Vergütungsstahl

Vergütungsstahl ist Stahl, der durch Vergüten (= Härten und Anlassen) hohe Zug- und Dauerfestigkeit erhält. Die Zähigkeit wird bestimmt durch das Verhältnis von Härte (abhängig von Material, gewählter Härtetemperatur und gewählter Abschreckgeschwindigkeit) und Temperatur des folgenden Anlassvorganges. Es handelt sich um eine Umwandlungshärtung in der gezielt auf das Verhältnis von Festigkeit zu Zähigkeit Einfluss genommen wird.

Der Kohlenstoffgehalt liegt gemäß Norm zwischen 0,25 und 0,6 %. Die unterschiedlichen Legierungsgehalte von Chrom, Mangan, Molybdän und Nickel werden sehr exakt auf den jeweiligen Verwendungszweck abgestimmt und haben besonderen Einfluss bei größeren Querschnitten. Die Härtbarkeit von Stählen wird unter anderem mit dem Stirnabschreckversuch nach Jominy ermittelt.

Vergütungsstähle sind in der ISO-Norm ISO 683 genormt, welche als Europäische Norm übernommen wurde und in Deutschland als DIN EN ISO 683 veröffentlicht wurde.

Man verwendet Vergütungsstahl für Kurbelwellen, Achsen, Wellen, Pleuelstangen, Bolzen, Schrauben und andere Konstruktionsteile höherer Festigkeit, wie zum Beispiel Flugzeugfahrwerke (Zugfestigkeiten bis zu 2000 MPa). Aber auch für Fahrradketten werden Vergütungsstähle verwendet, um trotz der schmalen Kette eine ausreichende Festigkeit zu erzielen.

Hinsichtlich der Schweißeignung von Vergütungsstählen ist zu beachten, dass infolge des Kohlenstoffgehaltes mit örtlicher Aufhärtung in der Schweißzone gerechnet werden muss. Daher muss meist vor- und nachgewärmt werden.

Normung

Weltweite Normung (aktuell)

Unlegierte Vergütungsstähle

ISO 683-1 Für eine Wärmebehandlung bestimmte Stähle, legierte Stähle und Automatenstähle - Teil 1: Unlegierte Vergütungsstähle

nach Tabelle 3 und Anhang C Tabelle C.1

• Stähle „...E“: Massenanteil Schwefel max. 0,035 %, Stähle „...R“: Massenanteil Schwefel 0,020 % bis 0,040 %
• Wärmebehandlungszustand nach Tabelle 1: unbehandelt „ U“, behandelt auf Scherbarkeit „ S“, weichgeglüht „ A“, normalgeglüht „ N“, vergütet „ QT“
• Oberflächenausführung nach Tabelle 2: warmgeformt „ HW“, gebeizt „ PI“, gestrahlt „ BC“, vorbearbeitet „ RM“
• Anforderungen an die Härtbarkeit nach Tabellen 5 bis 7: „ H“, „ HH“, „ HL“

Legierte Vergütungsstähle

ISO 683-2 Für eine Wärmebehandlung bestimmte Stähle, legierte Stähle und Automatenstähle - Teil 2: Legierte Vergütungsstähle nach Tabelle 3 und Anhang C Tabelle C.1

• Wärmebehandlungszustand nach Tabelle 1: unbehandelt „ U“, behandelt auf Scherbarkeit „ S“, weichgeglüht „ A“, vergütet „ QT“
• Oberflächenausführung nach Tabelle 2: warmgeformt „ HW“, gebeizt „ PI“, gestrahlt „ BC“, vorbearbeitet „ RM“
• Anforderungen an die Härtbarkeit nach Tabellen 5 und 6: „ H“, „ HH“, „ HL“

Europäische Normung (zurückgezogen)

• EN 10083-1 Vergütungsstähle - Teil 1: Allgemeine technische Lieferbedingungen
• EN 10083-2 Vergütungsstähle - Teil 2: Technische Lieferbedingungen für unlegierte Stähle nach Tabelle 3 und Anhang B Tabelle B.1

• Stähle „...E“: Massenanteil Schwefel max. 0,035 %, Stähle „...R“: Massenanteil Schwefel 0,020 % bis 0,040 %
• Wärmebehandlungszustand nach Tabelle 1: unbehandelt „ U“, behandelt auf Scherbarkeit „ S“, weichgeglüht „ A“, normalgeglüht „ N“, vergütet „ QT“
• Oberflächenausführung nach Tabelle 2: warmgeformt „ HW“, gebeizt „ PI“, gestrahlt „ BC“, vorbearbeitet „ RM“
• Anforderungen an die Härtbarkeit nach Tabellen 5 bis 7: „ H“, „ HH“, „ HL“

EN 10083-3 Vergütungsstähle - Teil 3: Technische Lieferbedingungen für legierte Stähle nach Tabelle 3 und Anhang B Tabelle B.1

• legierte Stähle ohne „S“ im Kurznamen: Massenanteil Schwefel max. 0,035 %, legierte Stähle „...S..“: Massenanteil Schwefel 0,020 % bis 0,040 %
• Wärmebehandlungszustand nach Tabelle 1: unbehandelt „ U“, behandelt auf Scherbarkeit „ S“, weichgeglüht „ A“, „ QT“ vergütet
• Oberflächenausführung nach Tabelle 2: warmgeformt „ HW“, unverformter Strangguss „ CC“, warmgeformt und gebeizt „ PI“, warmgeformt und gestrahlt „ BC“, warmgeformt und vorbearbeitet „ RM“
• Anforderungen an die Härtbarkeit nach Tabellen 5 und 6: „ H“, „ HH“, „ HL“

Nationale Normung (zurückgezogen)

DIN 17200 Vergütungsstähle - Technische Lieferbedingungen nach Tabelle 2 und Anhang B

• Stähle „C...“: Massenanteil Schwefel max. 0,045 %, Stähle „Ck...“: Massenanteil Schwefel max. 0,03 %, Stähle „Cm...“: Massenanteil Schwefel 0,020 % bis 0,035 %
• Wärmebehandlungszustand nach Tabelle 1: unbehandelt „U“, behandelt auf Scherbarkeit „C“, weichgeglüht „G“, normalgeglüht „N“, vergütet „V“
• Anforderungen an die Härtbarkeit nach Tabellen 4 und 5: „H“, „HH“, „HL“

Beispiele

• Bei dem Stahl der Spezifikation C45E handelt es sich um einen Vergütungsstahl mit 0,45 % Kohlenstoff. Das E steht dabei für einen besonders kleinen Gehalt an Phosphor (≤0,025 %) und Schwefel (≤0,035 %). C45E wird nach veralteter Norm Ck 45 genannt.

Zerspanbarkeit

Die Zerspanbarkeit von Vergütungsstählen ist stark abhängig von der Vergütung selbst und weniger von den zusätzlichen Vergütungselementen. Nach dem Weichglühen sind sie gut spanend bearbeitbar. Wird ein vergütungsstahl gehärtet, so leidet die Spanbarkeit darunter. Für weiteres siehe Zerspanbarkeit von Stahl.

Einzelnachweise