Einteilung der Stähle nach Verwendung
Nach der Verwendung werden Stähle in Baustähle und Werkzeugstähle eingeteilt. Aus Baustählen stellt man Maschinen und Geräte her, aus Werkzeugstählen stellt man Schneid- und Umformwerkzeuge sowie Gussformen her.
Baustähle
Werkzeugstähle
Baustähle
Unlegierte Baustähle
Sorten:
S - Allgemeiner Baustahl (z.B. S235JR)
E - Maschinenbaustahl (z.B. E360GC)
P - Druckbehälterstahl (z.B. P265H)
Unlegierte Baustähle sind warmgewalzt und nicht für eine Wärmebehandlung vorgesehen. Für ihre Verwendung im Stahl-, Maschinen-, und Druckbehälterbau sind meist die Mindeststreckgrenze, die Schweisseignung sowie der Preis entscheidend. Die am häufigsten verwendeten Sorten gehören in die Kategorie der Grundstähle. Die Qualitätsstähle bei den unlegierten Baustählen haben geringere Sprödbruchempfindlichkeit, bessere Verformbarkeit und Schweisseignung gegenüber den Grundstählen. Stähle der Gütegruppe -JR, -JO, -J2G3, -J2G4, -K2G3 und -K2G4 sind schweissbar.
Schweissgeeignete Feinkornbaustähle
Diese Stähle haben einen C-Gehalt von weniger als 0,2% und sind dadurch besonders schweissgeeignet. Sie sind sprödbruch- und alterungsunempfindlich und haben eine hohe Zähigkeit. Sie werden für Schweisskonstruktionen, z. B. im Kran- und Fahrzeugbau verwendet.
Automatenstähle
Sorten:
ohne Buchstabe - Unlegierte Stähle mit mehr als 1% Mn (z.B. 9SMnPb28)
Automatenstähle sind Stähle für die spanende Bearbeitung auf Automaten. Sie geben bei hohen Schnittgeschwindigkeiten noch hohe Standzeiten der Werkzeuge und eine sehr glatte Oberfläche. Die gute Zerspanbarkeit wird durch erhöhtem Schwefelgehalt (ca. 0.008% bis 0.3% S) und zum Teil durch Bleizusatz von ca. 0.2% erzielt. Oft wird auch der Phosphorgehalt erhöht (bis 0.2%), daher sind sie nicht schweissgeeignet. Die Zerspanbarkeit ist bei den unberuhigt vergossenen Automatenstählen 9S20 und 9SMnPb28 am besten und verschlechtert sich mit steigendem Kohlenstoff-Gehalt. Automatenstähle gehören zur Gruppe der unlegierte Qualitätsstähle.
Einsatzstähle
Sorten:
ohne Buchstabe - Unlegierte Stähle mit mehr als 1% Mn (z.B. 9SMnPb28)
C - Unlegierte Stähle mit weniger als 1% Mn (z.B. C10E)
Zu den Einsatzstählen gehören die unlegierten und niedriglegierten Edelstähle bis zu einem maximalen Kohlenstoffgehalt von 0,25 %. Da diese Stahlarten zum Härten zu wenig Kohlenstoff besitzen, werden sie eingesetzt und dann gehärtet.
Einsatzstahl braucht man für Bauteile, die im Kern weich bleiben sollen und eine gehärtete Oberfläche benötigen (z.B. Zahnräder, Wellen, Bolzen).
Vergütungsstähle
Sorten:
ohne Buchstabe - Unlegierte Stähle mit mehr als 1% Mn (z.B. 16MnCr5)
C - Unlegierte Stähle mit weniger als 1% Mn (z.B. C45E)
Der Kohlenstoffgehalt von Vergütungsstählen liegt etwa zwischen 0,2 - 0,65 %. Die Legierungsgehalte (z.B. Chrom, Mangan, Molybdän, Nickel) sind eng toleriert. Vergütungsstähle erhalten durch Vergüten (Härten mit hohem Anlassen) hohe Zug- und Dauerfestigkeiten bei gleichzeitig hohen Zähigkeitseigenschaften. Vergütungsstähle können unlegierte Qualitätsstähle, unlegierte Edelstähle oder legierte Edelstähle sein.
Verwendung für Kurbelwellen, Achsen, Wellen, Pleuelstangen, Bolzen, Schrauben und andere Konstruktionsteile höherer Festigkeit.
Nitrierstähle
Nitrierstähle sind legierte Stähle, z. B. 31CrMo12, die wegen der in ihnen enthaltenen Nitridbildner wie Chrom, Aluminium und Titan für das Nitrieren besonders geeignet sind. Sie werden für verschleissfeste Bauteile mit hoher Oberflächenhärte und Dauerfestigkeit verwendet.
Der Anwendungsumfang wird in der Praxis genaustens geprüft, da seine Herstellung wegen der vielen Bearbeitungsstufen sehr teuer ist.
Federstähle
Sorten:
ohne Buchstabe - Unlegierte Stähle mit mehr als 1% Mn (z.B. 66Si7)
C - Unlegierte Stähle mit weniger als 1% Mn (z.B. C75E)
Federstähle müssen elastisch und dauerschwingfest sein und ausserdem eine hohe Festigkeit besitzen. Federstähle sind unlegierte Qualitätsstähle, unlegierte Edelstähle und legierte Edelstähle. Anwendung entweder als Tragfedern (z.B. Fahrzeuge) oder Arbeitsfedern (z.B. Uhrfedern, Ventilfedern).
Sonderstähle
Kaltzähe Stähle (z.B. 10Ni14, X8Ni9)
Diese Stähle sind bei Temperaturen unter -50°C noch ausreichend zäh (hohe Kerbschlagfähigkeit). Sie werden für Behälter, Rohrleitungen und Armaturen in Anlagen zur Herstellung und zum Transport von Flüssiggas eingesetzt.
Warmfeste Stähle (z.B. 10CrMo9-10, X20CrMoV12-1)
Sie werden bei Betriebstemperaturen über 350°C für Rohrleitungen in Wärmekraftwerken, für Heizkessel und für Triebwerke verwendet.
Hochwarmfeste Stähle (z.B. X4NiCrTi25-15, X45CrNiW18-9)
Hochwarmfeste Stähle behalten weitgehend ihre Festigkeit bis 700°C. Sie werden im Triebwerksbau z.B. für Ventile und Turbinenschaufeln verwendet.
Nichtrostende und säurebeständige Stähle (z.B. X5CrNi18-9)
Diese Stähle sind gegen chemische Einflüsse (Säuren, Basen, und Salze in wässeriger Lösung, aggressive Gase), Luftfeuchtigkeit, Süsswasser und zum Teil gegen Meerwasser beständig.
Magnetisch harte Werkstoffe
Man verwendet Dauermagnet-Werkstoffe (hohe Koerzitivkraft und Remanenz).
Magnetisch weiche Werkstoffe
Sie werden verwendet für die magnetisch wirksamen Teile von Instrumenten, Relais für Gleich- und Wechselstrom.
Dynamo- und Transformatorenstähle
Diese Stähle werden für Teile verwendet, die in rascher Folge ihren Magnetismus ändern müssen.
Werkzeugstähle
Werkzeugstähle haben einen Kohlenstoffgehalt von ca. 0.5 - 2.2 %. Aus ihnen werden Werkzeuge zum Trennen, Umformen und Urformen hergestellt. Durch eine Wärmebehandlung erhalten sie ihre Gebrauchshärte. Alle Werkzeugstähle sind Edelstähle.
Man unterteilt sie:
nach ihrem Abschreckmittel (Öl, Wasser oder Luft)
nach ihrer Verwendung (Kalt, Warm oder Schnellarbeitsstähle)
in unlegierte, legierte und hochlegierte Werkzeugstähle.
Mit Kaltarbeitsstählen werden Werkstoffe im kalten Zustand bearbeitet. Aus ihnen stellt man Werkzeuge zur spanenden Bearbeitung, Schneid- und Umformwerkzeuge her. Die beim Bearbeiten auftretende Oberflächentemperatur liegt unter 200 °C.
Mit Warmarbeitsstählen werden Stahl sowie Schwer- und Leichtmetalle im warmen Zustand getrennt und umgeformt. Aus ihnen fertigt man z.B. Schmiedegesenke und Druckgussformen. Sie sind für den Einsatz bei Temperaturen von 200 bis 400 °C geeignet.
Aus Schnellarbeitsstahl werden spanende Werkzeuge für Temperaturen bis 600 °C an der Werkzeugschneide hergestellt.
Unlegierte Werkzeugstähle (Kohlenstoffstähle)
Sorte:
C - Unlegierte Stähle mit weniger als 1% Mn (z.B. C75U)
Unlegierte Werkzeugstähle haben einen Kohlenstoff-Gehalt von 0.5 bis 1.4%. Sie verlieren ihre Härte schon bei ca. 200 °C und werden deshalb vorwiegend für Handwerkzeuge (z.B. Meissel und Hämmer) verwendet.
Legierte Werkzeugstähle
Sorte:
ohne Buchstabe - Unlegierte Stähle mit mehr als 1% Mn (z.B. 120WV4)
Legierte Werkzeugstähle haben einen C-Gehalt von 0.2 bis 1.5%. Sie haben Legierungsanteile bis zu 5% und werden zur Herstellung von Schneid- und Stanzwerkzeugen, Gesenken und Druckgussformen verwendet. Sie lassen eine höhere Arbeitstemperatur als Unlegierte Werkzeugstähle zu. Die Warmfestigkeit, Härte und Anlassbeständigkeit werden durch Zusätze wie z.B. Chrom, Mangan, Wolfram und Vanadium erreicht. Dadurch können auch Bohrer und Schneidwerkzeuge hergestellt werden.
Hochlegierte Werkzeugstähle
Sorte:
HS - Schnellarbeitsstähle (z.B. HS6-5-2)
Der C-Gehalt geht bis 2.0%. Hochlegierte Werkzeugstähle enthalten meist etwa 10 bis 30 % Legierungselemente. Zu Ihnen gehören auch die Schnellarbeitsstähle. HS-Stähle widerstehen sehr hohen Temperaturen (600 °C), sogar bei Rotglut sind sie noch sehr hart. Die Vorteile gegenüber Hartmetallen sind die Zerspanbarkeit und die gute Zähigkeit. Anwendung als Bohrer, Gewindebohrer, Fräser.
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FKB s. 274-277 |
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