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Übersicht über Warmarbeitsstahl
- John
Bei SteelPro Group bieten wir hochwertige Warmarbeitsstähle an, die die Werkzeuglebensdauer verlängern, Ausfallzeiten reduzieren und die Betriebseffizienz verbessern. Entdecken Sie, wie Sie durch die Wahl des richtigen Materials Ihre Produktion optimieren und langfristige Kosteneinsparungen erzielen können.
Was ist Warmarbeitsstahl?
Warmarbeitsstahl ist eine Art moderner Stahl, der für den Einsatz in Hochtemperaturumgebungen entwickelt wurde, hauptsächlich in Verfahren wie Druckguss, Extrusion und Schmieden. Er ist so konzipiert, dass er den schwankenden thermischen Belastungen standhält, die beim Kontakt mit heißen Materialien auftreten. Er ist für seine außergewöhnliche Hitzebeständigkeit, Härte und Verschleißfestigkeit unter thermischen Zyklusbedingungen bekannt. Nach der Wärmebehandlung behält er normalerweise eine Härte im Bereich von 50–60 HRC bei und gewährleistet so optimale Leistung unter extremen Bedingungen.
Welche Eigenschaften hat Warmarbeitsstahl?
Hoher Legierungsgehalt
Warmarbeitsstähle enthalten typischerweise hohe Mengen an Legierungselementen wie Chrom, Molybdän, Wolfram und Vanadium. Diese Komponenten verbessern die Widerstandsfähigkeit des Stahls gegenüber erhöhten Temperaturen und Temperaturschwankungen.
Ausgezeichnete Hitzebeständigkeit
Warmarbeitsstahl behält seine mechanischen Eigenschaften bei hohen Temperaturen, typischerweise zwischen 480 °C und 760 °C (900 °F bis 1400 °F). Dadurch eignet er sich für Anwendungen wie Druckguss und Extrusion.
Hohe Zähigkeit bei hohen Temperaturen
Warmarbeitsstähle sind so konzipiert, dass sie auch bei hohen Temperaturen ihre Zähigkeit behalten, wodurch sie riss- und sprödebeständig sind. Diese Zähigkeit ist bei den intensiven thermischen Zyklen, die bei Verfahren wie Schmieden und Druckgießen typisch sind, von entscheidender Bedeutung.
Gute Abriebfestigkeit
Die Verschleißfestigkeit von Warmarbeitsstählen ist außergewöhnlich, was sie ideal für Anwendungen macht, bei denen es zu ständigem Kontakt mit heißen Metallen kommt, wie Druckguss, Schmieden und Extrusion. Diese Eigenschaft trägt dazu bei, die Lebensdauer der Werkzeuge zu verlängern und die Häufigkeit des Austauschs zu verringern.
Hohe Anschaffungskosten, langfristige Kosteneffizienz
Warmarbeitsstähle haben aufgrund ihres Legierungsgehalts und ihrer speziellen Eigenschaften im Allgemeinen höhere Anschaffungskosten. Ihre lange Lebensdauer, der geringere Werkzeugverschleiß und die Fähigkeit, hohen Temperaturen standzuhalten, machen sie jedoch auf lange Sicht für industrielle Anwendungen kosteneffizient.
Übersicht über Arten und Güten von Warmarbeitsstahl
Chromhaltige Warmarbeitsstähle
Chromhaltige Warmarbeitsstähle, die im Allgemeinen zwischen H10 und H19 klassifiziert werden, sind für Hochtemperaturanwendungen ausgelegt. Die Zugabe von Elementen wie Wolfram und Molybdän in Güten wie H10 und H14 verbessert die Warmhärte und Warmfestigkeit, kann jedoch die Zähigkeit leicht verringern.
Das Hauptmerkmal dieser Stähle ist ihr hoher Chromgehalt, der die Verschleißfestigkeit, Oxidationsbeständigkeit und Zähigkeit bei erhöhten Temperaturen verbessert. Der relativ niedrige Kohlenstoffgehalt (0,35–0,40%) fördert die Zähigkeit und ermöglicht eine tiefe Härtung, wodurch eine Lufthärtung in Abschnitten mit einer Dicke von bis zu 30 cm möglich ist.
Die wesentlichen Vorteile von Warmarbeitsstählen auf Chrombasis sind:
- Hitzebeständigkeit: Hervorragende Beständigkeit gegen dauerhafte Temperaturbelastung bis zu 540 °C.
- Zähigkeit: Ausgewogener Legierungsgehalt sorgt für gute Zähigkeit und Duktilität bei hohen Temperaturen.
- Geringe Verzerrung: Durch die Lufthärtung wird die Verformung während der Wärmebehandlung minimiert.
Wolfram-Warmarbeitsstähle
Wolfram-Warmarbeitsstähle, die typischerweise mit Wolfram, Chrom und manchmal Vanadium legiert sind, sind für ihre außergewöhnliche Warmhärte und Widerstandsfähigkeit gegen Erweichung bei hohen Temperaturen bekannt. Allerdings sind ihre höhere Sprödigkeit im Vergleich zu Chromstählen und die Unfähigkeit, mit Wasser zu kühlen, wichtige Überlegungen. Die Härte dieser Stähle liegt typischerweise zwischen 450 und 600 HV.
Zu den wichtigsten Eigenschaften von Wolframstählen gehören:
- Rothärte: Überlegene Fähigkeit, die Härte unter extremen Hitzebedingungen beizubehalten.
- Thermische Stabilität: Bessere Beständigkeit gegen Erweichung bei hohen Temperaturen im Vergleich zu Chromstählen.
- Sprödigkeit: Der hohe Wolframgehalt kann diese Stähle spröder machen, sodass eine sorgfältige Wärmebehandlung und Anpassung der Zusammensetzung zur Erhöhung der Zähigkeit erforderlich ist.
Molybdän-Warmarbeitsstähle
Warmarbeitsstähle auf Molybdänbasis werden mit Molybdän, Chrom, Vanadium und gelegentlich Wolfram gemischt und bieten so eine Kombination aus Hitzebeständigkeit und Beständigkeit gegen thermische Rissbildung. Diese Stähle haben Ähnlichkeiten mit Wolframstählen, bieten jedoch eine bessere Beständigkeit gegen Rissbildung durch thermische Zyklen.
Molybdänstähle erfordern eine präzise Wärmebehandlung, um Probleme wie Entkohlung zu vermeiden, sind ansonsten aber eine ausgezeichnete Wahl für Werkzeuge, die extremen thermischen Bedingungen ausgesetzt sind, wie etwa beim Druckguss und Schmieden.
Zu den wichtigsten Vorteilen von Molybdänstählen gehören:
- Wärmeprüfungswiderstand: Bessere Beständigkeit gegen Risse durch wiederholte Temperaturzyklen.
- Hohe Temperaturbeständigkeit: Behält Härte und Elastizität bei hohen Temperaturen.
- Abnutzungswiderstand: Hervorragende Verschleißfestigkeit, daher ideal für Bedingungen mit hoher Beanspruchung und großer Hitze.
Chemische Zusammensetzung von Warmarbeitsstahlsorten
| AISI | C | Cr | V | B | Mo | Co |
| H10 | 0.4 | 3.25 | 0.4 | – | 2.5 | – |
| H11 | 0.35 | 5 | 0.4 | – | 1.5 | – |
| H12 | 0.35 | 5 | 0.4 | 1.5 | 1.5 | – |
| H13 | 0.35 | 5 | 1 | – | 1.5 | – |
| H14 | 0.4 | 5 | – | 5 | – | – |
| H19 | 0.4 | 4.25 | 2 | 4.25 | – | 4.25 |
| H21 | 0.35 | 3.5 | – | 9 | – | – |
| H22 | 0.35 | 2 | – | 11 | – | – |
| H23 | 0.3 | 12 | – | 12 | – | – |
| H24 | 0.45 | 3 | – | 15 | – | – |
| H25 | 0.25 | 4 | – | 15 | – | – |
| H26 | 0.5 | 4 | 1 | 18 | – | – |
| H42 | 0.6 | 4 | 2 | 6 | 5 | – |
Wofür wird Warmarbeitsstahl verwendet?
Warmarbeitsstahl wird hauptsächlich in Hochtemperaturanwendungen eingesetzt, wie zum Beispiel:
- Druckguss: Für Formen zur Formgebung von geschmolzenen Metallen.
- Extrusion: Bei Umformungsprozessen, bei denen Material durch eine Matrize gepresst wird.
- Gesenkschmieden: Für Werkzeuge, die Metall unter hohem Druck und Hitze formen.
- Glasherstellung: In Formen und Werkzeugen, die bei der Glasherstellung großer Hitze ausgesetzt sind.
- Rohrherstellung: Für Werkzeuge, die Metallrohre bei erhöhten Temperaturen formen und gestalten.
- Stanzen und Formen: In Hochtemperaturprozessen, die eine präzise Formgebung von Metallteilen erfordern.
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