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Führung aus Schnellarbeitsstahl
- John
Schnellarbeitsstahl (HSS) hat die Welt der Zerspanung revolutioniert. Bei SteelPro Group sind wir auf die Bereitstellung hochwertiger HSS-Lösungen spezialisiert, die auf Ihre Bedürfnisse zugeschnitten sind.
Was ist Schnellarbeitsstahl?
Schnellarbeitsstahl ist ein legierter Werkzeugstahl, der für seine Härte und Verschleißfestigkeit bei hohen Temperaturen bekannt ist. Er wird in Wolfram-basierte (T-Serie), Molybdän-basierte (M-Serie) und Kobalt-basierte (K-Serie) Typen eingeteilt und weist außergewöhnliche Härte, Verschleißfestigkeit und Hitzebeständigkeit auf. Er weist im Vergleich zu herkömmlichen Werkzeugen aus Kohlenstoffstahl eine höhere Warmhärte auf und erreicht nach der Wärmebehandlung 62-65 HRC. Er wird hauptsächlich bei Hochgeschwindigkeitsbearbeitungsvorgängen eingesetzt und ist ideal für Schneidwerkzeuge wie Bohrer und Schaftfräser.
Warum heißt er Schnellarbeitsstahl?
Er wird „Schnellarbeitsstahl“ genannt, weil er seine Härte bei hohen Schnittgeschwindigkeiten behält, selbst wenn er auf etwa 593 °C (1100 °F) erhitzt wird. Diese Eigenschaft, die als Rothärte bezeichnet wird, ermöglicht ihm eine viel höhere Leistung als herkömmlicher Kohlenstoffstahl.
Welche Eigenschaften hat Schnellarbeitsstahl?
Hoher Legierungsgehalt: Schnellarbeitsstahl enthält eine Mischung aus Elementen wie Wolfram, Molybdän, Chrom, Vanadium und manchmal Kobalt.
Hohe Härte: Nach der Wärmebehandlung erreicht HSS typischerweise einen Härtebereich von 62-65 Rockwell C (HRC). Es behält seine Härte bei erhöhten Temperaturen.
Außergewöhnliche Verschleißfestigkeit: Der Karbidgehalt (hauptsächlich Wolfram-, Molybdän- und Vanadiumkarbide) in HSS erhöht die Verschleißfestigkeit erheblich. Es behält die Schneide viel länger als andere Werkzeugstähle.
Ausgewogene Zähigkeit: HSS hat ein gutes Gleichgewicht zwischen Härte und Zähigkeit. Es ist zwar nicht so zäh wie Kaltarbeitsstähle, aber zäher als Hartmetallwerkzeuge, die im Vergleich dazu spröde sind.
Relativ hohe Kosten: Schnellarbeitsstahl ist aufgrund seiner Legierungselemente und der speziellen Wärmebehandlung teurer als herkömmlicher Kohlenstoffstahl. Die Kosten werden jedoch durch die Fähigkeit ausgeglichen, bei höheren Geschwindigkeiten Leistung zu erbringen.
Übersicht über Schnellarbeitsstahlarten und -qualitäten
Um den vielfältigen Anforderungen von Schneid- und Bearbeitungsvorgängen gerecht zu werden, wird HSS basierend auf seinen Legierungselementen und Leistungsmerkmalen in mehrere Kategorien eingeteilt. Nachfolgend sind die wichtigsten Klassifizierungen aufgeführt:
Auf Wolframbasis (T-Serie)
Es ist für seinen hohen Wolframgehalt bekannt und bietet hervorragende Verschleißfestigkeit und Warmhärte, ideal für Hochtemperatur-Schneidwerkzeuge wie Fräser.
- M1: Ein Allzweck-HSS, der für unterbrochene Schnitte geeignet ist und bei verschiedenen Anwendungen eine gleichbleibende Leistung bietet.
- M7: Eine N-modifizierte HSS-Sorte mit ausgezeichneter Härte, die häufig für Spiralbohrer und andere Präzisionswerkzeuge verwendet wird.
Auf Molybdänbasis (M-Serie)
Dank eines höheren Molybdängehalts ist es kostengünstiger als die T-Serie, bietet jedoch eine vergleichbare Leistung und wird häufig für Allzweckwerkzeuge wie Bohrer und Gewindebohrer verwendet.
- M2: Der am häufigsten verwendete HSS mit einem ausgewogenen Verhältnis von Haltbarkeit, Schnittleistung und Kosten, ideal für Allzweckwerkzeuge.
- M2 EUR: Eine in Europa häufig verwendete Hoch-C-Variante von M2, die eine etwas höhere Härte bei geringfügig verringerter Zähigkeit bietet.
- M3-1: Entwickelt mit erhöhtem C- und V-Gehalt, der eine bessere Verschleißfestigkeit bietet und die Eigenschaften auch bei hohen Temperaturen beibehält.
- M3-2: Verfügt über höhere C- und V-Werte als M3-1, wodurch die Schneidleistung und die Standzeit des Werkzeugs deutlich verbessert werden.
- M4: Bekannt für hohe Verschleißfestigkeit aufgrund eines großen Anteils an hartem VC, wodurch es sich ideal für anspruchsvolle Schneidanwendungen eignet.
Auf Kobaltbasis (K-Serie oder Untergruppe der M-Serie)
Mit Kobalt angereichert (z. B. M35, M42) bietet es eine überragende Rothärte und Hitzebeständigkeit und ist perfekt zum Schneiden von harten Materialien wie Edelstahl geeignet.
- M35: Eine mit M2 verbesserte Version mit verbesserter Härte und Warmhärte, die in Europa häufig für Schneidwerkzeuge verwendet wird.
- M42: Ein Super-HSS mit hohem Co-Gehalt, der außergewöhnliche Härte und Verschleißfestigkeit bietet und eher auf der Härte als auf großen VC-Mengen beruht.
- CPM Rex76/M48: Ein Premium-PM-HSS, der für lange Produktionsläufe, Schwerlastbearbeitung und abrasive Materialien entwickelt wurde und häufig für Wälzfräser verwendet wird.
Es gibt auch zwei einzigartige Typen von Schnellarbeitsstahl:
CPM-Bewertungen wie CPM M4 und CPM T15 werden pulvermetallurgisch hergestellt, wodurch eine gleichmäßige Mikrostruktur gewährleistet wird, die die Verschleißfestigkeit und Zähigkeit verbessert. Ihr fortschrittlicher Herstellungsprozess macht sie teurer, aber ideal für hochbelastete Präzisionsanwendungen.
- CPM4: Eine PM-Variante von M4, die überlegene Robustheit und Zuverlässigkeit bietet, insbesondere bei Kaltarbeitsanwendungen wie Stempeln und Matrizen.
- CPMT15: Eine PM-Variante von T15 mit deutlich verbesserter Zähigkeit und Schleifbarkeit, was es zu einer beliebten Wahl für Räumwerkzeuge macht.
- PM30: Eine gemeinsam verbesserte PM-Variante von M3-2, die hohe Zähigkeit mit hervorragender Schneidleistung kombiniert und für Hochleistungsanwendungen geeignet ist.
Mittelschwerer Schnellarbeitsstahl enthält weniger Wolfram und Molybdän, wodurch es erschwinglicher ist, aber dennoch stark und robust. Es wird häufig in der Luft- und Raumfahrt und in industriellen Teilen verwendet, wo Hochgeschwindigkeitsschneiden oder extreme Hitzebeständigkeit nicht erforderlich sind und eine einfachere Verarbeitung bevorzugt wird.
- M50: Ein kostengünstiger HSS-Zwischenstahl, geeignet für Werkzeuge wie Spiralbohrer und Holzbearbeitungsgeräte, bei denen die Warmhärte weniger kritisch ist.
Chemische Zusammensetzung von Schnellarbeitsstahlsorten
| Typ | Klassen | C | Mn | Si | Cr | B | Mo | V | Co |
| T-Serie | M1 | 0.82 | 0.25 | 0.4 | 3.75 | 1.55 | 8.5 | 1.15 | – |
| M-Serie | M2 | 0.85 | 0.25 | 0.3 | 4.15 | 6 | 4.8 | 1.85 | – |
| M-Serie | M2 EUR | 0.91 | 0.25 | 0.3 | 4 | 6.15 | 4.85 | 1.75 | – |
| M-Serie | M3-1 | 1.04 | 0.25 | 0.3 | 3.9 | 5.9 | 4.9 | 2.35 | – |
| M-Serie | M3-2 | 1.21 | 0.25 | 0.3 | 4.1 | 6 | 5.5 | 2.9 | – |
| M-Serie | M4 | 1.33 | 0.25 | 0.3 | 4.5 | 5.5 | 5.5 | 3.85 | – |
| PM-Serie | CPM M4 | 1.45 | 0.25 | 0.3 | 4.5 | 5.5 | 5.5 | 3.85 | – |
| T-Serie | M7 | 1 | 0.3 | 0.4 | 3.6 | 1.6 | 8.55 | 1.9 | – |
| Co-Serie | M35 | 0.93 | 0.3 | 0.3 | 4.2 | 6.25 | 5 | 1.9 | 4.9 |
| Co-Serie | M42 | 1.08 | 0.3 | 0.45 | 3.85 | 1.5 | 9.5 | 1.2 | 8 |
| Co-Serie | CPM Rex 76/M48 | 1.55 | 0.2 | 0.4 | 4 | 10 | 5.25 | 3.1 | 9 |
| Int-Serie | M50 | 0.83 | 0.3 | 0.3 | 4.1 | 1.15 | 4.5 | 1.05 | – |
| Int-Serie | M52 | 0.9 | 0.3 | 0.3 | 4.2 | 1.15 | 4.5 | 1.95 | – |
| PM-Serie | CPMT15 | 1.6 | 0.3 | 0.3 | 4.25 | 12.25 | 0.75 | 5 | 5 |
| PM-Serie | PM30 | 1.28 | 0.3 | 0.3 | 4.2 | 6.4 | 5 | 3.1 | 8 |
Leistungsvergleich von Schnellarbeitsstahlsorten
| Klassen | HRC | Bearbeitbarkeit |
| M1 | 55 | 65 |
| M2 | 50 | 65 |
| M2 EUR | 50 | 65 |
| M3-1 | 40 | 66 |
| M3-2 | 35 | 66 |
| M4 | 35 | 65 |
| CPM4 | 45 | 65 |
| M7 | 45 | 66 |
| M35 | 45 | 65 |
| M42 | 35 | 68 |
| CPM Rex76/M48 | 15 | 69 |
| M50 | 65 | 63 |
| CPMT15 | 25 | 67 |
| PM30 | 30 | 67 |
Wofür wird Schnellarbeitsstahl verwendet?
- Bohrer
- Schaftfräser
- Gewindebohrer und Schneideisen
- Reibahlen
- Sägeblätter
- Drehwerkzeuge
- Zahnradfräser
- Räumnadeln
- Schläge
Wann wurde Schnellarbeitsstahl erfunden?
Schnellarbeitsstahl (HSS) wurde 1910 von Frederick Winslow Taylor und Maunsel White erfunden. Dies war ein Durchbruch in der Schneidwerkzeugtechnologie. Im Folgenden finden Sie einen kurzen Überblick über die wichtigsten Meilensteine in der Geschichte des Schnellarbeitsstahls.
1868: Robert Forester Mushet entwickelte Mushet-Stahl, den Vorläufer des modernen HSS. Er enthielt 2% C, 2,5% Mn und 7% W und härtete beim Abkühlen an der Luft aus.
1899–1900: Frederick Winslow Taylor und Maunsel White von Bethlehem Steel verbesserten Werkzeugstähle wie Mushet-Stahl durch Experimente. Ihr Wärmebehandlungsverfahren ermöglichte es dem Stahl, seine Härte bei hohen Temperaturen beizubehalten, wodurch sich die Schnittgeschwindigkeit verdreifachte. Dies wurde zum Taylor-White-Verfahren, das auf der Pariser Ausstellung von 1900 vorgestellt wurde.
1910: Der erste offiziell klassifizierte HSS, AISI T1, wurde von Crucible Steel Co. eingeführt und patentiert.
Zweiter Weltkrieg: Materialknappheit führte zur Entwicklung von HSS auf Molybdänbasis, wie AISI M1 und M2, die kostengünstige Alternativen zu HSS auf Wolframbasis bieten. Diese Sorten fanden weite Verbreitung.
Schnellarbeitsstahl vs. Kohlenstoffstahl
Wenn für Sie Haltbarkeit und Schneidleistung im Vordergrund stehen, ist HSS Kohlenstoffstahl bei weitem überlegen.
HSS ist für den Hochtemperaturbetrieb ausgelegt und behält seine Härte und Schneidfähigkeit auch bei Temperaturen von etwa 593 °C (1100 °F). Dies macht es ideal für die Bearbeitung von Werkzeugen wie Bohrern und Gewindebohrern, insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten.
Kohlenstoffstahl hingegen ist zwar günstiger und lässt sich leichter schärfen, verliert jedoch bei großer Hitze seine Härte und Schnitthaltigkeit, sodass er nur bei niedriger Geschwindigkeit oder mit Handwerkzeugen verwendet werden kann.
Schnellarbeitsstahl vs. Hartmetall
Hartmetall bietet für bestimmte Aufgaben eine höhere Leistung. HSS bleibt eine vielseitige, kostengünstige Option für ein breiteres Anwendungsspektrum.
Hartmetallwerkzeuge eignen sich hervorragend für die Hochgeschwindigkeits- und Präzisionsbearbeitung und können härtere Materialien mit überlegener Verschleißfestigkeit schneiden. Hartmetall ist jedoch spröde und daher weniger für unterbrochene Schnitte oder schlaganfällige Operationen geeignet.
HSS hingegen ist zäher und nachgiebiger und eignet sich daher ideal für Allzweckwerkzeuge und Anwendungen, bei denen eine lange Lebensdauer erforderlich ist.
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