Werkzeuge Stähle – Alles, was Sie wissen müssen

Werkzeugstahl ist eine Gruppe von Stählen, die für die Herstellung von Werkzeugen verwendet wird. Aufgrund seiner ausgezeichneten Härte, Abriebfestigkeit und Verformungsbeständigkeit ist Werkzeugstahl für seine Langlebigkeit. Darüber hinaus zeichnet es durch eine hohe Temperaturbeständigkeit aus.
Neben Kohlenstoff und Eisen kann Werkzeugstahl auch Wolfram, Chrom, Vanadium und Molybdän enthalten, die in der Werkstoffmatrix Karbide bilden. Im Gegensatz zu anderen Stahlsorten werden Werkzeugstähle immer wärmebehandelt, um die mechanischen Eigenschaften zu verbessern. Es gibt sieben Gruppen von Werkzeugstählen, die sich durch ihr Härte- und Abschreckverfahren unterscheiden.

Kohlenstoffgehalt von Werkzeugstahl

Der Kohlenstoffgehalt von Werkzeugstählen spielt eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung ihrer Eigenschaften und ihrer Eignung für spezifische Anwendungen. Der Kohlenstoffgehalt, der in der Regel zwischen 0,5 % und 1,5 % liegt, hat einen direkten Einfluss auf die Härte, die Verschleißfestigkeit und die Fähigkeit des Stahls, bei hohen Temperaturen eine scharfe Schneidkante zu behalten. Das Vorhandensein von Kohlenstoff bildet in Verbindung mit anderen Legierungselementen Karbide in der Stahlmatrix, die die Leistungsmerkmale des Werkzeugstahls erheblich verbessern. Ein ordnungsgemäß kontrollierter Kohlenstoffgehalt in Verbindung mit einer geeigneten Wärmebehandlung stellt sicher, dass Werkzeugstähle die gewünschte Ausgewogenheit von Härte, Zähigkeit und Verschleißfestigkeit aufweisen, was sie ideal für die Formgebung, das Schneiden und die Bearbeitung anderer Werkstoffe macht.

 Sorten von Werkzeugstahl

1. Wasserhärtender Werkzeugstahl

Wasserhärtender Werkzeugstahl, oft auch als Stahl der W-Gruppe bezeichnet, ist im Wesentlichen ein Kohlenstoffstahl, also ein unlegierter Werkzeugstahl. Er ist nach seiner charakteristischen Eigenschaft benannt, in Wasser abgeschreckt werden zu müssen. Diese Stahlsorte ist aufgrund ihrer Kosteneffizienz sehr beliebt. Er eignet sich jedoch am besten für Teile, die keinen hohen Temperaturen ausgesetzt sind, da er oberhalb von 150°C (302°F) merklich weicher wird. Aufgrund seiner geringen Härtbarkeit muss er schnell abgeschreckt werden. Zu seinen wichtigsten Verwendungszwecken gehören die Herstellung von Federn, Maschinenteilen, Meißeln und mehr.

2. Kaltarbeitsstahl

Werzeugstähle für Kaltarbeiten sind für das Schneiden oder Umformen von Werkstoffen bei niedrigen Temperaturen bestimmt und können legierte oder unlegierte Werkzeugstähle sein. Zu dieser Gruppe gehören die O-Reihe (ölhärtend), die A-Reihe (lufthärtend) und die D-Reihe (kohlenstoffreiches Chrom). Sie sind bekannt für ihre hohe Härtbarkeit, Verschleißfestigkeit und mittlere Zähigkeit. Diese Stähle werden für die Herstellung größerer Teile oder solcher verwendet, die während des Härtens möglichst wenig verformt werden sollen.

3. Stoßfester Werkzeugstahl

Stoßfeste Werkzeugstähle sind für eine hohe Stoßfestigkeit sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Temperaturen ausgelegt. Sie zeichnen sich durch eine hohe Kerbschlagzähigkeit und eine relativ geringe Abriebfestigkeit aus. Diese Stähle sind häufig mit Elementen wie Chrom-Wolfram, Silizium-Molybdän und Silizium-Mangan legiert. Sie werden häufig für die Herstellung von Werkzeugen wie Presslufthammerbohrern verwendet.

4. Warmarbeitsstahl

Warmarbeitsstähle werden zum Schneiden oder Formen von Material bei hohen Temperaturen verwendet. Diese Stähle sind auf Festigkeit und Härte bei längerer Einwirkung von hohen Temperaturen ausgelegt. Sie sind häufig mit Elementen wie Chrom, Wolfram und Molybdän legiert. Ein Beispiel für einen Warmarbeitsstahl ist der Werkzeugstahl DIN 1.2344 (H13).

5. Formstähle

Formenstähle oder Werkzeugstähle vom Typ P sind speziell für die Anforderungen von Kunststoffspritzguss- und Zinkdruckgussformen ausgelegt. Sie bieten ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Härte, Zähigkeit und Verschleißfestigkeit und sind daher ideal für den Einsatz im Formenbau.

6. Schnellarbeiterstahl

Schnellarbeitsstähle sind so konzipiert, dass sie ihre Härte auch bei hohen Temperaturen beibehalten, sodass sie sich für Werkzeuge eignen, die mit hohen Geschwindigkeiten arbeiten, wie z. B. Bohrer und Sägeblätter. Sie werden häufig mit Wolfram oder Molybdän legiert, um ihre Eigenschaften zu verbessern.

7. Spezialwerkzeugstahl

Zu den Spezialwerkzeugstählen gehören der Typ L (niedrig legiert) und der Typ F (Wolframkohlenstoff). L6 ist beispielsweise für seine hohe Zähigkeit bekannt, während Werkzeugstahl vom Typ F wassergehärtet ist und eine höhere Verschleißfestigkeit aufweist.

Gängige Anwendungen von Werkzeugstählen

Werkzeugstähle zeichen sich durch Ihre Langlebigkeit und Widerstandsfähigkeit aus. Diese besonderen Eigenschaften machen sie in zahlreichen Bereichen unverzichtbar:

  • Schneidwerkzeuge: Aufgrund ihrer Fähigkeit, die strukturelle Integrität bei hohen Temperaturen aufrechtzuerhalten, werden Werkzeugstähle häufig für die Herstellung von Bohrern, Gewindebohrern und Fräsern verwendet.
  • Metallbearbeitung und Schmieden: Ihre hohe Verschleißfestigkeit ist ideal für die Herstellung von Matrizen, Stempeln und anderen Spezialwerkzeugen.
  • Korrosive Umgebungen: Stähle der D-Gruppe mit ihrem hohen Chromgehalt werden häufig für Anwendungen verwendet, bei denen die Materialien korrosiven Umgebungen ausgesetzt sind.
  • Schlagwerkzeuge: Die Eigenschaften von stoßfesten Werkzeugstählen machen sie zur ersten Wahl für Werkzeuge, die regelmäßig Stoßbelastungen ausgesetzt sind, wie z. B. Hämmer und bestimmte Elektrowerkzeugkomponenten.

Von der Automobilindustrie bis zur Luft- und Raumfahrt – die Vielseitigkeit von Werkzeugstählen unterstreicht ihre zentrale Rolle in modernen Fertigungsprozessen.

Überblick über die Werkzeugstahlsorten: Merkmale und Zusammensetzung

WerkzeugstahlsorteBeschreibungHauptmerkmale und VerwendungenZusammensetzung
Wasserhärtender StahlIn Wasser abgeschreckt.Kostengünstig, wird oberhalb von 150°C (302°F) weicher, wird für Federn, Maschinenteile und Meißel verwendet.Hoher Kohlenstoffgehalt.
KaltarbeitesstahlUmfasst die Serien O (ölhärtend), A (lufthärtend) und D (kohlenstoffreicher Chromstahl).Hohe Härte, Verschleißfestigkeit, wird für größere Teile mit minimaler Verformung beim Härten verwendet.Variiert: Serie O (ölhärtend), Serie A (lufthärtend), Serie D (kohlenstoffreiches Chrom)
Stoßfester WerkzeugstahlEntwickelt für Stoßfestigkeit sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Temperaturen.Hohe Stoßfestigkeit, geringe Abrasionsbeständigkeit, verwendet für Werkzeuge wie Presslufthammerbohrer.Häufig legiert mit Elementen wie Chrom-Wolfram, Silizium-Molybdän und Silizium-Mangan.
WarmarbeitsstahlWird zum Schneiden oder Formen von Material bei hohen Temperaturen verwendet. Legiert mit Chrom, Wolfram, Molybdän.Festigkeit und Härte bei längerer Hitzeeinwirkung, z. B. Werkzeugstahl DIN 1.2344 (H13).Legiert mit Elementen wie Chrom, Wolfram und Molybdän.
FormstähleEntwickelt für Kunststoffspritzguss- und Zinkdruckgussformen.Ausgewogenes Verhältnis zwischen Härte, Zähigkeit und Verschleißfestigkeit, ideal für Gussanwendungen.Variiert je nach den spezifischen Anforderungen für Kunststoffspritzguss und Zinkdruckguss.
HochgeschwindigkeitsstähleBehält seine Härte auch bei erhöhten Temperaturen.Geeignet für Hochgeschwindigkeitswerkzeuge wie Bohrer und Motorsägeblätter, legiert mit Wolfram oder Molybdän.Oft mit Wolfram oder Molybdän legiert, um die Hitzebeständigkeit zu erhöhen.
Spezialwerkzeugstahl L6 ist für seine extreme Zähigkeit bekannt, der Typ F ist wassergehärtet und hat eine erhöhte Verschleißfestigkeit.Typ L (niedrig legiert), Typ F (Kohlenstoff-Wolfram).

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