WT 05 Stähle und Gusseisen

Der WT wird langsam erwärmt (aufwärmen und durchwärmen). Kern und Oberfläche erwärmen sich unterschiedlich schnell (Oberfläche erwärmt sich stärker). Bei Erreichen der Glüh- oder Härtetemperatur wird diese gehalten (Zeit unterschiedlich, je nachdem ob und wie der WT in dieser Phase bearbeitet wird). Danach folgt das langsame oder schnelle (Abschrecken) Abkühlen. Anschließend wird der WT für weitere Wärmebehandlungen erneut erwärmt (Anlassen, die Anlasstemperatur liegt unter der Glüh- oder Härtetemperatur).

0,50%

Festigkeit, Härte, Verschleißbeständigkeit, Dauerfestigkeit, Härtbarkeit

Verformbarkeit, Zähigkeit, Schweißbarkeit, Bearbeitbarkeit

Kalt- oder Warmverformung, Wärmebehandlung

5%

Chrom, Mangan, Molybdän, Nickel, Silizium, Wolfram, Vanadium

Kohlenstoffgehalt, Art und Gehalt der Legierungselemente, Gefügebehandlungszustand

Bilden mit alpha-Fe (Alpha-Eisen), homogene, ferritische Mischkristallgefüge mit krz Gitter

Bilden mit gamma-Fe (Gamma-Eisen), homogene, austenitische Mischkristallgefüge mit kfz Gitter

austinitische, ferritische oder ferritisch-austinitische (Duplex-) Stähle

Mischkristallbildung mit Eisen oder Karbidbildung mit Kohlenstoff

Baustähle, Stähle für Wärmebehandlung, Chemisch- und wäremebeständige Stähle, Werkzeugstähle

1. Verwendung, 2. Kennzahl, 3. Zusatzsymbol 1, 4. Zusatzsymbol 2

C, kein Buchstabe, X, HS

Gehalte müssen mit definierten Faktoren multipliziert werden (je nach LE 4, 10, 100)

Hochlegiert, Schnellarbeitsstahl, Unlegiert, Niedriglegiert

5 stellige (bei Bedarf 7stellige) Nummer mit Punkt nach der ersten, die Werkstoffhauptgruppe kennzeichnenden Ziffer (1 für Stahl, 0 für Gusseisen)

Schweißbarkeit, Gute Zähigkeit, Kohelstoffgehalt unter 0,2%

Ferrit + Perlit

Durch diese Legierungselemente ist der Stahl in der Lage eine Passivschicht auszubilden die vor Witterungseinflüssen schützt

Nach Eigenschaften (Allgemeine Baustähle, Feinkornbaustähle (höhere Festigkeit) und wetterfeste Baustähle)

1. sehr gute Festigkeit, Streckgrenze höher als 350 MPa, akt. Stand bei max. ca. 1100MPa; 2. niedrig Legierte Stähle, C-Gehalt ca. 0,15%, LE: Cr,Ni,Cu (+geringe Mengen an Ti,V,Nb zur Bildung von harten karbiden); 3. sehr feinkörniges Gefüge aus Ferrit und Karbiden; Zur Info: aufwendiges Herstellverfahren, Warmumformen und Vergüten ; Schweißbarkeit mit spezifischen Methoden gegeben; Bsp.: S420N, L690M, S1100QL; Anwendung: Kranausleger, Brückenbauteile

zur niedriger C-Gehalt bei ca. 0,15%; nötig für die Martensitbildung sind i.d.R. min. 0,3%

ein Optimum zwischen Festigkeit und Zähigkeit, um die Bauteile für verschiedene Belastungen einsatzfähig zu machen

1. Härten: erwärmen auf eine bestimmte Härtetemperatur, sodass eine austenitisches Gefüge entsteht; Abschrecken bei der kritischen Abkühgeschwindigkeit: Martensitbildung 2.Hochanlassen auf eine Temp. Deutlich unter der Härtetemp. Nicht über 732°C (sonst enststeht wieder Austenit!): Vorgang der Martensitbearbeitung: enstandene Spannungen (z.T.)beseitigen, Ausdiffundieren von überschüssigem Kohlenstoff; Ziel: Martensitbildung mit gewissen Eigenschaften (nach dem Vergüten besteht ein neues Gefüge), oftmals sind dafür mehrere Arbeitsschritte nötig

Cr (Chrom), Mn (Mangan), Mo (Molibdän), Ni (Nickel); Anwendugsbeispiele: C45E (unleg. Stahl), 28Mn6 (niedr.Leg.; 0,28% C, 1,5& Mn), 41Cr4 (niedrig.leg.: 0,41% C, 1% Cr), 42CrMo4 (niedrig.leg.: 0,42% C, 1% Cr, <1% Mo), 36CrNiMo4 (niedr.leg.: 0,36% C, 1% Cr, je <1% Ni/Mo); Einsatz in Getrieben, als Wellen und Schrauben

Generelle Anwendung für Wellen, Zahnräder, Bolzen, Ventile; Ziel: bei reibenden Beanspruchungen sollen die sich im Grunde widersprechenden Eigenschaften Zähigkeit und Härte in ein Optimum gebracht werden, indem die Randschicht (meist <1mm) gehärtet wird, der Kern zäh bleibt (Stähle mit niedrigem C-Gehalt), wie zuvor; a)Eisatzhärten am häufigsten angewendet, C-arme Stähle werden aufgekohlt d.h., dass die Randschicht zusätzliches Kohlenstoff zur Verfügung gestellt wird, dass beim Härten in die Ransschicht eindiffundiert, Bsp: C10E, 16MnCr5, 20NiCrMo2-2 b) Randschichthärten: Stähle mit ausreichendem C-Gehalt für die Martensitbildung in der Randschicht bei Abschreckung mit kritischer Abkühlgeschw. z.B.:38Cr4, 45Cr2, 49CrMo4 c) Nitrierhärten: Randschicht wird mit einem Stickstoffgas umgeben, es bilden sich harte Nitride (härter als Karbide (C-Mischkristalle)), LE als aktive Nitridbildner: Cr(Chrom), Mo (Molibdän), Al (Alluminium), 24CrMo13-6, 33CrMoV12-9 (V=Vanadium)

Hochlegierte Stähle werden genutz, um die Eigenschaften der Legierungselemente zu nutzen.

Ein Stahl darf max. 0,1% C haben, damit das legierte Cr nur Fe-Cr-Mischkristalle bildet. Eine Cr-Karbid (Karbide bestehen aus Kohlenstoff) bildung wäre schädlich. (muss mindestens 12 % Chrom haben)

Cr (Chrom) besitz selber passive Eigenschaften. Dabei wird eine sehr dünne und gut haftende Schicht (aufgrund der i.d.R. Vortsetzung der kristallinen Struktur des Metalls in die Passivschicht) um den Stahl gebildet. Diese Schicht schützt den Stahl vor äußeren Einflüssen und repariert sich selbstständig. Hierzu muss Cr zu min. 12% im Stahl vorhanden sein. Info: Die Passivschicht ist oxidischer Natur (zur Bildung wird Sauerstoff gebraucht) und ist daher unbeständig gegen Cloride

Mo (Molybdän) schützt einen Stahl in chlorhaltigen Medien besser; Ni (Nickel) ist ein Austenitbildner (hat ein austenitisches Gefüge) -> aus einer bestimmten Zusammensetzung an lassen sich Stähle mit unterschiedlichen Gefügen herstellen, dabei ist ein austenitischer, korrosionsbeständiger Stahl für diese ANwendung am besten geeignet

korrosionsbeständige Stähle werden in ihre Gefügestrukturen unterteilt: Austenitische-, ferritische-, austenitisch-ferritische-, martensitische Stähle; Polieren schützt und erhält die Passivschicht; Info: Austenitische Gefüge sind Unmagnetisch!; martenitische Stähle sind weniger korrosionsbetändig, aber härter (Anwendung: Rasierer), das Härten der anderen Stähle wäre nicht sinnvoll und zielführend; im Außenbereich werden vorwiegend austenitische Stähle verwendet.

Werkzeuge müssen eine angemessene Härte aufweisen (Für einen Hammer darf bspw. Die Härte nicht zu groß sein. Dieser würde zu spröde für die schlagartige Belastung sein!; die Zähigkeit muss ebenfalls angemessen sein; Zusammen ergibt sich ein Optimum für die Beanspruchung und die Form-/Maßgenauigkeit