Stahl
Stahl ist das Rückgrat gedrehter Teile. Aber „Stahl“ bedeutet nichts ohne eine Sorte — 1045 und D2 verhalten sich völlig unterschiedlich. Diese Seite hilft Ihnen, die richtige Sorte zu wählen, zu wissen, welche Wärmebehandlung anzugeben ist und den teuren Fehler zu vermeiden, eine Härte zu spezifizieren, die Sie nicht wirklich erreichen können.
Welchen Stahl benötigen Sie?
| Ihre Situation | Verwenden Sie | Warum |
|---|
| Allgemeine Wellen, Stifte, Konsolen | 1045 | Günstigster Kohlenstoffstahl. Ausreichend für die meisten unkritischen Teile. Abschrecken+Anlassen auf 25–35 HRC. |
| Zahnräder, Achsen, hochbelastete Teile | 4140 | Das Zugpferd der Legierungsstähle. Gute Durchhärtung, anständige Zerspanbarkeit. Abschrecken+Anlassen auf 28–38 HRC. |
| Hochfeste Strukturteile | 4340 | Höhere Härtbarkeit als 4140. Wenn 4140 die erforderliche Kernhärte nicht erreicht. 40–50 HRC. |
| Schneidwerkzeuge, Stempel, Matrizen | D2 | Hochkohlenstoff-Hochchrom-Werkzeugstahl. 58–62 HRC. Verschleißfest, aber spröde. |
| Druckgussformen, Schmiedegesenke | H13 | Warmarbeitsstahl. Behält Härte bei 500°C+. 44–52 HRC. |
| Korrosionsbeständigkeit + Härte | 420 SS | Edelstahl mit anständiger Härtbarkeit. 40–50 HRC. Chirurgische Instrumente, Pumpenwellen. |
| Geschweißte Baugruppen | 1045 oder 4140 | Vorwärmen für 4140 erforderlich (200°C+). D2 und H13 sind nicht schweißbar. |
| Budgetpriorität | 1045 | Günstigster Stahl. Schnellste Bearbeitung. Größte Verfügbarkeit. |
Stahldaten im Überblick
| Eigenschaft | 1045 | 4140 | 4340 | D2 | H13 | 420 SS |
|---|
| Kategorie | Kohlenstoff | Legierung | Legierung (NiCrMo) | Werkzeug (hoch Cr) | Warmarbeit | Martensitischer SS |
| Härtbarkeit | Niedrig | Mittel | Hoch | Sehr hoch | Hoch | Mittel |
| Max HRC (Abschr+Anl) | 35 | 38 (Öl) | 50 (Öl) | 62 (Öl/Luft) | 52 (Luft) | 50 (Luft/Öl) |
| Abschreckmedium | Wasser | Öl | Öl | Öl / Luft | Luft | Luft / Öl |
| Zerspanbarkeit | Gut | Gut | Mittelmäßig | Schlecht (vor WB) | Mittelmäßig | Mittelmäßig |
| Schweißbar | Ja | Vorwärmen req. | Vorwärmen req. | Nein | Nein | Vorwärmen req. |
| Relative Kosten | 1,0x | 1,3–1,8x | 1,5–2,0x | 3–5x | 3–5x | 2–3x |
Wärmebehandlungsergebnisse
| Stahl | Abschrecken | Anlassen (°C) | Ergebnis (HRC) | Anwendung |
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| 1045 | Wasser | 400–550 | 25–35 | Wellen, Stifte, Konsolen |
| 4140 | Öl | 400–600 | 28–38 | Zahnräder, Achsen, Kupplungen |
| 4340 | Öl | 200–430 | 40–50 | Hochfeste Bolzen, Wellen |
| D2 | Öl / Luft | 200–300 | 58–62 | Schneidwerkzeuge, Umformwerkzeuge |
| H13 | Luft | 500–600 | 44–52 | Druckgussformen, Warmschmieden |
| 420 SS | Luft / Öl | 200–400 | 40–50 | Chirurgische Instrumente, Ventilspindeln |
Härtbarkeitsfalle
1045 wird in Wasser abgeschreckt, aber erreicht nur eine Durchhärtung bei kleinen Querschnitten (<20mm). Bei dickeren Teilen bleibt der Kern weich. Wenn Sie 35 HRC durch einen 50mm Schaft benötigen, brauchen Sie 4140 (Öl-Abschreckung), nicht 1045. Dies ist der häufigste Stahl-Auswahlfehler.
4140 vs 4340 — Wann aufrüsten
4140 bewältigt 80% der Legierungsstahl-Anwendungen. Aber 4340 hat Nickel, das eine tiefere Härtbarkeit und bessere Zähigkeit bei hohen Härtewerten bietet.
| Anforderung | Wählen Sie | Grund |
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| Allgemeines Zahnrad/Welle (die meisten Fälle) | 4140 | Günstiger, gut genug, weit verfügbar |
| Großer Querschnitt (>50mm) mit hoher Kernhärte | 4340 | Nickel gibt tiefere Härtbarkeit |
| Schlagzähigkeit bei 45+ HRC | 4340 | Kerbzähigkeit ist deutlich besser |
| Kostenempfindlich | 4140 | 20–30% günstiger als 4340 |
Häufige Fehler
| Fehler | Was passiert | Richtiger Ansatz |
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| 1045 für dicke Teile angeben, die Durchhärtung benötigen | Kern bleibt weich, Teil versagt im Einsatz | 4140 oder 4340 für Querschnitte >20mm |
| 60 HRC auf 4140 angeben | Kann nicht erreicht werden — Max ist ~38 HRC | Für 60 HRC D2 benötigen, nicht 4140 |
| D2 in Wasser abschrecken | Reißen. D2 muss in Öl oder Luft abgeschreckt werden. | Korrektes Abschreckmedium für jede Sorte verwenden |
| D2 für stoßbelastete Teile verwenden | Splittern und Reißen unter Schlag | Für Stoßanwendungen S7 oder A2 verwenden |
| 4140 ohne Vorwärmen schweißen | WEZ-Risse durch Härtbarkeit | Vorwärmen auf 200–250°C mindestens vor dem Schweißen |
| Nach Abschrecken+Anlassen kein Schleifzugabmessen lassen | Abschreckverzug macht Teil außer Toleranz | 0,2–0,5mm Schleifzugabe auf kritischen Flächen |