Wärmebehandelbarer Konstruktionsstahl.

- Oct 01, 2020-

Wärmebehandelbarer Konstruktionsstahl

Der Einsatz von wärmebehandelbaren Stählen deckt das gesamte Spektrum des Maschinenbaus ab, insbesondere wenn dynamische Spannungen im Spiel sind.

Anwendungsbeispiele sind:

  • Fahrzeugteile wie Kurbelwellen, Achswellen, Lenkkomponenten,

  • Schächten im Lokomotivbau, Schiffbau und schweren Motoren

  • Teile für Werkzeugmaschinen und den allgemeinen Maschinenbau

  • Turbinen- und Generatorwellen in Kraftwerken

  • Komponenten und Zubehör für die Öl- und Gasindustrie

  • Befestigungselemente wie hochfeste Schrauben

  • Fahrwerk und Bedienelemente in der Luftfahrt

  • Instrumente in der Öl- und Gasexploration

Standard wärmebehandelbare Konstruktionsstähle
europäisch
Code
USA-Code
AISI/SAE/
Astm
% LegierungsgehaltAnwendungsbeispiele
CCrNiMoV
C22
0.22

 
Low Stress Strukturkomponenten
C351035/10380.35

 
Standardspannungs-Strukturkomponenten
C45R10490.45

 
Standardspannungs-Strukturkomponenten
C55E
0.55

 
Getriebewellen und Räder
1% Cr und CrMo Stahl
28Cr4
0.251
 
Antriebsräder und Wellen
25CrMo4
0.251
0.25
Achslauben, Turbinenkomponenten
34Cr451320.341
 
Achse, Achsarme
34CrMo44135/41370.341
0.25
Hohe Zähigkeitskomponenten, inkl. Kurbelwellen, Achslauben
41Cr451400.411
 
Achsen, Steuerkomponenten
CrMo44140/41420.411
0.25
Hochzähigkeitskomponenten für Automobile und Flugzeuge
48CrMo4
0.51
0.25
Stahl zum Induktionshärten bis 250 mm Durchmesser
50CrMo441500.51
0.25
Hochzähigkeitskomponenten für Automobile und Flugzeuge
Crnimo Stahl
36CrniMo44340/49800.36110.25
Hoch aufgeladene Komponenten für Automobile und Flugzeuge
34CrniMo64337/43400.341.51.50.25
Kurbelwellen, Exzenterwellen, Getriebekomponenten
30CrniMo8
0.3220.4
Strukturbauteile für hohe Anforderungen
NiCrMo Stahl
28NiCrMo4
0.28110.25
Strukturbauteile für sehr hohe Anforderungen
33NiCrMoV14-5
0.331.33.50.50.2Generatorwellen, hochfeste & zähe Komponenten
36NiCrMo16
0.361.840.7
Hochfeste Maschinenbaukomponenten
CrMoV Stahl
14CrMoV6-9
0.141.5
0.90.3Hochfeste schweißgeschweißte Komponenten
30CrMoV9
0.32.25
0.250.2Hohe Zähigkeit Kurbelwellen, Schrauben, Schrauben
Alle Klassen mit Mn zwischen 0,5 und 0,9%

Tabelle 1: Standard wärmebehandelbare Konstruktionsstähle

Stahlsorten werden ausgewählt, um die Eigenschaftsanforderungen für eine bestimmte Anwendung zu erfüllen.

Die Nachfrage nach höherer Festigkeit und Zähigkeit erfordert einen höheren Legierungsgehalt für eine verbesserte Härtungsfähigkeit:

  • Der Kohlenstoffgehalt wird in unlegierten Sorten systematisch von 0,22 % auf 0,55 % erhöht.

  • Als nächstes folgen eine Serie von 1% Chrome (Cr) und 1% Cr / 0.25% Mo-Sorten mit einem erneuten Anstieg des Kohlenstoffgehalts von 0,25% auf 0,55%.

  • Für höher beanspruchte Bauteile werden CrNiMo-Stähle sowohl mit Nickel- als auch Mitchrom verwendet, die zwischen 1% und 2%

  • In NiCrMo-Stählen ist Nickel bis zu 4% und Mo bis zu 0,7% vorhanden, um die Durchhärtung von Bauteilen wie Generatorwellen zu gewährleisten.

  • In CrMoV-Stähle wird Kohlenstoff teilweise durch Legierungen - bis zu 0,9% Mo - ersetzt, um eine gute Schweißbarkeit oder eine besonders hohe Zähigkeit zu erhalten.

Molybdäns wichtigste Rolle in diesen Sorten ist es, die Verhärtung zu erhöhen und eine gleichmäßig gehärtete Mikrostruktur über den gesamten Querschnitt zu fördern.

Dies wird mit der folgenden Serie veranschaulicht:

Standard wärmebehandelbare Technische Qualitäten
EN-CodeSAE/ASTM% Legierungsgehalt
CCrNiMoV
C35AISI/SAE/ASTM 1035/10380.35

 
34Cr4AISI/SAE/ASTM 51320.341
 
34CrMo4AISI/SAE/ASTM 4135/41370.341
0.25

Tabelle 2: Unlegierter Kohlenstoff - 1 Cr -1Cr0.25Mo Stahl

Das Hinzufügen von 1% Cr erhöht die Ertragsfestigkeit um ca. 50%; weitere Zugabe von 0,25% Mo erhöht die Festigkeit erneut und verlängert die Durchhärtung von 100 bis 500 mm.

Effect of Cr and CrMo additions on yield strength of quenched and tempered steel

Abb. 1: Wirkung von Cr- und CrMo-Zusätzen auf die Streckgrenze von abgeschrecktem und gehärtetem Stahl

Das Hinzufügen von 1% Cr verbessert die Zähigkeitswerte um 15%; weitere Zugabe von 0.25% Mo erweitert hervorragende Zähigkeit auf 500 mm Querschnitt.
(Die Bestimmung des herrschenden Wärmebehandlungsdurchmessers für verschiedene Geometrien ist in DIN EN 17201 standardisiert)

Effect of Cr and CrMo additions on fracture toughness of quenched and tempered steel

Abb. 2: Wirkung von Cr- und CrMo-Zusätzen auf die Bruchzähigkeit von abgeschrecktem und gehärtetem Stahl

Abb. 3 zeigt die Wirkung von Cr- und CrMo-Zusätzen auf die mechanischen Eigenschaften bei verschiedenen Kohlenstoffgehalten.

Die gewünschte Kombination aus hoher Festigkeit und hoher Kerbschlagenergie befindet sich in der oberen rechten Ecke des Diagramms.

Wenn Sie 1% Cr zu reinem Kohlenstoffstahl hinzufügen, wird der Eigenschaftsbereich in die gewünschte Richtung bewegt. Ein weiterer Schub in Richtung hoher Festigkeit kombiniert mit ausreichender Zähigkeit wird durch die Zugabe von 0,25% Mo erreicht.

Effect of Cr and CrMo additions on mechanical properties

Abb. 3: Wirkung von Cr- und CrMo-Zusätzen auf mechanische Eigenschaften