Vergütungsstahl

Vergütungsstahl ist Stahl, der durch Vergüten (= Härten und Anlassen) hohe Zug- und Dauerfestigkeit erhält. Die Zähigkeit wird bestimmt durch das Verhältnis von Härte (abhängig von Material, gewählter Härtetemperatur und gewählter Abschreckgeschwindigkeit) und Temperatur des folgenden Anlassvorganges. Es handelt sich um eine Umwandlungshärtung in der gezielt auf das Verhältnis von Festigkeit zu Zähigkeit Einfluss genommen wird.

Der Kohlenstoffgehalt liegt etwa zwischen 0,2 und 0,65 %. Die unterschiedlichen Legierungsgehalte von Chrom, Mangan, Molybdän und Nickel werden sehr exakt auf den jeweiligen Verwendungszweck abgestimmt und haben besonderen Einfluss bei größeren Querschnitten. Die Härtbarkeit von Stählen wird unter anderem mit dem Stirnabschreckversuch nach Jominy ermittelt.

(Vergütungsstähle; siehe DIN EN ISO 683)

Man verwendet Vergütungsstahl für Kurbelwellen, Achsen, Wellen, Pleuelstangen, Bolzen, Schrauben und andere Konstruktionsteile höherer Festigkeit, wie zum Beispiel Flugzeugfahrwerke (Zugfestigkeiten bis zu 2000 MPa). Aber auch für Fahrradketten werden Vergütungsstähle verwendet, um trotz der schmalen Kette eine ausreichende Festigkeit zu erzielen[1].

Hinsichtlich der Schweißeignung von Vergütungsstählen ist zu beachten, dass infolge des Kohlenstoffgehaltes mit örtlicher Aufhärtung in der Schweißzone gerechnet werden muss. Daher muss meist vor- und nachgewärmt werden.

Normung

Weltweite Normung (aktuell)

DIN EN ISO 683-1 Für eine Wärmebehandlung bestimmte Stähle, legierte Stähle und Automatenstähle - Teil 1: Unlegierte Vergütungsstähle (2018-09)

nach Tabelle 3 und Anhang C Tabelle C.1

Stahlbezeichnung nacha
ISO 683-1ASTM A 830 / UNSbEN 10083-2:2006cJISdGB/Xxxxx/200x/ISCe
KurznameWerkstoffnummer-i/n/wfKurznameWerkstoffnummeri/n/wf-i/n/wf-i/n/wf
Qualitätsstähle
C25---C25(1.0406)i----
C30---C30(1.0528)i----
C35---C351.0501n----
C40---C401.0511n----
C45---C451.0503n----
C50---C50(1.0540)i----
C55---C551.0535n----
C60---C601.0601n----
Edelstähle
C25E-1025nC25E(1.1158)iS25Cn--
C25R---C25R(1.1163)i----
C30E-1030nC30E(1.1178)iS30Cn--
C30R---C30R(1.1179)i----
C35E-1035nC35E1.1181nS35Cn--
C35R---C35R1.1180n----
C40E-1040nC40E1.1186nS40Cn--
C40R---C40R1.1189n----
C45E-1045nC45E1.1191nS45Cn--
C45R---C45R1.1201n----
C50E-1050nC50E1.1206nS50Cn--
C50R---C50E1.1241n----
C55E-1055nC55E1.1203nS55Cn--
C55R---C55R1.1209n----
C60E-1060nC60E1.1221nS58Cn--
C60R---C60R1.1223n----
23Mn6-1524n23Mn6(1.1054)iSMn420n--
28Mn6-1527w28Mn61.1170nSMn433n--
36Mn6-1536w36Mn6(1.1127)nSMn438n--
42Mn6-1541n42Mn6(1.1055)iSMn443n--

a Quellen siehe Literaturhinweise
b US-Stähle aufgeführt in ASTM A 830 und in UNS (falls die Stahlnummer in Klammern angegeben ist, hat der Stahl nur eine UNS-Nummer)
c Europäischer Stahl nach EN 10083-2:2006 und in der "Stahl-Eisen-Liste" (falls die Stahlnummer in Klammern angegeben ist, ist der Stahl
nur in der "Stahl-Eisen-Liste" aufgeführt)
d Japanische Industrienorm
e Chinesische nationale Norm
f i = identische Stahlsorte zur ISO-Sorte; n = Stahl mit sehr ähnlicher Zusammensetzung, aber nicht identisch; w = ähnliche Zusammensetzung

Stähle "...E": Massenanteil Schwefel max. 0,035 %, Stähle "...R": Massenanteil Schwefel 0,020 % bis 0,040 %
Wärmebehandlungszustand nach Tabelle 1: unbehandelt "+U", behandelt auf Scherbarkeit "+S", weichgeglüht "+A", normalgeglüht "+N", vergütet "+QT"
Oberflächenausführung nach Tabelle 2: warmgeformt "+HW", gebeizt "+PI", gestrahlt "+BC", vorbearbeitet "+RM"
Anforderungen an die Härtbarkeit nach Tabellen 5 bis 7: "+H", "+HH", "+HL"


DIN EN ISO 683-2 Für eine Wärmebehandlung bestimmte Stähle, legierte Stähle und Automatenstähle - Teil 2: Legierte Vergütungsstähle (2018-09)

nach Tabelle 3 und Anhang C Tabelle C.1

Stahlbezeichnung nacha
ISO 683-2ASTM A 830 / UNSbEN 10083-3:2006JISdGB/Xxxxx/200x/ISCe
KurznameWerkstoffnummer-i/n/wfKurznameWerkstoffnummeri/n/wf-i/n/wf-i/n/wf
Stähle ohne Bor
34Cr4---34Cr41.7033nSCr435 /

SCr435H

n--
34CrS4---34CrS4

1.7037

n----
37Cr4---37Cr41.7034n----
37CrS4---37CrS41.7038n----
41Cr4---41Cr41.7035nSCr 440 /

SCr440H

n--
41CrS4---41CrS41.7039n----
25CrMo4---25CrMo41.7218nSCM425 /

SCM425H

n--
25CrMoS4---25CrMoS41.7213n----
34CrMo4-4135n34CrMo41.7220nSCM435 /

SCM435H

n--
34CrMoS4---34CrMoS41.7226n----
42CrMo4-4142n42CrMo41.7225nSCM440 /

SCM440H

n--
42CrMoS4---42CrMoS41.7227n----
50CrMo4-4150n50CrMo41.7228n----
41CrNiMo2-8640n41CrNiMo2(1.6584)iSNCM240n--
41CrNiMoS2---41CrNiMoS2(1.6588)i----
51CrV4-6150n51CrV41.8159n----
36CrNiMo4---36CrNiMo4(1.6511)i----
34CrNiMo6---34CrNiMo61.6582n----
30CrNiMo8---30CrNiMo81.6580n----
Stähle mit Bor
20MnB5---20MnB51.5530iSWRCHB620n--
30MnB5---30MnB51.5531i----
39MnB5---38MnB51.5532i----
27MnCrB5-2---27MnCrB5-21.7182i----
33MnCrB5-2---33MnCrB5-21.7185i----
39MnCrB6-2---39MnCrB6-21.7189i----

a Quellen siehe Literaturhinweise
b US-Stähle aufgeführt in ASTM A 830 und in UNS (falls die Stahlnummer in Klammern angegeben ist, hat der Stahl nur eine UNS-Nummer)
c Europäischer Stahl nach EN 10083-2:2006 und in der "Stahl-Eisen-Liste" (falls die Stahlnummer in Klammern angegeben ist, ist der Stahl
nur in der "Stahl-Eisen-Liste" aufgeführt)
d Japanische Industrienorm
e Chinesische nationale Norm
f i = identische Stahlsorte zur ISO-Sorte; n = Stahl mit sehr ähnlicher Zusammensetzung, aber nicht identisch; w = ähnliche Zusammensetzung

Wärmebehandlungszustand nach Tabelle 1: unbehandelt "+U", behandelt auf Scherbarkeit "+S", weichgeglüht "+A", vergütet "+QT"
Oberflächenausführung nach Tabelle 2: warmgeformt "+HW", gebeizt "+PI", gestrahlt "+BC", vorbearbeitet "+RM"
Anforderungen an die Härtbarkeit nach Tabellen 5 und 6: "+H", "+HH", "+HL"

Europäische Normung (zurückgezogen)

DIN EN 10083-1 Vergütungsstähle - Teil 1: Allgemeine technische Lieferbedingungen; Deutsche Fassung EN 10083-1:2006 (2006-10)

DIN EN 10083-2 Vergütungsstähle - Teil 2: Technische Lieferbedingungen für unlegierte Stähle; Deutsche Fassung EN 10083-2:2006 (2006-10)

nach Tabelle 3 und Anhang B Tabelle B.1

Stahlbezeichnung
EN 10083-2ISO 683-1:1987aDeutschlandaGroßbritannienaFrankreichaItalienaSchweden

SS-Stahl

Spaniena
KurznameWerkstoffnummerKurznameWerkstoffnummerKurznameWerkstoffnummer
Qualitätsstähle
C351.0501(C35)C 351.0501-[AF55C35](C35)---
C401.0511(C40)C 401.0511-[AF60C40](C40)---
C451.0503(C45)C 451.0503(080M46)[AF65C45](C45)---
C551.0535(C55)C 551.0535-[AF70C55](C55)---
C601.0601(C60)C 601.0601--(C60)----
Edelstähle
C22E1.1151-(Ck 22)(1.1151)(070M20)[XC 18](C25)---
C22R1.1149-(Cm 22)(1.1149)-[XC 18u](C25)---
C35E1.1181(C 35 E4)(Ck 35)(1.1181)(080M36)[XC 38 H1](C35)1572C35KF1130
C35R1.1180(C 35 M2)Cm 351.1180-[XC 38 H1u](C35)-C35K1F1135(1)
C40E1.1186(C 40 E4)(Ck 40)(1.1186)(080M40)[XC 42 H1](C40)---
C40R1.1189(C 40 M2)Cm 401.1189-[XC 42 H1u](C40)---
C45E1.1191(C 45 E4)(Ck 45)(1.1191)(080M46)[XC 48 H1](C45)1672C45KF1140
C45R1.1201(C 45 M2)Cm 451.1201-[XC 48 H1u](C45)-C45K1F1145(1)
C50E1.1206(C 50 E4)(Ck 50)(1.1206)(080M50)-(C50)1674--
C50R1.1241(C 50 M2)Cm 501.1241--(C50)---
C55E1.1203(C 55 E4)(Ck 55)(1.1203)(070M55)[XC 55 H1](C55)-C55KF1150
C55R1.1209(C 55 M2)Cm 551.1209-[XC 55 H1u](C55)-C55K1F1155(1)
C60E1.1221(C 60 E4)(Ck 60)(1.1221)(070M60)-(C60)---
C60R1.1223(C 60 M2)Cm 601.1223--(C60)---
28Mn61.1170(28Mn6)(28Mn6)(1.1170)(150M28)-----

a Die Angabe einer Stahlsorte in runden Klammern bedeutet, dass sich die chemische Zusammensetzung nur geringfügig von EN 10083-2 unterscheidet. Die Angabe einer Stahlsorte in
eckigen Klammern bedeutet, dass in der chemischen Zusammensetzung größere Unterschiede gegenüber EN 10083-2 bestehen. Ist die Stahlsorte nicht eingeklammert, bestehen gegenüber
EN 10083-2 praktisch keine Unterschiede in der chemischen Zusammensetzung.

Stähle "...E": Massenanteil Schwefel max. 0,035 %, Stähle "...R": Massenanteil Schwefel 0,020 % bis 0,040 %
Wärmebehandlungszustand nach Tabelle 1: unbehandelt "+U", behandelt auf Scherbarkeit "+S", weichgeglüht "+A", normalgeglüht "+N", vergütet "+QT"
Oberflächenausführung nach Tabelle 2: warmgeformt "+HW", gebeizt "+PI", gestrahlt "+BC", vorbearbeitet "+RM"
Anforderungen an die Härtbarkeit nach Tabellen 5 bis 7: "+H", "+HH", "+HL"


DIN EN 10083-3 Vergütungsstähle - Teil 3: Technische Lieferbedingungen für legierte Stähle; Deutsche Fassung EN 10083-3:2006 (2007-01) mit DIN EN 10083-3 Berichtigung 1 (2009-01)

nach Tabelle 3 und Anhang B Tabelle B.1

Stahlbezeichnung
EN 10083-3ISO 683-1:1987aDeutschlandaGroßbritannienaFrankreichaItalienaSchweden

SS-Stahl

Spaniena
KurznameWerkstoffnummerKurznameWerkstoffnummerKurznameWerkstoffnummer
Stähle ohne Bor
38Cr21.7003-38Cr21.7003-(38 C 2)----
46Cr21.7006-46Cr21.7006------
34Cr41.703334Cr434Cr41.7033(530M32)(32 C 4)----
34CrS41.703734CrS434CrS41.7037-(32 C 4 u)----
37Cr41.703437Cr437Cr41.7034(530M36)(38 C 4)--38Cr4F1201
37CrS41.703837CrS437CrS41.7038-(38 C 4 u)--38Cr41F1206(1)
41Cr41.703541Cr441Cr41.7035(530M40)42 C 4(41Cr4)-42Cr4F1202
41CrS41.703941CrS441CrS41.7039-42 C 4 u(41Cr4)224542Cr41F1207(1)
25CrMo41.721825CrMo425CrMo41.7218(708M25)25 CD 4(25CrMo4)2225--
25CrMoS41.721325CrMoS425CrMoS41.7213-25 CD 4 u(25CrMo4)---
34CrMo41.722034CrMo434CrMo41.7220(708M32)(34 CD 4)(35CrMo4)2234--
34CrMoS41.722634CrMoS434CrMoS41.7226-(34 Cd 4 u)(35CrMo4)---
42CrMo41.722542CrMo442CrMo41.7225(708M40)42 CD 4(42CrMo4)224440CrMo4F1252
42CrMoS41.722742CrMoS442CrMoS41.7227-42 CD 4 u(42CrMo4)-40CrMo41F1257(1)
50CrMo41.722850CrMo450CrMo41.7228(708M50)-----
34CrNiMo61.6582(36CrNiMo6)(34CrNiMo6)1.6582(817M40)--2541--
30CrNiMo81.6580(31CrNiMo8)30CrNiMo81.6580[823M30]30 CND 8----
35NiCr61.5815-35NiCr6-------
36NiCrMo161.6773----35 NCD 16----
39NiCrMo31.6510-----(39NiCrMo3)---
30NiCrMo16-61.6747-30NiCrMo16-61.6747[835M30]-----
51CrV41.8159(51CrV4)50CrV41.8159[735A50](50 CV 4)(50CrV4)-51CrV4F1430
Stähle mit Bor
20MnB51.5530---------
30MnB51.5531---------
38MnB51.5532---------
27MnCrB5-21.7182---------
33MnCrB5-21.7185----------
39MnCrB6-21.7189----------

a Die Angabe einer Stahlsorte in runden Klammern bedeutet, dass sich die chemische Zusammensetzung nur geringfügig von EN 10083-3 unterscheidet. Die Angabe einer Stahlsorte in
eckigen Klammern bedeutet, dass in der chemischen Zusammensetzung größere Unterschiede gegenüber EN 10083-3 bestehen. Ist die Stahlsorte nicht eingeklammert, bestehen gegenüber
EN 10083-3 praktisch keine Unterschiede in der chemischen Zusammensetzung.

legierte Stähle ohne "S" im Kurznamen: Massenanteil Schwefel max. 0,035 %, legierte Stähle "...S..": Massenanteil Schwefel 0,020 % bis 0,040 %
Wärmebehandlungszustand nach Tabelle 1: unbehandelt "+U", behandelt auf Scherbarkeit "+S", weichgeglüht "+A", "+QT" vergütet
Oberflächenausführung nach Tabelle 2: warmgeformt "+HW", unverformter Strangguss "+CC", warmgeformt und gebeizt "+PI", warmgeformt und gestrahlt "+BC", warmgeformt und vorbearbeitet "+RM"
Anforderungen an die Härtbarkeit nach Tabellen 5 und 6: "+H", "+HH", "+HL

Nationale Normung (zurückgezogen)

DIN 17200 Vergütungsstähle - Technische Lieferbedingungen (1987-03)

nach Tabelle 2 und Anhang B

Gegenüberstellung von Vergütungsstählen
StahlsorteEURONORM 83-70ISO/DIS 683/1 - 1985
KurznameWerkstoffnummerKurzname1)Kurzname1)
C 221.0402--
Ck 221.1151--
Cm 221.1149--
C 251.04061 C 25●C 25●
Ck 251.11582 C 25●C 25 E4●
Cm 251.11633 C 25●C 25 M2●
C 301.0528-C 30●
Ck 351.1178-C 30 E4●
Cm 351.1179-C 35 M2●
C 351.05011 C 35●C 35●
Ck 351.11812 C 35●C 35 E4●
Cm 351.11803 C 35●C 35 M2●
C 401.0511-C 40●
Ck 401.1186-C 40 E4●
Cm 401.1189-C 40 M2●
C 451.05031 C 45●C 45●
Ck 451.11912 C 45●C 45 E4●
Cm 451.12013 C 45●C 45 M2●
C 501.0540-C 50●
Ck 501.1206-C 50 E4●
Cm 501.1241-C 50 M2●
C 551.05351 C 55●C 55●
Ck 551.12032 C 55●C 55 E4●
Cm 551.12093 C 55●C 55 M2●
C 601.06011 C 60●C 60●
Ck 601.12212 C 60●C 60 E4●
Cm 601.12233 C 60●C 60 M2●
28 Mn 61.117028 Mn 6●28 Mn 6●
-22 Mn 6
-36 Mn 6
-42 Mn 6
32 Cr 21.7020--
32 CrS 21.7021--
38 Cr 21.700338 Cr 2○-
38 CrS 21.7023--
46 Cr 21.700646 Cr 2●-
46 CrS 21.7025--
28 Cr 41.7030--
28 CrS 41.7036--
34 Cr 41.703334 Cr 4●34 Cr 4●
34 CrS 41.7037-34 CrS 4●
37 Cr 41.703437 Cr 4●37 Cr 4●
37 CrS 41.7038-37 CrS 4●
41 Cr 41.703541 Cr 4●41 Cr 4●
41 CrS41.7039-41 CrS4●
25 CrMo 41.7218A 25 CrMo 4○25 CrMo 4●
B 25 CrMo 4-
25 CrMoS 41.7213-25 CrMoS 4●
34 CrMo 41.722034 CrMo 4○34 CrMo 4●
34 CrMoS 41.7226-34 CrMoS 4●
42 CrMo 41.722542 CrMo 4○42 CrMo 4●
42 CrMoS 41.7227-42 CrMoS 4●
50 CrMo 41.7228-50 CrMo 4●
32 CrMo 12-
40 NiCrMo 241 NiCrMo 2
-41 NiCrMoS 2
39 NiCrMo 3-
36 CrNiMo 41.6511-36 CrNiMo 4●
34 CrNiMo 61.658235 CrNiMo 6○36 CrNiMo 6○
30 CrNiMo 81.658030 CrNiMo 8○31 CrNiMo 8○
34 NiCrMo 16-
50 CrV 41.815950 CrV 4●51 CrV 4○
30 CrMoV 91.7707--

1) In dieser Spalte ist der Grad der Übereinstimmung in der chemischen
Zusammensetzung der Stähle nach dieser Norm einerseits und der Stähle
nach den internationalen Unterlagen andererseits gekennzeichnet. Es
bedeutet: ● geringfügige Abweichungen, ○ nicht unwesentliche Abweichungen.

Stähle "C...": Massenanteil Schwefel max. 0,045 %, Stähle "Ck...": Massenanteil Schwefel max. 0,03 %, Stähle "Cm...": Massenanteil Schwefel 0,020 % bis 0,035 %
Wärmebehandlungszustand nach Tabelle 1: unbehandelt "U", behandelt auf Scherbarkeit "C", weichgeglüht "G", normalgeglüht "N", vergütet "V"
Anforderungen an die Härtbarkeit nach Tabellen 4 und 5: "H", "HH", "HL"

Beispiele

  • Bei dem Stahl der Spezifikation C45E handelt es sich um einen Vergütungsstahl mit 0,45 % Kohlenstoff. Das E steht dabei für einen besonders kleinen Gehalt an Phosphor (≤0,025 %) und Schwefel (≤0,035 %).[2] C45E wird nach veralteter Norm Ck 45 genannt.

Zerspanbarkeit

Die Zerspanbarkeit von Vergütungsstählen ist stark abhängig von der Vergütung selbst und weniger von den zusätzlichen Vergütungselementen. Nach dem Weichglühen sind sie gut spanend bearbeitbar. Wird ein vergütungsstahl gehärtet, so leidet die Spanbarkeit darunter.[3] Für weiteres siehe Zerspanbarkeit von Stahl.

Einzelnachweise

  1. ↑ Rohloff: Technische Informationen zur Fahrradschaltungskette 1/2" x 3/32". Rohloff AG, abgerufen am 6. Februar 2024.
  2. ↑ Datenblatt C45E (PDF; 677 kB)
  3. ↑ Roland Gomeringer, Roland Kilgus, Volker Menges, Stefan Oesterle, Thomas Rapp, Claudius Scholer, Andreas Stenzel, Andreas Stephan, Falko Wieneke: Tabellenbuch Metall. 49. Auflage. Verlag Europa-Lehrmittel, Haan-Gruiten 2022, ISBN 978-3-7585-1142-4, S. 138.
Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Verg%C3%BCtungsstahl