Was ist Werkzeugstahl? Der ABRAMS Stahlberater® klärt auf!
Werkzeugstahl (DIN EN ISO 4957) wird für die Herstellung von Werkzeugen wie Schneidwerkzeugen, Gussformen oder Umformwerkzeugen eingesetzt. Dabei wird er noch, je nach Anwendung, in unlegierten, legierten oder hochlegierten Werkzeugstahl eingeteilt. Hochlegierte Werkzeugstähle bilden dabei einen fließenden Übergang zu „Edelstahl“ (nichtrostender Stahl). Werkzeugstahl enthält immer bis zu 2,1 % Kohlenstoff. Werkzeugstähle lassen sich auch nach ihrem Abschreckmittel, als Öl-, Luft- oder Wasserhärter, aber auch nach ihren Verwendungen, in Kaltarbeitsstahl, Warmarbeitsstahl und Schnellarbeitsstahl einteilen.
Als Kaltarbeitsstahl wird Werkzeugstahl bezeichnet, der für eine Einsatztemperatur von bis zu 200 °C, auf der Schneidoberfläche, eingesetzt wird. Er kann je nach Legierungszusätzen hohe Durchhärtbarkeit, Polierbarkeit, Verschleißbeständigkeit, Randschichthärtbarkeit und Zähigkeit aufweisen. Sein Einsatzgebiet liegt hier u.a. beim Kaltwalzen, Zerspanen oder Führen.
Mit Warmarbeitsstahl werden Werkzeuge hergestellt, die für eine Einsatztemperatur bis 400 °C eingesetzt werden. Er findet in Bereichen wie Pressstempel, Druckgießformen und Gesenken seine Anwendung, da er über Eigenschaften wie u.a. Warmfestigkeit, Warmzähigkeit oder Wärmeverschleißwiderstand verfügt.
FAQ - Fragen zum Werkzeugstahl
Was ist unlegierter Werkzeugstahl?
Unlegierter Werkzeugstahl, auch Kohlenstoffstahl, Karbonstahl oder C-Stahl genannt, ist ein Stahl mit einem Kohlenstoffanteil von 0,5 – 1,5 % welcher keine weiteren Legierungselemente in nennenswerten Mengen enthält. Er kann durch eine kombinierte Wärmebehandlung vergütet werden. Das Vergüten besteht aus dem Härten und anschließendem Anlassen der gewünschten Stahlgüte. Dadurch wird die Oberflächenhärte, je nach Kohlenstoffanteil des Stahls, drastisch erhöht.
Unlegierte Werkzeugstähle sind Kaltarbeitsstähle und können bis zu einer Betriebstemperatur von 200 °C verwendet werden. Sie sind nicht vollständig durchhärtbar, zeichnen sich aber durch eine hohe Oberflächenhärte, hohe Verschleißfestigkeit und gute Schneidfähigkeit aus.
Unlegierter Werkzeugstahl eignet sich für die Herstellung von einfachen Werkzeugen, die eher einer geringen Beanspruchung unterliegen.
Bei den unlegierten Werkzeugstählen kann noch einmal zwischen niedrigem Kohlenstoffanteil, ca. 0,05 – 0,24 % (1.0570 – St52-3), mittlerem Kohlenstoffanteil, ca. 0,25 – 0,6 % (1.1730 – C45U), hohem Kohlenstoffanteil, ca. 0,60 – 1,00 % und sehr hohem Kohlenstoffanteil, ca. 1,00 – 1,5 % unterschieden werden.
Was ist legierter Werkzeugstahl?
Legierter Werkzeugstahl bezieht sich in der Regel auf Stähle, die außer Eisen (Fe) und Kohlenstoff (C) noch weitere Legierungselemente in ausreichender Menge enthalten, um die Eigenschaften des Grundstahls zu verändern. Durch die Zugabe von bspw. Chrom, Silicium, Nickel, Mangan, Molybdän oder Vanadium, mit einem gesamten Legierungsanteil von maximal 5 %, lassen sich u.a. die Zähigkeit, Warmverschleißfestigkeit oder die Anlassbeständigkeit beeinflussen.
Legierte Werkzeugstähle können Kaltarbeitsstähle sowie Warmarbeitsstähle sein und sind für Bearbeitungstemperaturen von bis zu 400 °C geeignet. (Ausnahme Kaltarbeitsstahl 1.2990 mod. bis 500 °C geeignet). Für Bearbeitungstemperaturen bis 600 °C wird Schnellarbeitsstahl eingesetzt.
Im Gegensatz zum unlegierten Stahl lässt sich legierter Stahl durchhärten. Dabei wird er erhitzt und dann in Öl, Luft oder Wasser abgeschreckt.
Durch die höhere Warmfestigkeit, größere Härte und höhere Anlassbeständigkeit eignet er sich für die Herstellung von höher beanspruchten Werkzeugen.
Was sind hochlegierte Werkzeugstähle?
Hochlegierte Werkzeugstähle und auch Schnellarbeitsstähle werden für stark belastete Werkzeuge eingesetzt. Hochlegierte Stähle erkennt man, zur Abgrenzung von legierten Stählen, an dem vorangestellten X vor dem Kurznamen des Stahls wie z.B. der 1.2379 – X153CrMoV12. Sie haben einen Kohlenstoffgehalt von bis zu 2,1 % (1.2436 – X210CrW12, 1.2080 – ~X210Cr12) und anderen Legierungselementen mit einem gesamten Anteil von 6 bis 30 %. Hochlegierte Werkzeugstähle sind teilweise für Arbeitstemperaturen bis 600 °C geeignet und erfüllen mindestens eine dieser Eigenschaften: gute Zerspanbarkeit, hohe Zähigkeit, hohe Verschleißbeständigkeit oder hohe Arbeitshärte.
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