Einführung in den kleinen Stahlschlüssel - es geht los

herbert

MF Ehrenmitglied
Vorbemerkung:

Jetzt geht es also los. Die meisten werden wohl Zeit gehabt haben, sich den kleinen Stahlschlüssel zu beschaffen, aber wer ihn noch nicht hat, braucht keine Angst zu haben, den Anschluß zu verlieren. Man kann alles nachlesen.

Ich werde hier ein vorläufiges Inhaltsverzeichnis in diesem Post aufstellen, dass ich jeweils ergänzen werde. Ich hänge mitunter ein pdf-file an, um einige ergänzende Informationen zu geben.

Diese files sollen später auch hier im Forum in den Downloadbereich gestellt werden.

Als erste Datei hänge ich heute eine etwas einfacher zu lesende und messerspezifische Dinge berücksichtigende Darstellung der Eingruppierung von Stählen an.

Ich möchte zunächst mal kein großartiges Konzept erstellen, sondern mal anfangen, damit es nicht auf die lange Bank geschoben wird, und die erste Neugier gestillt wird.

Ich werde das ganze wie eine Reihe von Lektionen bringen, die zwar aufeinander aufbauen, aber nicht alle gelesen werden müssen.

Zusätzlich werde ich versuchen, Zusammenfassungen zu erstellen.

Natürlich können Fragen gestellt werden, ich möchte aber versuchen, Lektion und Diskussion zu trennen, und zwar innerhalb des Beitrages.

Und selbstverständlich bin ich bereit, die Sache zu ändern, wenn es dem Gedanken förderlich ist. Schließlich soll man was davon haben.

Insofern bin ich auf das Feedback von Euch angewiesen. Kann durchaus sein, das manches viel zu kompliziert ausgedrückt ist. Steht aber erst mal da, und man kann es diskutieren. Das ist der Vorteil.


Dinge, die nicht zum Verständnis erforderlich sind, ich aber für interessant halte, werde ich in kleinerer Schrift oder mit entsprechender Kennzeichnung einbauen.

Genug der Rede zur Vorbereitung:


1. Lektion: Charakterisierung und Einordnung in die Literatur über Messerstähle
2. Grundsätzliches zum Verständnis des Stahlschlüssels
3. Lektion: Allgemeiner Aufbau und Definition der wichtigen Passagen
4. Lektion: Behandlung der "messertauglichen" Stahlsorten
5. Lektion: Darstellung der Daten für jede Gruppe (aufgrund der Anforderungen und Verwendungszwecke der einzelnen Stähle ist die Struktur der Daten keineswegs einheitlich).
6. der Rest des Inhaltsverzeichnisses wird sich ergeben, denke ich mal.


1. Lektion: Charakterisierung und Einordnung in die Literatur über Messerstähle

Der "Kleine Stahlschlüssel" ist gewissermassen der kleine Bruder des Hauptwerkes Stahlschlüssel aus dem Wegst-Verlag Marbach.

Er enthält natürlich nicht die gesamte Vielfalt aller existierenden und in Deutschland gelisteten Stähle, vor allem Stähle, die sich nur in Nuancen von verbreiteten Stählen unterscheiden, sind nicht aufgenommen.
Die Vielzahl ist trotzdem enorm.

Ich finde, dass dieses Buch für die Messermacherei völlig ausreicht, wenn man die freien Seiten nutzt, um ausländische Entsprechungen oder spezielle Stähle aufzuführen und auf vergleichbare in Deutschland zu verweisen. Doch dazu mehr.

Er kann auf der Werkbank liegen oder in der Tasche der Arbeitskleidung sein. Für den Preis bietet er sehr viel.



2. Grundsätzliches zum Verständnis des Stahlschlüssels

Jetzt ist es an der Zeit, das Buch aufzuschlagen. Ich benutze die Ausgabe

Stahlschlüssel-Taschenbuch – Wissenswertes über Stähle
Verlag Stahlschlüssel Wegst GmbH
71672 Marbach/N:
ISBN 3-922-599-16-8
19. Auflage 2001

Wer eine ältere oder eine neuere Ausgabe benutzt, hat eigentlich keine Last. Wesentliche Neuerungen sind selten, die Stahlsorten hat das seit ich den Stahlschlüssel benutze, für meine Zwecke noch nicht wahrnehmbar betroffen.

Vielleicht manchmal die Seitenzählung, doch dann bitte melden.

Die ersten 37 Seiten befassen sich mit – durchaus interessanten - allgemeinen Dingen, die wir zunächst aber überschlagen, die Seiten 38 und 39 befassen sich mit den allgemeinen Baustählen zwischen St33 und St70, die uns zunächst auch nicht interessieren sollen.

Das interessiert und von den Stählen her:

Seiten 48 bis 63 (Vergütungsstähle, Wälzlagerstähle, Federstähle)
Seiten 72 bis 89 (Unlegierte Werkzeugstähle, Kalt- und Warmarbeitsstähle)
Seiten 98 bis 111 (rost- und säurebeständige Stähle)

Das von der Bewertung:
Seiten 147 bis 149 (Gegenüberstellung der Härtewerte)

Und zur Aufschlüsselung des gesamten Datenbestandes das Herzstück des Stahlschlüssels, die nach Werkstoffnummern sortierte Liste der Stähle auf den Seiten 183 bis 197, eventuell in Verbindung mit der Systematik auf den Seiten 118 und 119.

Ich empfehle auch, mit Textmarkern zu arbeiten, das wird das Leben noch stark erleichtern.

Ich benutze übrigens oft die alten Bezeichnungen, wenn ich davon ausgehe, dass die meisten Leute was damit anfangen können. Zumal die auch in der Sprache der uns interessierenden Händler und Werker vorkommen. Ich werde mich aber bemühen, jeweils auch die Bezeichnungen alt/neu zu vergleichen und zu kommentieren.

Grundsätzlich ist es für das gewinnbringende Arbeiten mit dem Stahlschlüssel unerlässlich, sich mit dem Nummernsystem zu beschäftigen. Ist aber einfacher, als die meisten meinen.

Die Nummernsystematik hat viele Vorteile: man erkennt sehr leicht, was für ein Stahl das ist, wie er im wesentlichen zusammengesetzt ist, und vor allem ist es so, dass jeder Stahl eindeutig durch eine Nummer identifiziert ist.

Auch bei Stählen, die nominell die gleiche Zusammensetzung haben, aber sich im Verwendungszweck oder in der speziellen Art der metallurgischen Behandlung unterscheiden, und wo dies auch wesentlich ist, besitzen diese jeweils eine eigene Nummer.

Das Paradebeispiel schlechthin:

Der ausgezeichnete Messerstahl 100Cr6 existiert in 2 Varianten:

a) als 1.2067 (zur Unterscheidung heißt er hier formal 102Cr6, ein Kaltarbeitsstahl)
b) als 1.3505 (als Wälzlagerstahl)

Ein Vergleich der Zusammensetzungen bringt wenig Unterschied, die Differenzen liegen locker im Bereich der erlaubten Streuungen.

Aber die metallurgische Behandlung des 3505 ist ungleich komplexer und aufwendiger
(ihr verzeiht meine alte Rechtschreibung, in Bezug auf die neue Schreibweise bin ich legasthenisch).

Ich hoffe, das hat jetzt alle überzeugt.

Jetzt aber in die vollen.


Die Nummernsystematik der Stähle
Die Nummern bestehen aus einer Anordnung der Form (siehe auch Seiten 118 und 119)

a.bcde

Dabei haben Eisenwerkstoffe mit dem Hauptlegierungsbestandteil Eisen, unsere Messerstähle also, immer den Hauptzähler

a = 1

die Zähler bc stellen die Stahlgruppen dar, die Zähler d und e die jeweils laufende Numerierung.

In b und c sind die wesentlichen Zusammensetzungen und Eigenschaften bzw. Zugehörigkeiten codiert.

Schauen wir uns daraufhin nochmals die Seiten 118/119 an (im Anhang ist eine etwas einfachere Aufstellung dargestellt):

Grob wird da unterschieden nach
a) unlegierten Stählen
b) legierten Stählen

und innerhalb dieser Unterscheidung gibt es Qualitätsstähle und Edelstähle.

Edelstähle bedeutet, dass die Herstellung etc. nach besonderen Gütekriterien und mit speziellen festgelegten Maßnahmen erfolgt und hat nichts mit Korrosion und nichtrostend zu tun):

a) unlegierte Stähle
Bei den unlegierten Stählen reicht diese Einteilung, da finden sich die Sorten

1.0101 …..1.0799 bzw. 1.9701 …… 1.9799

Denen für Klingen jedoch keine nennenswerte Bedeutung zukommt.

Bei den Edelstählen innerhalb der unlegierten Stähle wird es ab 1.1501 bis 1.1899 interessant, hier finden sich sehr brauchbare Sorten (1.1545 C105W1 bzw. neu C105U)

b) legierte Stähle
Die Systematik wird durchgreifender bei den Edelstählen in dieser Abteilung, hier werden die vorderen beiden Nummern nach der Zusammensetzung verteilt und nach den Eigenschaften.

Das, meine ich, erklärt sich in den Stählen mit den Stahlgruppennummern 1.20xx bis 1.29xx ganz gut.
Siehe auch den pdf-Anhang.

Einschub: die Systematik der Benennungen wie C105 W1 bzw. C105 U erläutere ich später auch in einem pdf-Attachment, ebenso gehe ich später auf ausländische Systeme ein

Also, wenn man etwa weiß, was man haben möchte an Legierungselementen (außer Kohlenstoff), dann kann man schnell den Stahl ab den Seiten 183ff unter der Gruppe finden, die durch die Zahlen 1.ab.. gekennzeichnet ist, und umgekehrt kann man, wenn man die ungefähre Zusammensetzung eines Stahls hat, diesem eine Gruppennummer zuordnen, so auf ungefähr, und dann kann man im Stahlschlüssel diesen Stahl oder sehr verwandte, ähnliche Stähle, finden.

Auch wenn nicht genau der gesuchte dabei ist, man findet dann im Datenteil die Infos, die man für Schmieden, Weichglühen, Wärmebehandlung incl. Anlassen sowie für die zu erwartende Härte braucht.

Jetzt noch ein paar Worte zu diesem "Herzstück" des Stahlschlüssels:

In Spalte 1 sind in aufsteigender Numerierung die Werkstoffnummern gelistet, in Spalte 2 die sogenannten Kurzbezeichnungen (in alter und neuer Fassung), die auch Aufschluß geben über die Zusammensetzung, in der letzten Spalte sind die Seitenzahlen angemerkt, wo dieser Stahl beschrieben wird.

Manchmal stehen da auch 2 Seitenzahlen, z.B. beim Werkstoff 1.1730 (C 45 W, neu C45U).

Dieser Stahl ist dann auf den Seiten 72 und 84 beschrieben, da er

sowohl ein unlegierter Werkzeugstahl
als auch ein Warmarbeitsstahl ist.

Ist aber in beiden Fällen exakt der gleiche Stahl, daher nur eine Werkstoffnummer (im Gegensatz zum Beispiel 100Cr6 von eben).

Hier können wir auch gleich mal unter Vorwegnahme der folgenden Lektionen etwas nachschauen:

Auf Seite 72 findet man neben der Werkstoffnummer die chemische Analyse, das gleiche auf Seite 84. Blättert man von 72 einmal um, so findet man in der letzten Spalte unter "Anlassen" einen Bereich zwischen 180 und 300° angegeben. Die vorvorletzte Spalte "Härteannahme" ist die maximale Härte ohne Anlassen und für den Einsatz zunächst ohne Belang.
Vergleichen wir das mit den zum gleichen Werkstoff gehörenden Daten auf Seite 86, so sehen wir rechts neben der Nummer den Block "Wärmebehandlung", und dahinter die Zugfestigkeiten in Abhängigkeit von der Anlasstemperatur. Bei Warmarbeitsstählen ist dies das primäre Interesse.

Wem sich die Logik jetzt schon erschließt, bräuchte eigentlich dem Lehrgang nicht weiter zu folgen.

Praktische Beispiele:

a) wir haben Vorstellungen von der Zusammensetzung und suchen einen passenden Stahl

also, wir sind der Meinung, dass wir mit zwei Sorten glücklich werden könnten, z.b. mit einem Stahl, der mindestens 1% Kohlenstoff hat, etwa 0,5%Cr (damit der zerteilte Apfel nicht nach Eisenquelle schmeckt), oder aber mit einem Stahl der etwa in der gleichen Liga spielt, aber noch ein bisschen Vanadium hat.

Wie gehen wir vor?

Also, nur mit Cr legiert heißt, wir schauen uns alle Stähle an, die 1.20xx heißen.

Hier finden wir eine Reihe von Werkstoffen mit unterschiedlichen C-Gehalten und auch unterschiedlichen Cr-Gehalten.

Wenn man sich mit den Beizeichnungen nicht auskennt, muß man halt alle prüfen, Man muß gewiss Kompromisse eingehen, also z.B. kleinerer C-Gehalt, oder höherer Cr-Gehalt.

Wenn man die Multiplikatoren für die verschiedenen Legierungselemente kennt, kann man noch weiter eingrenzen.

Also, 1.2008 = 140 Cr 2 heißt 1,4% C, und die 2 muß ich durch 4 teilen, also hat der 0,5% Cr.

Das wäre also ein Kandidat. Ist auch nicht schlecht, das ist ein Feilenwerkstoff.

Will man noch V drinhaben, muß man unter 1.22xx suchen, dann wäre 1.2206 eine gute Wahl (140CrV1, also mit 0,25% Cr und einem Spritzer Vanadium).

Daraus hat man früher Rasiermesser gemacht. Auch nicht schlecht.

Keine Sorge, die nichtrostenden kommen auch noch dran. Zunächst einmal das Einfache.

Tip: ich habe mir auf die Umschlagseite hinten die Elementmultiplikatoren notiert, da findet man sie leichter als im Text.



b) wir haben einen Stahl, dessen Zusammensetzung wir kennen, so ungefähr zumindest, und wir wollen wissen, was man daraus machen kann.

Beispiel: etwa 0,82 %C, Si weniger als 0,5%, 1% Cr, 0,3% V und 2% Wolfram.

Wolfram ist also mengenmäßig nach dem Kohlenstoff der höchste Legierungsbestandteil, also heißt der Stahl schon mal 1.25xx, da er zusammen mit Cr und V vorkommt.

Wäre kein Cr drin, wäre es auch 1.25xx, aber mit Cr und W ohne V wäre es 1.24xx.

Und dann suchen. Also bei allen Stählen, die mit 1.25 anfangen. Da findet man dann z.B. den 1.2552, der ziemlich genau passt.

Wir werden später noch schneller und zielgerichteter vorgehen, wenn wir die Sache mit den Multiplikatoren beherrschen.

Für Wissbegierige:
Der Stahl ist legiert, niedrig legiert, also kein x-Stahl.
Die Anteile an Legierungselementen werden der Größe nach absteigend hinter den C sortiert.
Also sieht die Grundstruktur des Stahls so aus:

80 W Cr V
Klar, ca. 0,8 C.
W ist 2%, hat den Multiplikator 4
Also:
80 W Cr V 8
Wenn man es genau nimmt, kann man noch eine 4 dahinter setzen für Cr, und eine 3 für V, das den Multiplikator 10 hat. Macht man aber nicht (zu lang, ist auch niedrig legiert, daher verzichtet man drauf).



Fürs erste reicht das, muß man wahrscheinlich eh mehrmals lesen. Aber mit diesem Grundeinstieg, den wir noch vertiefen werden, kommt man schon ganz schön weit.


Ich fasse mal zusammen:

Für den Umgang mit dem kleinen Stahlschlüssel braucht man ein Verständnis für die Nummernsystematik der Stähle

Zusammen mit der Übersicht auf den Seiten 118/119 und den Auflistungen der Stähle am Ende des Buches ab Seite 183 bekommt man Zugang zu den Daten im Hauptteil, das haben wir aber nur gestreift.

Bald geht es weiter. Geduld.



Angehängte Datei:

Pdf Gruppierung Stähle
 

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herbert

MF Ehrenmitglied
Mach ich, hobby. Unten ist es.
 

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herbert

MF Ehrenmitglied
@hobby: du mußt das Diskettensymbol im Acrobat reader anklicken, dann erscheint das Speichern menue. Bei mir klappt das.
 

hobby

Mitglied
herbert schrieb:
@hobby: du mußt das Diskettensymbol im Acrobat reader anklicken, dann erscheint das Speichern menue. Bei mir klappt das.

Hallo Herbert,

das dürfte daran liegen, dass Du der Eigentümer bist.
Ich müsste ja "Speichern unter" anklicken, aber das ist ausgegraut.


Aber Andreas hat recht: Link auf das PDF mit der rechten Maustaste anklickern -> "Ziel speichern unter ...", das wars.

Danke.
 

herbert

MF Ehrenmitglied
Teil 2: Ergänzungen und Beispiele - Bezeichnungen

Ich habe durch Euer feedback gemerkt, dass es nötig ist, ein paar Worte zu den Bezeichnungen zu verlieren, bevor wir in die Stahldaten und deren Interpretation eingehen (ich machs spannend, klar).

Für das Verständnis braucht man natürlich unbedingt die Nummernsystematik, aber das ist ja nur das halbe Stahlleben.

Schlagen wir die Seiten 112 und die Folgeseiten auf.

Da wird das Bezeichnungssystem erklärt. In dem Flussdiagramm auf Seite 112 sieht man, dass das Nummernsystem zuoberst steht. Das ist sogar in die EuroNorm eingeflossen (weils wirklich unschlagbar systematisch ist).

Damit sind Stahlkurznamen verknüpft, die sich aufgliedern in

Hauptsymbole und Zusatzsymbole

Die Hauptsymbole bestehen aus

Buchstaben und Eigenschaften

oder

Buchstaben, Kohlenstoffgehalte und eventuell weitere Legierungselemente.

Beispiele:

Für Stähle mit weniger als 1% Mn und außer C keinen weiteren Legierungselementen:
C + Zahlen

Warum ist das Mangan ein Kriterium? Nun, der Mn-Gehalt entscheidet darüber, ob ein Stahl in Wasser abgeschreckt werden muß, um volle Härte zu erhalten, oder ob man ihn bereits in Öl abschrecken kann. Daneben gibt es noch andere Wirkungen, hier empfiehlt sich ein Blick auf Seite 5 unten, hier wird zum Mn einiges gesagt. Und 1% ist eine handhabbare Grenze.


Hauptsymbol C plus Kohlenstoffgehalt (und zwar der Prozentgehalt mal 100)
Das gilt für die unlegierten Stähle, also nach unserer Systematik die Stähle mit den Nummern
1.15xx bis 1.18xx (das sind die Werkzeugstähle, die anderen interessieren uns zunächst nicht).
Beispiel: C60 (0.6% C,

Haben die Stähle mehr als 1% Mn, so ändert sich die Schreibweise dahingehend,

dass das C wegfällt

und der Kohlenstoffgehalt (mit 100 multipliziert, wie oben) allein stehen bleibt,

gefolgt von Buchstaben (chemische Symbole der Elemente) für die Legierungsbestandteile und weiteren Zahlen für die Gehalte an diesen Elementen.

Die Gehalte stehen nicht "in echt" da, sondern sind jeweils mit einem Faktor versehen, der für die Elemente unterschiedlich ist. Dies ist weiter unten in einer Tabelle dargestellt.

Beispiel: 100 Cr 6 (1 % C, 6:4=1.5 % Cr, 1.3505, Wälzlagerstahl

Besitzen die Stähle Legierungselemente, von denen eines mehr als 5% aufweist, so steht ein X vor der Bezeichnung, gefolgt von dem C-Gehalt mal 100, den Buchstaben für die Elemente, dann die "echten" Prozentsätze der Gehalte.

Beispiel: X46Cr13 (1.4034, 420er mod.) 0.46 % C, 13 % Cr)

Die Zuordnung ist immer wie folgt:

Erste Zahl, die auftaucht: C mal 100
Elementsymbol 1: verknüpft mit der ersten Folgezahl
Elementsymbol 2: verknüpft mit der zweiten Folgezahl
Usw.

Also: X2CrNiMoN 17-11-2
(0.03 % C, 17 % Cr, 11 % Ni, 2 % Mo)

Die Farben geben die Zuordnung wieder.



Hier kommt eine Tabelle, geht aber hier nicht so einfach, aber da müßt ihr das pdf ansehen
Zu den Elementgehalten:

Hier braucht man die Tabelle der Multiplikatoren, die finden sich im kleinen Stahlschlüssel gut versteckt in der Tabelle auf Seite 114 in Zeile 2 und Spalte 2.

in der pdf-Version ist sie etwas übersichtlicher als hier unten, wie gesagt, Tabellen gehen hier nicht so einfach, jedenfalls nicht für mich einfach.

Elemente Multiplikator
Cr, Co, Mn, Ni, Si, W...........................4
Mo, V, Al, Be, Cu, Nb, Ta, Ti, Pb, Zr......10
N, P, S, Ce, .....................................100
B....................................................1000
C – Gehalt steht immer 100 fach

Hohe Multiplikatoren bedeuten, dass kleine Gehalte bereits große Wirkungen im Stahl erzeugen, d.h. schon kleine Gehalte gehen in die Bezeichnungen als Legierungszahl ein.

Praktische Anwendung:

1. Stahlidentifizierung

Beispiel 1: niedrig legierte Stähle

Man hat die Zusammensetzung eines Stahls, aber keine Bezeichnung, z.B.

C=0,4%
Mo=0,2%
Mn=1,5%
Cr=2%

Dann sortiert man zunächst nach Höhe der Elementgehalte, C immer zuerst:

C – Cr – Mn – Mo mit den Gehalten 0,4 – 2 – 1,5 – 0,2

Dann nimmt man diese Gehalte – außer C – mit dem Multiplikator mal, der Gehalt an C*100 kommt vornweg, denn C steht immer mit 100 verziert drin:

40 Cr Mn Mo 8 – 6 – 2

Damit hätten wir eine Kurzbezeichnung, nämlich etwa 40 CrMnMo 8-6-2, und könnten versuchen, diesen Stahl zu identifizieren.
Da neben Cr noch andere Bestandteile in nennenswerten Gehalten vorliegen, kommen als Werkstoffnummern eigentlich nur die Obergruppen
1.21.. (wegen Cr + Mn) und 1.23.. (wegen des Mo-Gehaltes) in Frage.
In der Liste des kleinen Stahlschlüssels auf Seite 186 finden wir den 1.2311 als bestpassenden Kandidaten.
Die letzte Zahl für das Mo wird weggelassen, da der Gehalt weniger als 1% beträgt.

Beispiel 2: höher legierte Stähle

C=1,55%
Mo=0,7%
Cr=12%
V=1%
Geordnet: C – Cr – V – Mo , da aber ein Element mit mehr als 5% vorkommt, ist es ein höher legierter, ein X muß her:
Dann kann man alles mit den echten Zahlen schreiben, nur C muß man durch 100 teilen:
X155CrVMo 12-1-1 (wobei die letzte Zahl meist weggelassen wird).
Ein Blick in die Gruppenübersicht auf Seiten 118 und 119 oder besser noch in die von mir dargestellte Übersicht zeigt: ist Cr, V, Mo drin, also ein Stahl aus 1.23… Und in der Tat, ein alter Bekannter. In der Liste finden wir als passenden Stahl 1.2379 = D2.



2. Abschätzung der Stahlzusammensetzung

Beispiel 1: niedrig legierte Stähle

Aus der Bezeichnung

100 MnCrW 4 finden wir:
Erste Zahl ist 100* C-Gehalte, also etwa 1% C
Dem Buchstaben Mn ist die 4 zugeordnet, und Mn hat den Multiplikator 4. Also muß man die 4 durch 4 teilen und erhält 1% Cr, W ist offenbar in ähnlichen, aber kleineren Mengen drin, auf jeden Fall kleiner als Mn, also kleiner als 1%.

Es handelt sich um den Stahl 1.2510.
Wieso 1.2510? Warum ausgerechnet in der Gruppe 1.25..?
CrMn und CrW kommen auch in den Gruppen 1.21.. und 1.24.. vor.
Das ist richtig, aber hier kommt nicht allein CrW oder CrMn vor, hier ist MnCrW, insofern reiht er sich nicht in die 1.24..er Reihe ein. Ist kompliziert, war vielleicht ein nicht ganz so gelungenes Beispiel, aber es war die Versuchung, einen bekannten Messerstahl zu bringen.

Nehmen wir ein anderes Beispiel, 105 WCr 6, auch nicht schlecht fürs Messermachen. Hier ist die Situation eindeutig. WCr, also definitiv die Gruppe 1.24.., mit 1,05% C und rund 1,5%W.



Beispiel 2: höher legierte Stähle

Bei X2CrNiMoN 17-11-2 ist es klar: die echte Prozentzahlen zählen hier für die Legierungselemente, nur, wie immer, C muß man durch 100 teilen.
Also:
C=0,02% (das ist fast nix, das ist ja fast kohlenstofffrei)
Cr=17%
Ni=11%
Mo=2%
N= maximal 1%

Das ist ein kaltzäher Baustahl, nichtrostend, und ein Blick in die Übersicht auf den Seiten 118/119 im kleinen Stahlschlüssel oder in die von mir erstellte Gruppenübersicht (siehe das zugehörige pdf) zeigt, dass man – da mehr als 2,5% Nickel drin sind – bei den Sorten 1.43.. und 1.44.. umsehen muß.
Da aber Mo drin ist, kommt nur 1.44.. infrage.

Kurze Suche führt zu 1.4406.

Wieso 1.44…? Nun, ich hatte den Nickelgehalt angesprochen. In meiner Tabelle "Gruppierung der Stähle2 sind die Nummern ab 1.42.. nicht enthalten, da hier immer ziemlich viel Nickel drin ist, und wenig C, also für Messerzwecke ziemlich untauglich ist. Insofern ist meine Zusammenstellung bereits sehr auf Messer zugeschnitten.
Ich wollte aber mal ein Beispiel bringen, das etwas ausserhalb des Normalen liegt.

Ist verwirrend, sorry.
Da müssen wir halt durch. Aber mit Ruhe und Überlegung wird das. Keiner hat gesagt, es wäre wirklich einfach.

Weitere Erläuterungen zur Bezeichnungsweise von unlegierten Stählen:

Früher waren teilweise noch Buchstaben hinter dem C-Symbol üblich, also z.B. Ck60, Cm60 usw.

Dies wird heute anders dargestellt. Am Beispiel von C60 habe ich das einmal vergleichend dargestellt.

Dies ist ein separater pdf-Anhang (Bezeichnungen C60. pdf).

Leider leistet der Stahlschlüssel eines nicht: die Umschlüsselung von Kurzbezeichnungen in Werkstoffnummern. Das hat verschiedene Gründe.
a) Wir haben ja früher gesehen, dass gleiche Stähle (also solche mit gleicher Kurzbezeichnung) durchaus verschiedene Werkstoffnummern haben können, Beispiel 100Cr6 als 1.2067 und 1.3505.
b) Die Unterteilung in Werkstoffnummern ist viel nuancierter als das Kurznamenverfahren, dies würde dann nämlich sehr filigran bis absurd.

Insofern müssen wir mit diesem Manko leben, wir können es jedoch auf die Gruppe eingrenzen, und dann müssen wir suchen.





Der dritte Anhang mit der Bezeichnung Kennbuchstaben.pdf zeigt die Bedeutung der Kennbuchstaben noch einmal separat.

Das sollte für heute genügen. Demnächst dann endlich Stahldaten.




Noch ein Hinweis: Ich habe einiges per mail an feedback erhalten. Insbesondere Hobby hat mir sehr ausführlich geantwortet. Dafür danke ich Euch sehr, und Hobby im Besonderen. Ich werde einiges davon umsetzen.

Vor allem erscheint der Hinweis wichtig, dass sich z.B. die Ermittlung der Werkstoffnummer, anhand derer wir dann später die Daten ermitteln, sich nicht sehr verständlich aus der Übersicht im Stahlschlüssel erschließt, sondern besser durch meine Gruppierungstabelle. Dieser Hinweis freut mich natürlich besonders.

Und damit möchte ich noch ein paar Worte zu den Verständnisschwierigkeiten verlieren:
Wenn Ihr Fragen oder Anregungen habt, immer her damit. Die Diskussion kann öffentlich hier im forum oder auch per email erfolgen. Nur keine Hemmungen. Ist ja ein Lehrgang und kein Buch.

Wie immer: diesen Aufsatz hänge ich als pdf dran: ergaenzungen1.pdf zusammen mit dem Bezeichnungsvergleich. Bitte auch die Erläuterungen lesen.
 

Anhänge

  • bezeichnungen c60.pdf
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  • kennbuchstaben.pdf
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  • Ergänzungen1.pdf
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herbert

MF Ehrenmitglied
Fehlerberichtigung und Anfrage zu Fragebogen

so, es ist leider wieder mal soweit, ich muß ein paar Fehler berichtigen und ein bisschen ergänzen, um das ganze verständlicher zu machen. Das betrifft den text im post und die mittlerweile geänderte Datei ergänzungen1.pdf.

Natürlich ist der Stahl nicht 1.2279, sondern 1.2379.

Nun gut, Hobby hat dankenswerterweise alles für mich kommentiert und zugemailt, und ich möchte alle aufrufen, mir auch bitte feedback zu geben.

Für jetzt: bitte alle die Datei ergänzungen1.pdf neu laden.

damit sind jetzt vorläufig alle Dateien soweit in Ordnung. bis auf Ergänzungen, die ich gerne berücksichtige, wenn Ihr sie mir mitteilt.



Hm, ich überlege gerade, ob ich nicht einen Fragebogen zur Selbstkontrolle machen sollte. Eine Woche Zeit zum Bearbeiten (Rückfragen per mail erlaubt), und dann die Auflösung.

Wollt Ihr das?
 
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herbert

MF Ehrenmitglied
Es geht weiter: die erste echte Nutzung des kleinen Stahlschlüssels

Na, wollt Ihr noch?
also, ich hänge mal die nächste Lektion dran, und hier steht halt nur der Text, und aus Euren Rückmeldungen habe ich erfahren, dass Ihr einen Fragenkatalog wollt. Mach ich als nächstes, auch die Auflösung, klar doch.

doch zunächst die nächste Lektion:

wie immer hier keine Tabellen und Bilder, die gibt es in der Datei.

Die erste Nutzung

So, es geht weiter.
Heute endlich mal Stahldaten, und demnächst gibt es Kontrollfragen zu den ersten Lektionen.
Wir verlassen ein bisschen den Pfad der Tugend und kümmern uns jetzt einmal um die legierten Werkzeugstähle.

Klar, eigentlich sollten wir klein anfangen, mit den unlegierten. Aber ich denke, die von mir hier gewählte Reihenfolge hat ihre Vorteile.
Wir finden nämlich bei den jetzt zu besprechenden Stählen den kompletten Satz an Daten, der für uns Messermacher wichtig ist. Alle anderen Stähle erfordern mehr Arbeit und Einsatz beim Kombinieren von unserer Seite, also fangen wir es mal langsam an.

Ein praktisches Beispiel soll vorangehen:
Ich habe mir neulich ein Otter-Taschenmesser gekauft, das mit der "rostenden" Schafsfußklinge (Wharncliffe, als ob der das erfunden hätte, in Solingen auch Watenspitz genannt). Mich interessierte schon, was für ein Stahl das ist. Er läuft ja auch nicht sooooo schrecklich an. Schade eigentlich.

Also Otter angemailt, und die schrieben mir, es handele sich um den Werkstoff 1.2003.

Aha! Also doch Leute, die mit den Nummern arbeiten! Ich war entzückt.

So, wir wenden jetzt das Gelernte an. Eine Werkstoffnummer, auch noch eine, die mit 2… beginnt.

Weg 1: über die Liste in die DIN-Kurzbezeichnung
Ein Blick in die Tabelle des kleinen Stahlschlüssels, genauer gesagt, auf Seite 185, zeigt: 75Cr1.
Ich hatte C75 oder so vermutet, das nur schwach ausgeprägte Anlaufen sprach aber dafür, dass noch mehr als bloss C drin sein sollte.
Also, wer jetzt noch die Nomenklatur und die Multiplikatoren drauf hat, der weiß sofort:
0,75% C und ¼% Cr (der Multiplikator für Cr ist 4, d.h. die Zahl hinter Cr muß durch 4 geteilt werden. Klar, der C-Gehalt steht vorn und ist durch 100 zu teilen.
Damit wissen wir, dass wir es mit einem legierten Edelstahl zu tun haben.

Weg 2: über die Tabelle der Gruppen auf Seiten 118/119
1.2003, d.h. 20 .. deutet darauf hin, dass wir es zum einen mit einem Werkzeugstahl zu tun haben (die 2 sagt das aus), und dass, da hinter der 2 eine 0 folgt, eigentlich nur Cr als weiteres Legierungselement infrage kommt.

Hätte man mir gemailt: 75Cr1, dann hätte ich wie folgt vorgehen müssen:
Aha, 0,75%C, und Cr ist drin, aber wenig, nämlich ¼ %. Weiter nichts.
Ich weiß aber nicht, ob es sich um einen Werkzeugstahl handelt, es könnte ja auch was anderes sein, ein Vergütungsstahl z.B.
Ich kenne also den Verwendungszweck nicht, daher können mehrere Sachen zutreffen. Also der Schluß von der Werkstoffnummer auf die Zusammensetzung und den Verwendungszweck ist ja eindeutig, umgekehrt leider nicht.
Da haben wir wieder das Problem der "Rückwärtsumschlüsselung". Das ist die Folge der Tatsache, dass sich die Stähle sowohl nach der Zusammensetzung als auch nach dem Verwendungszweck gruppieren. Eigentlich führt ja der Verwendungszweck zu bestimmten Legierungen, um die Performance zu gewährleisten.


Aber schauen wir mal, was wir an Informationen herausholen können. In der Tabelle auf Seite 185 stehen die Seiten, wo der Werkstoff beschrieben ist. Beschreibung Seite 78, steht da.
Schlagen wir Seite 78 auf. Da sehen wir eine Tabelle mit der Überschrift:

"Werkzeugstähle für Kaltarbeit", also Kaltarbeitsstähle

Von links nach rechts sehen wir die Spalten mit der Werkstoffnummer, der DIN-Kurzbezeichnung und dann weiter die Elemente und deren Gehalte.

Da bekommen wir auch bereits einen Blick für die erlaubten Schwankungsbreiten der Gehalte.

Jetzt brauchen wir noch technologische Details, also Daten zur Wärmebehandlung und den zu erwartenden Härten, sowie zu den normalen Anwendungen des Stahls.

Dazu blättern wir um auf die Folgeseite, also Seite 80. In der ersten Spalte stehen wieder der Werkstoffnummern, hier unser 2003 in der 2. Zeile. Und dann sehen wir von links nach rechts die Daten, die wir suchen:

Spalte 1: Werkstoffnummern
Spalten 2 bis 13: Wärmebehandlungsdaten
Spalten 14 bis 19: Härtewerte. Davon in Spalte 14 die Härte, die unmittelbar nach dem Abschrecken vorliegt, und in den folgenden Spalten die sich nach Anlassen bei der aufgeführten Temperatur (in °C, jeweils 2 Stunden lang) ergebende Härte in HRC.

Warmformgebung:
Also, der 2003 wird demnach zwischen 800° und 1000° warmgeformt, z.B. durch Schmieden.

Weichglühen
Das erfolgt zwichen 700° und 720°

Die sich daraus ergebende Härte darf maximal 200 HB 30 betragen, wie die folgende Spalte sagt. Das ist weich, wird von der Rockwellskala HRC gar nicht mehr erfasst, wie ein Blick in die Tabelle auf Seite 148 zeigt.

Ja ja, man muß ganz schön viel rumblättern in dem Büchlein.

Gehen wir eine Spalte weiter in der Zeile, in der der 2003 steht, dann finden wir die Vorgaben der Härtetemperatur: 770° bis 800° steht da. Und danach die Vorgabe des Abschreckmediums: hier ist Wasser vorgegeben, damit erreicht man die maximale Härte. Daneben stehen noch die anderen Möglichkeiten, nämlich Öl, Luft, Druckluft und Warmbad. Dazu später mehr.

Anmerkung: Wasser nimmt man hier, da man maximal viel Martensit in möglichst großen Tiefen haben will, und die Abkühlgeschwindigkeit muß sehr hoch sein, da kein Mn enthalten ist. Für Messerklingen ist das aufgrund der geringen Dicken nicht so dramatisch, zumal bei Wasserhärtung bei komplizierten Geometrien Rißgefahr besteht.

Schon wieder Vertröstung auf später.

Also Wasser.

Die letzte Spalte heißt "Anlassen", und da steht "180°-200°". Das ist der Bereich, in dem unser Werkstoff eingesetzt wird, also seine optimale Behandlung hat.

In den folgenden Spalten sehen wir noch die Werte der Härte in HRC, die sich nach den Anlassvorgängen ergeben, also ein Stück der Anlasskurve. Diese Werte erlauben das Zeichnen einer Anlasskurve.

Hier steht:

Anlassen bei: führt zu einer Härte HRC von
Gar nicht 66
100° 66
200° 60
300° 52
400° 43

Das Beste ist, man macht eine Tabelle in Excel daraus, ich habe da eine Standardtabelle wie unten:

Und das passende Diagramm dazu: in dem pdf-file

Und wenn man das häufiger macht, kommen solche Tabellen wie weiter unten zustande, diese Tabellen wachsen immer weiter.

Ein Blick auf Seite 82 gibt noch Aufschluß über den Verwendungszweck, den der Stahl 2003 normalerweise hat:

Unter anderem steht da: Rasiermesser, Kreissägeblätter.

Damit haben wir für diese Art von Stählen alle Infos beisammen.
Entsprechend verfährt man mit all diesen Stählen.

Um die anderen Sorten, wie Wälzlagerstähle, unlegierte Werkzeugstähle usw. (auch die rostfreien) kümmern wir uns demnächst. Aber davor kommt noch der Fragenkatalog, und zeitlich etwas versetzt die Auflösung.
Das wärs zunächst mal für heute.
 

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herbert

MF Ehrenmitglied
Hier sind die Kontrollfragen

so, es ist soweit, Stunde(n) der Wahrheit. Ich hänge mal meinen Fragenkatalog an.
Manche Fragen sind einfach, manche gemein, fast alle (bis auf eine) sind nur durch Lektüre des Stahlschlüssels und meine Erläuterungen lösbar, die eine muß aus der zusammenstellung der Bezeichnungen C6o beantwortet werden.

Ich sehe das so, dass es eine Anregung ist, sich nochmal damit zu beschäftigen.

wer Fragen hat, kann die im Forum stellen (in dem von luftauge verlinkten thread) oder mich anmailen. Öffentlich wäre besser.
Ich habe auch ein paar Erläuterungen in den Katalog geschrieben.

Vielleicht kann man nicht alle Fragen beantworten. Auswendig sowieso eigentlich nicht. Also, spicken und blättern erwünscht.
Aber das ist nicht schlimm. Demnächst gibt es eine Lösung. Dann kann man nochmal nachfragen, diskutieren.

also dann.
 

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U. Gerfin

MF Ehrenmitglied
Hallo Herbert !
Das Projekt "Arbeit mit dem Stahlschlüssel" finde ich prima, da es Grundkenntnisse vermittelt und vertieft und damit die Möglichkeit eröffnet, auftretende Probleme selbst zu lösen und -oft reißerisch-angebotene fertige Lösungen kritisch zu überdenken.
Du hast die Sache recht breit angelegt und wirst, bis alles abgearbeitet ist, einiges an Arbeit in die Sache stecken müssen. Dafür gebührt Dir Dank und Anerkennung, zumal Du das ja ohne finanzielle Interessen machst.
Es ist sicher in Deinem Interesse, wenn sich über Einzelfragen ein lebhafter Meinungsaustausch entwickelt. Ich will damit gleich einmal anfangen: Ich stoße mich etwas an Frage 16 Deines Katalogs. Reine C-Stähle werden als Wasserhärter bezeichnet-Rapatz dehnt das sogar auf die wolframhaltigen Riffelstähle aus- und der Stahl 1.2833 ist eigens als Stahl mit regulierbarer Einhärtungstiefe geschaffen worden, weil er auf Grund seiner niedrigen Legierung bei Härten im unteren Temperaturbereich nur wenig einhärtet (Schalenhärter), bei höherer Härtetemperatur, die er wegen des Vanadiumgehalts verträgt, eine tiefere Härteschicht zeigt. Das klingt also so, als müßten diese Stähle in Wasser gehärtet werden, weil sie sonst nicht richtig hart werden. Das mag bei den zugrundegelegten Proben- 1 Zoll vierkant- auch durchaus zutreffen, für die zierlichen Abmessungen einer Messerklinge ist Wasserhärtung aber so gut wie nie erforderlich und so gut wie immer abträglich. Selbst ultrareine C-Stähle- etwa aufgekohltes Armcoeisen-
lassen sich in Öl ohne weiteres härten, wenn die Dimensionen klein genug sind. Die Ausführungen von Verhoeven- pdf im Schmiedecafé- deuten darauf hin, daß bei Wasserhärtung im Inneren des Stahls Mikrorißchen entstehen, die die Festigkeit und Zähigkeit negativ beeinflussen. Die Einteilung der Stähle nach dem geeigneten Härtemedium ist daher als Erinnerungsstütze sicher sinnvoll, auf Messer angewandt sollte man sie aber mit Vorsicht gebrauchen.
MfG U. Gerfin
 

herbert

MF Ehrenmitglied
Danke für das feedback. Ich persönlich würde so filigrane Bauteile wie Kligen grundsätzlich nicht in Wasser härten, es sei denn, ich wäre auf spezielle Effekte aus.

Mit der Frage meinte ich, was der Stahlschlüssel empfiehlt.
An dieser Stelle ist wirklich die Bemerkung angebracht, dass man bei Messern mit der Wasserhärtung vorsichtig sein sollte.

aus genau den Gründen, die Du geschildert hast.
Ich hatte auch irgendwo im Text geschrieben, dass das mit dem Wasserhärten bei Messerklingen nicht gut ist.

Ich denke, dass Deine Kommentare Bestandteil dieses kleinen Lehrgangs werden sollten, da sie Technologie-Gewinn sind im Rahmen eines solchen Lehrgangs. Wenn ich darf, würde ich gern Deinen Beitrag kopieren und als pdf anhängen, so hat man später alle wichtigen Infos auf dem eigenen Rechner.

Ich gebe zu, manchmal komme ich ins Schwitzen, wenn ich die Logik im kleinen Stahlschlüssel ausbreite, wo man doch beim Messermachen manches anders machen sollte.

Ich denke, das sollte man auf jeden Fall zwischendurch immer mal aufgreifen.

Erst mal sollen alle das Teil handhaben können. Ist für Nichttechniker nicht immer einfach.
 

herbert

MF Ehrenmitglied
Stunde der Wahrheit - die Antworten

so Leute, da ich [jaulmodus on: krank bin und nutzlos herumsitze und überhaupt ach was gehts mir schlecht jaulmodus off] heute etwas Zeit hatte, hab ich mir gedacht, ich lade jetzt mal alles ab. Ich habe den Fragenkatalog mit Musterantworten versehen, habe auch noch eine Reihe von zusätzlichen Infos eingebaut, und versucht, alles ausführlich zu erklären.
Diskussion ist natürlich erwünscht.

Dies geht über die reine Erfolgskontrolle hinaus.

Damit man nicht ewig hin und her zu blättern braucht, hab ich die Fragen dringelassen.

Gerne feedback von Euch.

Hoffentlich nicht zuviel Frust.
Aber in den Fragen und den Antworten wird der bisherige Teil des Lehrgangs noch einmal wiederholt.

Morgen vielleicht in kleinere Häppchen die Fortsetzung. Ich würde auch eine Fragenliste, die Ihr gemeinsam zusammenstellt oder mir einzeln mailt, aufgreifen und erläutern.

Es wurde auch gewünscht, dass ich die Begriffe wie Härten und Vergüten näher erläutere. Mach ich. Wir gehen ja auch noch auf die anderen Teile des Stahlschlüssels ein, vor allem auch darauf, welchen Nutzen man aus den Daten denn nun wirklich ziehen kann, und wie man sie in der Praxis nutzt.

also dann, auf zur fröhlichen Kontrolle.
 

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hobby

Mitglied
herbert schrieb:
so Leute, da ich [jaulmodus on: krank bin und nutzlos herumsitze und überhaupt ach was gehts mir schlecht jaulmodus off] ...

Hallo Herbert,

<MITLEID>das tut mir Leid, dass Du krank bist, hoffentlich ist es keine Überlastung wegen des
Stahlschlüsselkursesundkontrollfragenerarbeitenaufwandes!
Ich hoffe, dass Du bald wieder gesund bist </MITLEID>

Jungejunge, da hast Du uns ja eingeschenkt. Als ich die vier Seiten mit Fragen durchblätterte, wusste ich wieder, dass ich nichts weiss. Und jetzt kamen noch 12 Seiten Antworten dazu!
Da muss ich erst wieder einen neuen Stapel Papier in den Drucker einlegen, denn am Monitor geht das nicht mehr.

Vielen Dank schon mal für die Mühe!
Hans
 

herbert

MF Ehrenmitglied
Die zweite Nutzung - Wälzlagerstähle

so, es geht weiter mit den Wäzlagerstählen. Kugellagerstähle genannt.

Ich habe ziemlich viele Tabellen und Diagramme nötig gehabt, daher kein Text hier im Posting, sondern nur das pdf.

Hoffentlich blicken wir demnächst noch alle durch.

also dann, viel Spass damit.
 

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Beelzebub

Mitglied
@Herbert:
Wirklich bewundernswert welche MÜhe Du Dir hier machst!!!
Wenn Du nicht schon Ehrenbürger wärst dann sollte man Dich für
diesen Thread adeln!!!

a010_1.gif
 

herbert

MF Ehrenmitglied
Seid Ihr alle klargekommen mit den Fragen und Antworten? Einige Rückmeldungen gab es ja, aber ist alles soweit angekommen?

Es sollte eigentlich so gelaufen sein, dass die Fragen noch eine Erweiterung des Kurses sind und eine Prüffunktion haben für das Erarbeitete. Wenn Ihr alles hab beantworten können, dann bleibt nicht mehr viel zu tun. Wenn Ihr dazu andere Literatur habt hernehmen müssen, hab ich es nicht richtig erklärt, dann bitte Rückmeldungen.

Wenn sich viele Antworten erst mit Hilfe der Lösungen ergeben haben, dann ist es eigentlich gut gelaufen, jedenfalls dann, wenn damit dann alles klar war.

Das nächste Kapitel geht über die Unlegierten Werkzeugstähle. Muß ich mich am Wochenende drum kümmern.

Dann gehts weiter mit Federstählen, Vergütungsstählen und noch mit besonderen Werkstoffen.
Rostfrei behandeln wir danach im Rahmen der chemisch beständigen Stähle. Einige Sachen wie Automatenstähle werden wir nur streifen, da nicht besonders Messerrelevant. Es sei denn, Ihr wollt alles. Machen wir aber zum Schluß.

Und auch die anderen Infos im Stahlschlüssel werde ich erläutern.

Und wir werden uns mit den Begriffen und den Legierungselementen im Einzelnen befassen. Aber alles zu seiner Zeit.
 

herbert

MF Ehrenmitglied
Unlegierte Werkzeugstähle

So, nach längerer Pause - bedingt durch umfangreiche Reisetätigkeit - geht es jetzt mit einem kleinen Happen weiter, nämlich den unlegierten Werkzeugstählen. Wie immer hänge ich eine pdf-Datei an.

Man kann sich fragen, warum zuerst die Sache mit den Legierungen und nun erst die unlegierten Werkzeugstähle.
Nun, die vorher besprochenen Stähle zeigen eine Systematik der im Stahlschlüssel enthaltenen Daten, die ziemlich vollständig ist im Hinblick auf Messeranwendungen. Dies gilt für legierte Werkzeugstähle und Wälzlagerstähle gleichermaßen.

Ein Blick auf die Systematik auf Seite 118 zeigt uns, dass die unlegierten Stähle Werkzeugstähle unter der Rubrik "Edelstähle" aufführt unter den Nummern 1.15.. bis 1.18..

Auf Seite 72 finden sich für diese Stähle (sind ja nicht sehr viele) die chemischen Analysen, auf Seite 74 die Daten zur Wärmebehandlung und den Eigenschaften, auf Seite 76 die Hinweise auf die Verwendungszwecke.

Die Kohlenstoffgehalte liegen zwischen 0,45% und 1,35%, decken also einen weiten Bereich ab. Phosphor und Schwefel sind nach oben begrenzt, das ist gut so.

Die Mangangehalte liegen ab den Werkstoffnummern 1.1730 etwas höher, mehr als 0,3%, teilweise über 0,6%, wobei bei den anderen Stählen dieser Kategorie die Gehalte maximal ca. 0,35% sind.

Dieser höhere Mangangehalt setzt die zum Abschrecken erforderliche Geschwindigkeit stark herab, sie eignen sich für die Ölabschreckung.

Das sieht man auch gut an den Einhärtetiefen, also den Tiefen, in denen die angestrebte Härte noch nachzuweisen ist. Diese Informationen finden sich in der vorletzten Spalte auf Seite 74. Man sieht, dass eigentlich bei Messerklingen immer die Härte voll durch den Querschnitt geht.

Die höheren Werte der Einhärtetiefe der Stähle mit höherem Mangangehalt ergeben sich daraus, dass auch bei langsamerer Abkühlung noch alles (oder fast alles) in Martensit umgewandelt wird. In größerer Werkstofftiefe verläuft ja die Abkühlung langsamer als außen, wo das Abschreckmedium angreift. Höhere Einhärtetiefe heißt also, dass man sich langsamere Abkühlgeschwindigkeiten leisten kann.

Wir werden das aber noch bei den höher legierten Stählen genauer besprechen.

Damit wir uns richtig verstehen: für Messerklingen lässt sich die erforderliche Härte eigentlich immer auch in Öl realisieren, die Empfehlungen im kleinen Stahlschlüssel gehen von wesentlich dickeren Geometrien aus.

Sehen wir uns nun die Daten der Härtewerte auf Seite 74 an. Auf den ersten Blick schon etwas enttäuschend, bezüglich der Härten und der Anlassvorgaben steht da eigentlich nur die erreichbare Härte sowie der Bereich, in dem üblicherweise angelassen wird. Pauschal steht da in der letzten Spalte "Anlassen zwischen 180° und 300° ". Wir wissen aber aus den Darstellungen über die Werkzeugstähle, dass die Härte da ganz schon unterschiedlich ist, zumal wir keine Legierungselemente haben.

Im originale Text: Oben ist noch einmal das uns bereits bekannte Schaubild für 75Cr1 angegeben, der so weit nicht vom C75 entfernt ist. Man sieht, dass der von dem gehärteten Ausgangszustand her bereits ca. 5 Punkte HRC bis 180° verliert, und bei 300° nochmals ca. 8 Punkte HRC.

Hier bei den unlegierten Stählen können wir aber das grundsätzliche Verhalten gut studieren. Keine Legierungselemente, die das Bild verfälschen. Zudem werden uns viele dieser Stähle mit den gleichen Kohlenstoffgehalten noch bei den Vergütungsstählen begegnen (ich denke mal, das wäre gegen meinen ursprünglichen Plan besser dann das nächste Kapitel).

Was die für Anlassen erforderlichen Daten angeht, machen wir dann dort eine "Anleihe".

Aber zunächst mal nur die unlegierten Werkzeugstähle:

Aufgrund der Kohlenstoffgehalte sind die erreichbaren Härten ja genau in unserem Sinne.

Der C 45 mit der Nummer 1.1730 ist vielleicht nicht ganz unser Fall.

Wir lernen jetzt eine extrem wichtige Sache bei der Nutzung des Stahlschlüssel-Taschenbuchs kennen: man muß manchmal die interessanten Daten durch "Querlesen" zusammensuchen. Dazu muß man natürlich erst verstanden haben, was wo steht, und wie die ganze Sache funktioniert.

Aufgrund der Tatsache, dass wir nur C als nennenswerten Legierungsbestandteil haben, müsste sich ja eigentlich unser Eisenkohlenstoffdiagramm auf Seite 12 und Seite 13 nutzbringend anwenden lassen.

Wir wissen ja, dass wir zum Härten den Stahl in den austenitischen Zustand überführen müssen, also je nach Kohlenstoffgehalt über Temperaturen oberhalb der Linie GOS bis ca. 0,8%C erwärmen müssen. Ab ca. 0,8% C erreicht man beim Überschreiten der horizontalen Linie bei 723°C (Linie SK) den austenitischen Zustand, allerdings vermischt mit "Sekundärzementit". Das sind Karbide, die sich bei der Abkühlung des Stahls aus der Schmelze bei seiner Herstellung gebildet haben.

[Anmerkung: Sekundärzementit deshalb, weil sich dieser Bestandteil nicht direkt aus der Schmelze abgeschieden hat, sondern aus einem Zwischenzustand. Das aber später genauer]. Den rein austenitischen Zustand erreicht man bei diesen höheren Kohlenstoffgehalten erst oberhalb der Linie SE. Das bedeutet aber auch, dass man hier sehr viel Kohlenstoff löst, was wiederum bei schnellem Abkühlen zu Restaustenit führt, oder man kriegt Kornwachstum.

Das mit dem Eisenkohlenstoffdiagramm gilt ja eigentlich nur für sehr sehr langsame Änderungen der Temperatur. Wir werden also schon bei technischen Prozessen Unterschiede erwarten.

Die auf Seite 74 in der 6. Hauptspalte aufgeführten Härtetemperaturen und Abschreckmedien variieren mit dem Werkstoff bzw. mit dem Kohlenstoffgehalt.

In der Literatur wurden verschiedene Näherungsformeln angegeben, mit deren Hilfe man die Härtetemperaturen berechnen kann. Also die Temperaturen, die man bei technischen Prozessen mit den entsprechend schnellen Prozessführungen erreichen muß für die Umwandlung.

In dem Buch "Werkstoffkunde Stahl " [1] (Literaturangaben am Schluß des Kapitels) wird für die Temperatur Ac1, also die Temperatur, bei der bei einem Erwärmen die Austenitbildung beginnt, folgende Näherung angegeben:

Ac1 ist demnach die allermindeste Temperatur überhaupt, bei der dann etwas in Richtung Austenit passiert. Das ist naturgemäß nicht die Härtetemperatur, sondern ein unterer Grenzwert.

Die Näherung lautet: (mit C der Prozentgehalt an Kohlenstoff)

Ac1=739-22*C

Andererseits wird von Ruhfus [2] die Härtetemperatur angegeben wie folgt:

TH=922-150*C

Die Autoren Körber und Ohlsen [3] geben Berechnungsmethoden bzw. Werte für die Linien im Eisenkohlenstoffdiagramm an.
Die folgende Tabelle stellt diese Werte einander gegenüber:

die Tabelle findet Ihr im pdf-file
Aus dem Stahlschlüssel sind die unteren Härtewerte angegeben, dabei ist die obere Grenze immer +30° vom unteren Wert entfernt.

Wie man sieht, (allerdings nur in dem pdf file, hier sieht man nix) ist die Näherung nach Ruhfus ganz gut im Bereich von 0,8%<C<1,4%, obwohl sie eigentlich nicht für diese hohen C-Gehalte gedacht waren. Ermittelt wurden sie für Vergütungsstähle bis ca. 0,5%C.
Egal, ist jedenfalls gut zu überschlagen, wie man das machen sollte.

Wir kriegen also doch noch eine Menge Informationen zu den unlegierten Stählen zusammen.

Vielleicht noch ein paar Anmerkungen zu der Einhärtetiefe. Im folgenden Diagramm sind die in verschiedenen Abständen von der Abschreckfläche eines stirnflächig abgeschreckten Zylinders (Jominy-Proben) für einige Stähle mit Kohlenstoffgehalten zwischen 0,3 und 0,7% aufgeführt. Sind zwar keine unlegierten Werkzeugstähle, aber in der Hinsicht verhalten die sich ähnlich:

hier kommt eigentlich ein Bild.

Bild 3: Härteverlauf über der Tiefe von einseitig abgeschreckten Proben (Jominy-Versuch) von Stählen mit unterschiedlichem C-Gehalt.

Und in einem weiteren Bild schauen wir uns einmal bei einem Stahl mit 0,5% C den Einfluß verschiedener Legierungselemente auf die Härteverläufe an.
Damit dann genug für heute.

Bild 4. Einfluß von Legierungselementen auf die Einhärtetiefe bei einem Stahl mit C=0,5%
Literatur:

[1] Werkstoffkunde Stahl, Hrsg. Verein Deutscher Eisenhüttenleute, Springer Verlag 1984
(Näherungsrechnung für Ac1)

[2] Wärmebehandlung der Eisenwerkstoffe, Heinrich Ruhfus, Verlag Stahleisen, Düsseldorf, 1958
(Näherung für Härtetemperatur)

[3] F. Körber, W. Ohlsen, Archiv für das Eisenhüttenwesen, Heft 5 (11) 1932, S. 569-578
(Linien GOS, SE, SK)


Und ich empfehle, das Buch von Verhoeven zu lesen, gibt es als pdf.download
und zwar hier
Heißt: Metallurgy of steel for forgers
 

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herbert

MF Ehrenmitglied
Diskussionen, Fragen und so weiter am besten hier

Trotzdem hier noch eine Ergänzung. Ich habe in dem Skript eine Formel zur Näherung der ac1 -Temperatur genannt und habe quasi durch die Hintertür das Eisenkohlenstoffdiagramm (EKD) eingeführt. Das werde ich noch erläutern.

zu der Temperatur ac1 habe ich gesagt, das ist der untere Beginn der Bildung von Austenit.

Genauer gesagt, der untere mögliche bei der eutektischen Zusammensetzung, das heißt die Spitze in dem Dreieck der Linien GOS und SE. Hat ein Stahl die Zusammensetzung 0,78 C und sonst nichts, dann heißt diese Temperatur A1 (bei langsamer Temperaturführung). Dieser Punkt verschiebt sich mit den Legierungselementen nach oben zu höheren Temperaturen, andererseits fällt die Linie GOS. Hört sich jetzt kompliziert an, aber ich wollte nur Missverständnisse vermeiden.
 
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herbert

MF Ehrenmitglied
Alles soweit klar?

Ist alles soweit klar und "durchblickbar"? Oder sind da noch Fragen, oder Ergänzungen notwendig?
Wenn alles soweit in Ordnung ist, werde ich mich am Wochenende mal um die Federstähle und Vergütungsstähle kümmern. Am besten erst um die Vergütungsstähle. Da sieht man nämlich, was man aus bekannten Kandidaten sonst noch so machen kann.
Eisenkohlenstoffdiagramm auch noch. Oder wollt Ihr das nicht lesen?
manchmal dauert es ein bisschen, bis ich mich melde, aber Ihr könnt mir gerne emails schreiben. Durch die Rückkopplung kriege ich ja erst mit, was noch nicht klar von mir formuliert wurde. Dann ändern wir das nämlich. Das ist ja das Schöne, ich muß nicht ein Buch fertig schreiben, sondern ich kann zwischendurch reagieren.
 
Hallo Herbert

Erstmal: Dickes Lob für die saubere Arbeit!

Zweitens: Ich denke, es würde helfen, wenn kurz erklärt würde, woher die Abkürzungen (Ac bzw. Ar) kommen, zwecks besserem Grundlagenverständniss...Gerade im Zusammenhang mit dem EK Diagramm. Hilft auch beim Härten, finde ich...

Sorry, falls ich das an der falschen Stelle poste. Admin: Bitte ggf. verschieben.
 

herbert

MF Ehrenmitglied
Danke für die Rückmeldung, Arno. Dein Post ist eigentlich hier genau richtig, da er den Finger auf eine Wunde legt.
Ich werde dazu noch was als Ergänzung schreiben, aber für die Neugierigen unter uns erstmal vorab was.
wir schauen uns also mal das Eisenkohlenstoffdiagramm, das ich ab sofort nur noch EKD nennen werde (ich bin alt und schreibfaul). Das gilt ja wie gesagt für sehr sehr sehr usw. langsame Temperaturänderungen.

Ab welcher kleinsten möglichen Temperatur gibt es denn nun den berühmten Austenit, in dem man dann soviel C lösen kann, der dann beim Abschrecken nicht mehr raus kann und dadurch das Eisengitter derart verzerrt, dass es hart wird?

Nun, das Gebiet sieht ja nach unten ein bisschen wie ein Dreieck aus, mit dem spitzpunkt bei ca. 0,77 C. die dazugehörige Temperatur ist der Punkt A1.
Entsprechend kann man die Linie GOS, die den Übergang bei C-Gehalten kleiner als 0,78% beschreibt, mit A3 beschreiben. Bei Kohlenstoffgehalten über 0,78% heißt der jeweilige Punkt Am

Wie kommt jetzt das c da rein, manchmal steht auch noch ein r da.

c kommt von frz. chauffage, Aufheizung
r von frz. refroidissement, Abkühlung

Bei technischen Prozessen mit endlichen (relativ schnellen) Abkühl- und Aufheizgeschwindigkeiten verschieben sich die Temperaturen. Dann heißen sie halt Ac1, Ac3, Acm usw. bzw. Ar1, Ar.... je nachdem, ob man die Temperatur erhöht oder erniedrigt. Jetzt sind wir mitten drin im EKD.
später mehr.


Ach so, ja , danke für die Blumen.

Dazu möchte ich noch sagen, dass es Spaß macht, für Euch dies zu schreiben, denn im Gegensatz zu Schülern und Studenten müßt Ihr das nicht lernen, sondern Ihr wollt es. Das merkt man.


Übrigens, wer die Unterschiede beim Aufheizen und Abkühlen sowie den Einfluß auf die mechanischen Eigenschaften beim Stahl verstehen möchte, der sollte mal in dem von mir oben verlinkten Buch von J.D. Verhoeven mal die Seiten 12 und 13 lesen. Das Buch ist ein Oberhammer. Müßt Ihr Euch ansehen. Bei Bedarf kann ich da auch mit dem Englischen etwas behilflich sein.
 
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