verwendung eines Warmarbeitsstahles angezeigt.
- Bei
dieser Stahlsorte handelt es sich fast ausschließlich um hochlegierte
Stähle um die Anlassbeständigkeit und Warmhärte zu verbessern.
- Darüber
hinaus müssen sie auch bei Temperaturen über 200 °C eine ausreichende
Verschleißfestigkeit Warmhärte aufweisen.
- Warmarbeitsstähle werden
insbesondere zur Herstellung von Gesenken zum Schmieden verwendet.
- Eine Auswahl an Warmarbeitsstählen ist in der anschließenden Tabelle aufgeführt.
| Bezeichnung |
Werkstoffnummer |
Klasse |
|---|
| X38 CrMoV 5 1 |
1.2343 |
Hochlegiert |
| X40 CrMoV 5 1 |
1.2344 |
Hochlegiert |
| X32 CrMoV 3 3 |
1.2365 |
Hochlegiert |
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Legierungselemente
- Diese Legierungselemente beinflussen unteranderem hauptsächlich die Eigenschaften bezüglich der Auswahl des Werkstoffes.
- Die Hauptlegierungselemente von Werkzeugstählen neben Kohlenstoff können der folgenden Tabelle entnommen werden.
- Je nach Anforderungsprofil an den Stahl werden verschiedene Legierungselemente der Stahlzusammensetzung hinzugefügt.
| Element |
Beeinflussung Eigenschaft |
|
Positiv |
Negativ |
| Chrom (Cr) |
Härtbarkeit, Korrosionsbeständigkeit |
Kerbschlagzähigkeit, Schweißbarkeit |
| Kobalt (Co) |
Warmfestigkeit, Anlasssprödigkeit |
--- |
| Mangan (Mn) |
Härtbarkeit, Streckgrenze, Zugfestigkeit, |
Wärmeausdehnung |
| Molybdän (Mo) |
Härtbarkeit, Anlasssprödigkeit, Streckgrenze, Zugfestigkeit, Warmfestigkeit |
Zunderbeständigkeit |
| Nickel (Ni) |
Streckgrenze, Kerbzähigkeit, Zähigkeit,
Temperaturausdehnung |
--- |
| Stickstoff (N) |
Spannungsrisskorrosionsbeständigkeit, Kaltverfestigung, Festigkeit |
Blausprödigkeit, Alterungsempfindlichkeit |
| Vanadium (V) |
Verschleißwiderstand, Warmfestigkeit, Anlassbeständigkeit |
--- |
| Wolfram (W) |
Zugfestigkeit, Streckgrenze, Zähigkeit,
Warmfestigkeit, Verschleißbeständigkeit |
--- |
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RichterTech GmbH verwendet ausschliesslich für den Werkzeugbau/Prototypenbau Werkzeugstähle der Böhler Uddehom AG
- kleiner Auszug der Werkstoffe,deren Härteverfahren, der erreichbaren Härte, der Anwendungseigenschaften, der Barbeitbarkeit, ......
Werkstoff
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Bezeichnung
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Bezeichnung
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Härteverfahren
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HRC
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Eigenschaften
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Bearbeitbarkeit
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Bemerkungen
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Werkstoffzuteilung
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| 1.0401 |
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C15 |
Einsatzhärten |
58-62 |
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Gut Zerspannbar |
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| 1.2162 |
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21MnCr5 |
Einsatzhärten |
58-62 |
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Sehr gut Zerspannbar |
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| 1.2764 |
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X19NiCrMo4 |
Einsatzhärten |
58-62 |
Hohe Kernfestigkeit, gute Zähigkeit |
Gut Zerspannbar |
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| 1.5752 |
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15NiCr14 |
Einsatzhärten |
58-62 |
Gute Zähigkeit |
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| 1.6587 |
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18CrNiMo7-6 |
Einsatzhärten |
58-62 |
Erhöhte Zähigkeit und Kernfestigkeit |
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| 1.7131 |
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16MnCrS5 |
Einsatzhärten |
58-62 |
|
Sehr gut Zerspannbar |
Federstahl |
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| 1.2101 |
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62SiMnCr4 |
Härten/Vergüten |
58-62 40-46 |
Gute Zähigkeit |
|
Vorzügliche Federungseigenschaften |
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| 1.7792 |
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58CrMoV4 |
Härten/Randschichthärten |
60-64 |
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Alte Bezeichnung: 58CVZ, ähnliche Eigenschaften wie 1.8561
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| 1.8561 |
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58CrV4 |
Härten/Randschichthärten |
60-64 |
Hochschlagfest |
|
sehr gut zum Randschicht- Induktionshärten Wälzlagerstahl |
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| 1.3505 |
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100Cr6 |
Härten/Randschichthärten |
60-64 |
|
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Wird auch Randschichtgehärtet |
Kaltarbeitsstahl |
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| 1.2363 |
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X100CrMoV5 |
Vakuumhärten |
60-63 |
gute Verschleißfestigkeit, zäher als 1.2379 |
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| 1.2379 |
K110 |
X153CrMoV12 |
Vakuumhärten 59-63 |
59-63 |
hohe Verschleißfestigkeit, zäher als 1.2436 |
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| 1.2436 |
K107 |
X210CrW12 |
Härten aus dem Salzbad |
60-64 |
sehr hohe Verschleißfestigkeit |
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| 1.2721 |
|
50NiCr13 |
Härten |
55-59 |
Gute Schlag- und Druckbelastbarkeit |
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| 1.2767 |
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45NiCrMo16 |
Härten |
52-56 |
Höchste Widerstandsfestigkeit gegen Schlag und Druck |
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| 1.2842 |
|
90MnCrV8 |
Härten |
60-64 |
Verschleißfest & Zäh (gut) |
Sehr gut Zerspannbar |
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| 1.2210 |
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115CrV3 |
Härten |
60-64 |
Verschleißfest & Zäh (gut) |
Gut Zerspannbar |
|
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| 1.2510 |
K |
100MnCrW4 |
Härten |
60-64 |
Verschleißfest & Zäh (gut) |
Sehr gut Zerspannbar |
|
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| 1.2550 |
|
60WCrV8 |
Härten |
58-62 |
Schlag Zäh |
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|
Vergütungsstahl |
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| 1.1191 |
|
C45E |
Randschichthärten Induktion |
56-60 |
|
Gut Zerspannbar |
nur bedingt Schweißbar |
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| 1.2312 |
|
40CrMnMoS8-6 |
Härten/Vergüten |
48-52 34-40 |
|
Gut Zerspannbar |
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| 1.2738 |
|
40CrMnNiMo8-6-4 |
Härten/Vergüten |
50-54 34-40 |
Hohe Zähigkeit |
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| 1.6582 |
|
34CrNiMo6 |
Härten/Vergüten |
52-56 34-40 |
Gute Zähigkeit |
|
wird oft Induktiv Randschichtgehärtet |
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| 1.7225 |
|
42CrMo4 |
Härten/Vergüten |
52-56 34-40 |
|
Gut Zerspannbar |
wird oft Induktiv Randschichtgehärtet |
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| 1.2343 |
|
X37CrMoV5-1 |
Vakuumhärten |
50-54 |
Hohe Zähigkeit |
|
gute Warmfestigkeitseigenschaften |
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| 1.2344 |
|
X40CrMoV5-1 |
Vakuumhärten |
50-55 |
Hohe Zähigkeit |
|
Rostfrei härtbar |
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| 1.2083 |
|
X40Cr14 |
Vakuumhärten |
52-56 |
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|
Korrosionsbeständig gegen Wasser |
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| 1.2085 |
|
X33CrS16 |
Vakuumhärten |
46–50 |
|
Gut Zerspannbar |
gute Korrosionsbeständigkeit |
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| 1.2316 |
|
X38CrMo16+S |
Vakuumhärten |
46–50 |
|
Gut Zerspannbar |
gute Korrosionsbeständigkeit |
|
|
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|
| 1.4034 |
|
X46Cr13 |
Vakuumhärten |
52-56 |
|
|
Korrosionsbeständig gegen Wasser |
|
|
|
|
|
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| 1.4112 |
|
X90CrMoV18 |
Vakuumhärten |
55-59 |
Hohe Härte und Verschleißfestigkeit |
|
sehr gute Korrosionsbeständigkeit Maraging Stahl |
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| 1.2709 |
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X3NiCoMoTi18-9-5 |
Ausscheidungshärten |
53-58 |
Hohes Streckgrenzen-verhältnis, hohe Zugfestigkeit |
|
geringe Massänderung |
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| 1.6358 |
|
X2NiCoMo18-9-5 |
Ausscheidungshärten |
53-58 |
Hohes Streckgrenzen-verhältnis, hohe Zugfestigkeit |
|
geringe Massänderung |
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|
| S390 |
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Hinweis:
- alle Angaben ohne Gewähr.