Was ist Werkzeugstahl?
Werkzeugstahl ist eine Stahlsorte mit mechanischen Eigenschaften, die ihn zu einem begehrten Werkstoff für Werkzeuge macht. Werkzeugstähle zeichnen sich durch ihre Härte, ihre Fähigkeit, eine scharfe Kante zu halten, oder ihre Widerstandsfähigkeit gegen Abriebschäden und Verformungen aus. Es gibt eine Reihe von Legierungs- und Kohlenstoffstählen, die üblicherweise durch Wärmebehandlung und Abschrecken hergestellt werden und sich als Werkzeugstähle eignen. Werkzeugstahl wird in vielen verschiedenen Qualitäten hergestellt und kann zur Herstellung von Werkzeugen wie Stanzmatrizen, Baugeräten und Äxten verwendet werden. Neben der Herstellung von Werkzeugen wird es auch in anderen Anwendungen eingesetzt, die Werkstoffe mit den mechanischen Eigenschaften von Werkzeugstahl erfordern.
Die verschiedenen Werkzeugstahlsorten werden häufig nach einem System klassifiziert, das von der Society of Automotive Engineers (jetzt SAE International) und dem American Iron and Steel Institute als SAE-Stahlsorten oder AISI / SAE-Stahlsorten bezeichnet wird. Jede Stahlsorte wird mit einem Buchstaben kategorisiert, der die Eigenschaften oder die Herstellungsmethode angibt, z. B. W-Qualität für wassergehärteten Stahl oder S-Qualität für stoßfeste Stähle. Jede Stahlsorte innerhalb dieser breiten Kategorien erhält dann eine individuelle Nummer, die auf den Buchstaben folgt.
Die gebräuchlichste Form von Werkzeugstahl ist W-Qualität, eine Form von Kohlenstoffstahl, die aufgrund ihrer geringen Kosten beliebt ist. Einige Arten von W-Stahl enthalten auch Silizium, Molybdän oder Mangan, um die Zähigkeit des Stahls zu erhöhen. Es wird als wassergehärtet bezeichnet, da beim Abschrecken Wasser verwendet wird, ein Schritt im Produktionsprozess vieler Stähle, bei dem die Temperatur des erhitzten Stahls schnell abnimmt. W-Werkzeugstahl ist hart, neigt jedoch zur Versprödung und hält Temperaturen über 150 ° C nicht gut stand. W-Werkzeugstähle werden üblicherweise zur Herstellung von Klingen wie Scher- und Rasierklingen verwendet. Maschinenteile für Maschinen, die keinen hohen Temperaturen ausgesetzt sind oder diese erzeugen; und Werkzeuge wie Hämmer, Bohrer und Meißel.
Die Sorten A, O und D sind durch Kaltumformung hergestellte Stähle, bei denen der Stahl einer mechanischen Beanspruchung ausgesetzt wird, bis er plastisch verformt wird, was zu einer dauerhaften Veränderung der Mikrostruktur des Stahls führt. Dieses Verfahren erhöht die Zugfestigkeit und Härte des Stahls und verringert gleichzeitig seine Duktilität. Die resultierenden Stahlformen werden üblicherweise für Zwecke wie Klingen und Werkzeugmaschinen verwendet. O-Stahl ist ölgehärtet, während A-Stahl luftgehärtet ist. Dies sind Verfahren, die im Stahl weniger Verformungen verursachen als das Wasserhärten. D-Stahl enthält eine große Menge Chrom, das 10 bis 18 Prozent der Legierung ausmacht. Neben Chrom werden A-, O- und D-Stähle häufig mit anderen Metallen wie Mangan, Wolfram und Vanadium sowie mit Nichtmetallen wie Schwefel und Phosphor legiert.
H-Stahl ist Warmarbeitsstahl, der durch plastische Verformung des Stahls bei längerer Einwirkung hoher Temperaturen entsteht. Diese Stähle weisen eine hohe Festigkeit und Härte auf, sind jedoch aufgrund geringer Verformungen durch Abkühlung und Wärmekontraktion für Anwendungen mit sehr engen Konstruktionstoleranzen weniger geeignet als Kaltarbeitsstahl. Chrom, Wolfram und Molybdän sind übliche Legierungselemente in Stählen dieser Güte.
Die T- und M-Typen sind Hochgeschwindigkeitsstahlsorten, die sich durch ihre Fähigkeit auszeichnen, bei hohen Temperaturen eine hohe Härte beizubehalten. Aufgrund dieser Eigenschaft eignet es sich gut für den Einsatz in angetriebenen Schneidwerkzeugen und Stanzwerkzeugen, bei denen aufgrund seiner Beständigkeit gegen die durch Reibung erzeugte Wärme höhere Drehzahlen als bei anderen Stählen erzielt werden können. T-Stahl ist nach seinem hohen Wolframgehalt benannt, während M-Stahl einen hohen Molybdängehalt aufweist. Zusätzliche Legierungselemente, die in diesen Stählen üblich sind, umfassen Vanadium, Chrom und Kobalt.
S-Stähle sind Werkzeugstähle, die sich durch ihre hohe Stoßfestigkeit auszeichnen. Sie haben weniger Kohlenstoff als andere Stahllegierungen, was ihre Abriebfestigkeit verringert, aber ihre Zähigkeit erhöht. S-Stahl wird in Geräten wie Presslufthämmern verwendet, die starken Stößen standhalten müssen.
Einige Werkzeugstahlsorten haben sehr spezielle Eigenschaften oder Zwecke. F-Stahl ist wie W-Stahl eine wassergehärtete Stahlsorte, die jedoch eine überlegene Verschleißfestigkeit aufweist. P-Stahl oder Kunststoffformstahl wird in Spritzguss- und Druckgussmaschinen verwendet. L-Stahl oder niedriglegierter Spezialstahl ist eine sehr zähe Stahlsorte mit wenig Legierungsmaterial und sehr hohem Eisengehalt.