In diesem Kurstext erklären wir dir alles Wissenswerte rund um das Thema Hochlegierte Stähle für deine Weiterbildung zum Techniker. Dabei haben wir in diesem und letzten Kurstext bereits zwischen niedriglegierten sowie hochlegierten Stählen unterschieden.
<em>Merk's dir!</em>„Ein Hochlegierter Stahl wird entsprechend der DIN EN 10020 in zwei Hauptgüteklassen unterteilt. Wir unterscheiden Edelstahl (SS) und Qualitätsstahl (QS).“
Hochlegierte Stähle – Grundlagen
Enthält ein Werkstoff einen Gesamtlegierungsgehalt von bis zu 5 Prozent, so wird er zu der Gruppe der legierten Stähle hinzugerechnet. Sobald jedoch der prozentuale Anteil der Legierungselemente diesen Grenzwert überschreitet sprechen wir von einem Hochlegierten Stahl.
Wir könnten legierten Stahl unterscheiden in niedriglegierten (letzte Lektion) sowie hochlegierten (diese Lektion).
Du kannst dir merken:
Niedriglegierter Stahl: Anteil der Legierungselemente max. 5 %.
Hochlegierter Stahl: Anteil der Legierungselemente mind. 5 %.
Es gilt:
Soll ein Stahl besonders hart und verschleißfest sein, so wählt man einen niedriglegierten Stahl.
Soll ein Stahl besonders zugfest und temperaturbeständig sind, so wählt man einen hochlegierten Stahl.
Der Kohlenstoffgehalt von hochlegierten Stählen liegt zwischen 0,8 und 1,4 %, in Ausnahmen sogar bei 2,1 %.
Die häufigsten Legierungselemente sind Chrom, Mangan, Nickel, Molybdän, Vanadium, Titan, Wolfram, Kobalt und Blei.
++ Videoclip – Hochlegierter Stahl ++
Im nächsten Video findest du noch mal eine Zusammenfassung des Kurstextes und zusätzliche Informationen zum Thema
Hochlegierte Stähle
Hochlegierte Stähle – Kennzeichnung
Die Kennzeichnung eines hochlegierten Stahls erinnert dich bestimmt an die Kennzeichnung von niedriglegierten Stählen.
Anders als bisher müssen wir die Angaben der Legierungsgehalte jedoch nicht mit Hilfe von Faktoren (Multiplikatoren) errechnen, damit wir letztlich eine zuverlässige Angabe zu den Prozenten erhalten.
Jetzt werden die Gehalte nach ihrem tatsächlichen, aufgerundeten Anteil angegeben. Um dennoch Verwechslungen zwischen niedriglegierten und hochlegierten Stählen zu vermeiden, stellt man den hochlegierten Stählen den Großbuchstaben X vor.
In internationalen Bezeichnungen findet sich anstelle des X auch gelegentlich ein Y.
Sortierung der Legierungselemente
Wie bereits erwähnt, steht am Anfang der Bezeichnung ein X.
Danach kommt die Angabe des Kohlenstoffgehaltes, der mit dem Faktor 100 multipliziert wurde.
Die Reihenfolge der Legierungssymbole und der danach folgenden Konzentrationsangaben zu den Legierungsgehalten erfolgt in beiden Fällen in absteigender Konzentration.
Als Betrachter weiß man dann sofort, dass das zuerst genannte Element auch gleich das Hauptlegierungselement ist.
Ist der Gehalt zweier Legierungselemente identisch, so wird alphabetisch sortiert.
Der Vorteil dieser Kennzeichnung liegt besonders darin, dass man auf einen Blick direkt aussagen zu den Legierungselementen treffen kann. Somit ist der Werkstoff eindeutig zu bezeichnen.
In der nachfolgenden Abbildung siehst du die Vorgehensweise bei der Kennzeichnung von hochlegierten Stählen.
Schnellarbeitsstahl – Sonderkennzeichnung
Ein Schnellarbeitsstahl ist auch ein hochlegierter Stahl, der die spezielle Kennzeichnung HSS oder HS erhält. Diese Kennzeichnung entstammt dem Englischen und ist ein Kürzel für High Speed Steel.
In älteren Büchern findet sich noch die Angabe mit einem S.
Seine Bezeichnung kommt nicht von irgendwo, sondern bezieht sich auf die bis zu viermal höhere Schnittgeschwindigkeit als herkömmliche Werkzeugstähle. Auch kann er ohne Härteverluste bis zu einer Temperatur von 600°C betrieben werden. In diesem Bereich haben andere Werkzeugstähle (200°C) bereits ihre Festigkeit/Härte verloren.
Daher wird Schnellarbeitsstahl besonders gerne Bereichen eingesetzt, in denen die mechanische und thermische Belastung ausgesprochen hoch ist. So nutzt man ihn als Schneidstoff für Bohrer, Drehmeißel, Räumwerkzeuge oder Fräsen.
Ein weiteres wichtiges Unterscheidungskriterium für diese Stahlsorte ist, dass die Legierungselemente nicht frei gewählt werden können, sondern bereits im Vorfeld festgelegt sind.
Lediglich die Gehalte der Legierungselemente variieren. Aus diesem Grund verzichtet man auch auf eine separate Nennung der Legierungselemente.
Hättest du geglaubt, dass der Gesamtlegierungsgehalt in Schnellarbeitsstählen bis zu 30 % des Gesamtgehalts ausmachen kann?
Die eingehenden Elemente sind: Wolfram (LG1) – Molybdän (LG2) – Vanadium (LG3) – Kobalt (LG4) – (Chrom)
Beispiele
Hier handelt es sich um einen hochlegierten Schnellarbeitsstahl. Folgende Informationen kann man aus dieser Bezeichnung ableiten:
- HS = Schnellarbeitsstahl
sowie
- 13 = Legierungselement Wolfram (W) zu 13 % enthalten.
sowie
- 6 = Legierungselemente Molybdän (Mo) zu 6 % enthalten.
sowie
- 4 = Legierungselement Vanadium (V) zu 4 % enthalten.
sowie
- 8 = Legierungselement Kobalt (Co) zu 8% enthalten
Jetzt folgt ein Beispiel für die Werkstoffbezeichnung nach der alten Vorgehensweise:
Auch hier handelt es sich um einen hochlegierten Schnellarbeitsstahl. Die enthaltenen Informationen sind folgende:
- S = Schnellarbeitsstahl.
sowie
- 7 = Legierungselement Wolfram zu 7 % enthalten.
sowie
- 5 = Legierungselemente Molybdän zu 5 % enthalten.
sowie
- 3 = Legierungselement Vanadium zu 3 % enthalten.
sowie
- (Keine Angabe) = Legierungselement Kobalt zu 0 % enthalten.
Die fehlende Angabe von Chrom (Cr) täuscht auf den ersten Blick, denn in den meisten Schnellarbeitsstählen ist Chrom als Legierungselement enthalten (4%).
Hochlegierte Stähle – Verwendung
Legierte Stähle werden aufgrund ihrer anpassbaren Eigenschaften durch Legierungselemente besonders gerne in Bereichen eingesetzt, in denen vom Werkstoff eine besondere Beständigkeit gegenüber:
- Verschleiß,
sowie
- Säuren,
sowie
- Zunderung
sowie
- Korrosion
gefordert wird.
In folgenden Bereichen werden sie bevorzugt eingesetzt:
Werkzeugbau
Bei der Herstellung von Werkzeugen wird bevorzugt auf hochlegierte Stähle gesetzt.
Umformtechnik/Trenntechnik
In der Umformtechnik und Trenntechnik nutzt man hochlegierte Stähle zur Herstellung von Walzen sowie Schneideisen.
Schienenverkehr
Hochlegierte Stähle mit Elementen wie Nickel oder Mangan werden aufgrund der besonderen Härte für Eisenbahnschienen verwendet.
Fahrzeugbau
Im Fahrzeugbau nutzt man diese Stahlsorte u.a. zur Herstellung von Motoren. Denn gerade hier ist die Belastung besonders hoch.
++ Videoclip – Hochlegierter Schnellarbeitsstahl ++
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Hochlegierte Stähle
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