Info zu Werkzeugstählen

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

  • Vorrichtungsbau
  • Messgeräten
  • Luftfahrt
  • Vakuum
  • Lebensmittel  

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

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
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Stickstoff (N) Spannungsriss­korrosionsbeständigkeit, Kaltverfestigung, Festigkeit Blausprödigkeit, Alterungsempfindlichkeit
Vanadium (V) Verschleißwiderstand, Warmfestigkeit, Anlassbeständigkeit ---
Wolfram (W) Zugfestigkeit, Streckgrenze, Zähigkeit,
Warmfestigkeit, Verschleißbeständigkeit
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RichterTech 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
Bezeichnung
Bezeichnung
Härteverfahren
HRC
Eigenschaften
Bearbeitbarkeit
Bemerkungen
Werkstoffzuteilung









1.0401
C15 Einsatzhärten 58-62
Gut Zerspannbar  










1.2162
21MnCr5 Einsatzhärten 58-62
Sehr gut Zerspannbar  










1.2764
X19NiCrMo4 Einsatzhärten 58-62 Hohe Kernfestigkeit, gute Zähigkeit Gut Zerspannbar  










1.5752
15NiCr14 Einsatzhärten 58-62 Gute Zähigkeit  











1.6587
18CrNiMo7-6 Einsatzhärten 58-62 Erhöhte Zähigkeit und Kernfestigkeit  











1.7131
16MnCrS5 Einsatzhärten 58-62
Sehr gut Zerspannbar Federstahl









1.2101
62SiMnCr4 Härten/Vergüten 58-62 40-46 Gute Zähigkeit
Vorzügliche Federungseigenschaften  









1.7792
58CrMoV4 Härten/Randschichthärten 60-64

Alte Bezeichnung: 58CVZ, ähnliche Eigenschaften wie 1.8561  









1.8561
58CrV4 Härten/Randschichthärten 60-64 Hochschlagfest
sehr gut zum Randschicht- Induktionshärten Wälzlagerstahl









1.3505
100Cr6 Härten/Randschichthärten 60-64

Wird auch Randschichtgehärtet  Kaltarbeitsstahl









1.2363
X100CrMoV5 Vakuumhärten 60-63 gute Verschleißfestigkeit, zäher als 1.2379  











1.2379 K110 X153CrMoV12 Vakuumhärten 59-63 59-63 hohe Verschleißfestigkeit, zäher als 1.2436  











1.2436 K107 X210CrW12 Härten aus dem Salzbad 60-64 sehr hohe Verschleißfestigkeit  











1.2721
50NiCr13 Härten 55-59 Gute Schlag- und Druckbelastbarkeit  











1.2767
45NiCrMo16 Härten 52-56 Höchste Widerstandsfestigkeit gegen Schlag und Druck  











1.2842
90MnCrV8 Härten 60-64 Verschleißfest & Zäh (gut)   Sehr gut Zerspannbar










1.2210
115CrV3 Härten 60-64 Verschleißfest & Zäh (gut)   Gut Zerspannbar










1.2510 K 100MnCrW4 Härten 60-64 Verschleißfest & Zäh (gut)   Sehr gut Zerspannbar










1.2550
60WCrV8 Härten 58-62 Schlag Zäh

Vergütungsstahl









1.1191
C45E Randschichthärten Induktion  56-60
Gut Zerspannbar nur bedingt Schweißbar  









1.2312
40CrMnMoS8-6 Härten/Vergüten 48-52 34-40
Gut Zerspannbar  










1.2738
40CrMnNiMo8-6-4 Härten/Vergüten 50-54 34-40 Hohe Zähigkeit  











1.6582
34CrNiMo6 Härten/Vergüten 52-56 34-40 Gute Zähigkeit
wird oft Induktiv Randschichtgehärtet









1.7225
42CrMo4 Härten/Vergüten 52-56 34-40 
Gut Zerspannbar wird oft Induktiv Randschichtgehärtet









1.2343
X37CrMoV5-1 Vakuumhärten 50-54 Hohe Zähigkeit
gute Warmfestigkeitseigenschaften  









1.2344
X40CrMoV5-1 Vakuumhärten 50-55 Hohe Zähigkeit
Rostfrei härtbar









1.2083
X40Cr14 Vakuumhärten 52-56

Korrosionsbeständig gegen Wasser  









1.2085
X33CrS16 Vakuumhärten 46–50
Gut Zerspannbar gute Korrosionsbeständigkeit  









1.2316
X38CrMo16+S Vakuumhärten 46–50
Gut Zerspannbar gute Korrosionsbeständigkeit  









1.4034
X46Cr13 Vakuumhärten 52-56

Korrosionsbeständig gegen Wasser  









1.4112
X90CrMoV18 Vakuumhärten 55-59 Hohe Härte und Verschleißfestigkeit
sehr gute Korrosionsbeständigkeit Maraging Stahl









1.2709
X3NiCoMoTi18-9-5 Ausscheidungshärten 53-58 Hohes Streckgrenzen-verhältnis, hohe Zugfestigkeit
geringe Massänderung  









1.6358
X2NiCoMo18-9-5 Ausscheidungshärten 53-58 Hohes Streckgrenzen-verhältnis, hohe Zugfestigkeit
geringe Massänderung  









 S390 













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Hinweis:

  • alle Angaben ohne Gewähr.