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Wie hart ist Werkzeugstahl? Gleichgewicht von Härte und Zähigkeit
- John
Nach der Wärmebehandlung kann die Härte von Werkzeugstahl 50–70 HRCIm geglühten Zustand hat Werkzeugstahl typischerweise eine Härte von 150–250 HB, leicht weiter zu bearbeiten. Seine genaue Härte hängt von der jeweiligen Werkzeugstahlart und der Wärmebehandlung ab, der er unterzogen wird.
Werkzeugstahl zeichnet sich durch seine beeindruckende Härte aus und eignet sich ideal für Schneidwerkzeuge, Formen und andere Hochleistungsanwendungen. Bei SteelPro Group sind wir auf die Bereitstellung von Werkzeugstahl in geglühtem und vorgehärtetem Zustand spezialisiert.
Wie hart ist Werkzeugstahl?
Werkzeugstahl ist viel härter als Weichstahl oder Baustahl. Diese Härte ist für harte Aufgaben wie Schneiden und Formen unter hohem Druck und Verschleiß erforderlich. Aufgrund seiner hohen Leistungsfähigkeit wird Werkzeugstahl für die Bearbeitung normalerweise im geglühten Zustand hergestellt, um eine bessere Verarbeitbarkeit zu gewährleisten. Seine hohe Härte bedeutet jedoch auch, dass er spröde werden kann, wenn er nicht richtig angelassen wird.
Was beeinflusst die Härte von Werkzeugstahl?
Kohlenstoff und Legierungselemente
Ein höherer Kohlenstoffgehalt im Werkzeugstahl ermöglicht die Bildung von harten Carbiden, die die Verschleißfestigkeit und die Gesamthärte erhöhen. Legierungselemente wie Chrom, Wolfram und Molybdän erhöhen die Härte zusätzlich, indem sie die Mikrostruktur des Stahls verfeinern und die Bildung von Carbiden fördern.
Diese Elemente verbessern auch die Zähigkeit und Hitzebeständigkeit, wodurch Werkzeugstahl für anspruchsvolle Anwendungen geeignet ist.
Verfahren der Wärmebehandlung
Die Wärmebehandlung von Werkzeugstahl ist wichtig, um die Härte an unterschiedliche Anwendungen anzupassen. Die wichtigsten Prozesse umfassen:
Glühen
In diesem Zustand hat der Stahl eine geringere Härte, typischerweise etwa 150–250 HB.
Durch das Glühen entspannt sich die innere Struktur des Stahls, wodurch Spannungen abgebaut werden und der Stahl leichter geformt und bearbeitet werden kann. Außerdem verbessert sich dadurch die Duktilität des Stahls, was vor dem Härten oder der Weiterverarbeitung wichtig ist.
Aushärtung
Während des Härtens und Abschreckens bildet der Werkzeugstahl Martensit, eine harte und spröde Mikrostruktur, wodurch die Härte auf 50–70 HRC oder mehr erhöht wird.
- Wasserabschrecken: Das Abkühlen im Wasser erfolgt sehr schnell und erzeugt sehr harten Stahl, normalerweise etwa 55–70 HRC, aber es können aufgrund der schnellen Abkühlung Risse entstehen.
- Ölabschrecken: Das Abkühlen in Öl erfolgt langsamer als in Wasser und führt zu einer etwas geringeren Härte, verringert jedoch die Rissgefahr und erzeugt dennoch einen harten Stahl.
- Luftabschrecken: Bei dieser Methode wird der Stahl mithilfe von Luft langsam abgekühlt. Das Ergebnis ist eine moderate Härte von typischerweise etwa 50–60 HRC bei geringerem Rissrisiko.
Anlassen
Durch das Anlassen wird die Sprödigkeit verringert, indem die harte Martensitstruktur in eine stabilere umgewandelt wird. Dieser Prozess hilft, innere Spannungen abzubauen, wodurch der Stahl weniger rissanfällig wird und gleichzeitig seine Festigkeit behält. Der Stahl wird dadurch zäher und langlebiger für den Einsatz in anspruchsvollen Anwendungen.
Härte verschiedener Werkzeugstahlarten
Werkzeugstahl wird basierend auf Wärmebehandlung und Leistungseigenschaften in sechs Haupttypen unterteilt. Jeder Typ hat einen typischen Härtebereich in verschiedenen Stufen. Nachfolgend finden Sie eine Zusammenfassung der Härtedaten für jeden Typ:
| Werkzeugstahltyp | Härte nach dem Glühen (HB) | Härte nach Härteprüfung (HRC) | Härte nach dem Anlassen (HRC) |
| Wasserhärtung (W-Serie) | 200–250 | 50–60 | 55–65 |
| Kaltumformung (O-, A-, D-Reihe) | 220–250 | 58–64 | 55–60 |
| Heißarbeiten (H-Serie) | 200–250 | 50–55 | 55–60 |
| Schnellarbeitsstahl (M-, T-Serie) | 220–250 | 60–70 | 58–65 |
| Stoßfest (S-Serie) | 200–250 | 50–60 | 55–60 |
| Spezialwerkzeugstahl (L-Serie) | 200–250 | 55–65 | 55–60 |
Was ist die härteste Art von Werkzeugstahl?
Der härteste Werkzeugstahl ist Schnellarbeitsstahl (HSS), besonders M-Serie und T-Serie Stähle. Diese Stähle können Härtegrade von 65–70 HRC, wodurch sie eine hohe Verschleißfestigkeit und Temperaturbeständigkeit aufweisen. Sie eignen sich optimal für Schneidwerkzeuge wie Bohrer und Fräser.
Wie testet man die Härte von Werkzeugstahl?
Wenn Sie die Härte Ihres Werkzeugstahls bestätigen möchten, empfehlen wir Ihnen einige Methoden:
Verwenden Sie einen Rockwell-Härteprüfer
Die gebräuchlichste Methode. Eine Diamant- oder Stahlkugel wird in die Oberfläche des Stahls gedrückt und die Tiefe der Vertiefung gemessen. Für Werkzeugstähle wird HRC verwendet.
Verwenden Sie ein Brinellhärtemessgerät
Eine große Stahlkugel hinterlässt eine Vertiefung, deren Größe gemessen wird, um die Härte zu bestimmen.
Verwenden Sie einen Vickers-Härteprüfer
Ein pyramidenförmiger Diamanteindringkörper wird in den Stahl gedrückt und die Größe des Eindringlings unter einem Mikroskop gemessen. Dieses Verfahren ist ideal für kleine oder dünne Proben.
Gleichgewicht zwischen Härte und Zähigkeit bei Werkzeugstahl
Wenn Stahl zu hart ist, kann er spröde werden und unter Druck brechen. Wie also findet Werkzeugstahl ein Gleichgewicht zwischen Härte und Zähigkeit?
Der Schlüssel ist die Kohlenstoffgehalt. Werkzeugstähle mit geringerer Kohlenstoff, wie H13, sind robust und bruchfest, aber dennoch hart genug für die meisten Anwendungen.
Auch, Legierungselemente wie Chrom und Molybdän Verbessern Sie die Festigkeit und Hitzebeständigkeit, ohne den Stahl zu spröde zu machen. Diese Elemente helfen bei der Bildung harter Carbide, die Verschleiß widerstehen und den Stahl gleichzeitig robust genug machen, um Belastungen standzuhalten.
Darüber hinaus hilft das Temperieren dabei, diese Eigenschaften auszugleichen.
Wählen Sie die richtige Härte für Ihren Werkzeugstahl
Die Wahl der richtigen Härte für Ihren Werkzeugstahl ist wichtig, um sicherzustellen, dass er Ihren Anforderungen gerecht wird. Jetzt ist es an der Zeit, darüber nachzudenken, wofür der Stahl verwendet werden soll.
- Für Schneidwerkzeuge (zB Bohrer, Klingen): Für Werkzeuge, die scharf bleiben müssen, wählen Sie Stahl mit einer Härte von etwa 60–70 HRC (wie Schnellarbeitsstahl).
- Für Formen und Matrizen: Wenn Sie Stahl für Formen oder Matrizen benötigen, die Druck ausgesetzt sind, wählen Sie eine Härte um 55–65 HRC (wie Kaltarbeitsstahl).
- Für Schlagwerkzeuge (zB Hämmer, Durchschläge): Wenn der Stahl starken Stößen ausgesetzt ist, wählen Sie einen Stahl mit geringerer Härte, aber höherer Zähigkeit, etwa 50–60 HRC (wie stoßfester Werkzeugstahl).
Wenn Sie sich immer noch nicht sicher sind, welchen Stahl Sie wählen sollen, können Sie sich gerne an uns wenden! Wir können Ihnen helfen, den besten Werkzeugstahl für Ihre Anforderungen auszuwählen.
Unsere Lösungen und Services für Werkzeugstahl
SteelPro Group bietet eine große Auswahl an Werkzeugstählen, darunter Sorten wie M2-Schnellarbeitsstahl, D2 Kaltarbeitsstahlund stoßfester S7-Stahl. Wir bieten auch Bearbeitungsdienste an, die genau Ihren Anforderungen entsprechen, und können bei der Wärmebehandlung oder beim Anlassen helfen.
Wir helfen Ihnen, die richtigen Materialien für den Job zu finden.
