Was ist Vergütungsstahl? Der ABRAMS Stahlberater® klärt auf!

Unlegierter und legierter Vergütungsstahl ist ein Baustahl mit einen Kohlenstoffanteil zwischen 0,25% und 0,60%, der sich hervorragend zum Härten und Anlassen (Vergüten) in einem Temperaturbereich ab 430 °C eignet. Dabei ist es wichtig die gewünschte Härte mit der korrekten Härtetemperatur und Abschreckgeschwindigkeit auf das passende Material abzustimmen.

Bei der Herstellung von Stahl ist der Kohlenstoffgehalt enorm wichtig. Ein hoher Kohlenstoffgehalt führt zu einem härteren, aber auch spröderen, Stahl. Ein niedriger Kohlenstoffgehalt hingegen resultiert in einem weicheren, aber zäheren, Stahl. In Vergütungsstählen liegt daher der Kohlenstoffgehalt in einem mittleren Bereich, was eine gute Balance zwischen Härte und Zähigkeit ermöglicht. Diese Balance wird durch den Prozess der sogenannten Vergütung weiter verbessert, wodurch Stähle mit einer zuvor bestimmten Zugfestigkeit sowie Zähigkeit entstehen.

Vergütungsstahl ist teilweise im Lieferzustand geglüht und es wird gezielt vergütet (Bsp.: 1.1730 – C45U), oder der Stahl wird als sogenannter Vorvergüteter Stahl bereits im vergüteten Zustand (Quenched and Tempered, “QT”) geliefert (z.B. 1.2312 – 40CrMnMoS8-6).

Vergütungsstahl leitet sich von „Vergüten“ ab. Beim Vergüten des Stahls handelt es sich um eine sogenannte Umwandlungshärtung, wobei man gezielt Einfluss auf das Verhältnis zwischen Härte und Zähigkeit nimmt.

Kohlenstoff ist das Element, das Stahl seine Härte verleiht.

Die erste Etappe des Vergütungsprozesses ist das Härten. Das schnelle Abkühlen (Abschrecken) des Stahls nach dem Erhitzen führt dazu, dass der Kohlenstoff “eingefangen” wird und eine sehr harte Struktur bildet, das sogenannte Martensit. Durch anschließendes Anlassen, also Erwärmen auf eine niedrigere Temperatur, wird diese Struktur dann teilweise wieder in einen zäheren Zustand (Ferrit und Perlit) umgewandelt. Nach dem Anlassen weisen Vergütungsstähle gezielte mechanische Eigenschaften auf. Das kann eine gewünschte Zugfestigkeit kombiniert mit einer guten Zähigkeit sein, die im Normalzustand noch nicht gegeben sind.

Es ist also ein fein abgestimmtes Gleichgewicht, das erreicht werden muss, um die optimalen Eigenschaften für die jeweilige Anwendung zu erreichen. Und genau das macht die Herstellung und Verwendung von Vergütungsstählen so interessant und herausfordernd.

Vergütungsstahl wird dort verwendet, wo Bauteile mit höherer Festigkeit gebraucht werden. Verwendung finden Vergütungsstähle bei Achsen, Bolzen, Flugzeugfahrwerken, Kurbelwellen, Pleuelstangen, Schrauben, Wellen und anderen Konstruktionsteilen mit höherer Festigkeit.

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