Im Reich der technischen Wunderwerke, in dem Widerstandsfähigkeit und Leistung an erster Stelle stehen, sind legierte Spezialstähle die Gladiatoren. Zu diesen Champions gehört Special Steel 18CrNiMo7-6 und 17CrNiMo6 (1.6587)ein beeindruckendes Duo, das für seine außergewöhnliche Stärke, Zähigkeit und Vielseitigkeit bekannt ist. Aber was genau macht diese Legierungen so interessant? Lassen Sie uns tiefer eindringen und ihre Geheimnisse lüften.
Zusammensetzung und Eigenschaften
Das Herzstück dieser Spezialstähle ist eine sorgfältig aufeinander abgestimmte Mischung von Elementen. Im Folgenden finden Sie eine Aufschlüsselung ihrer wichtigsten Bestandteile und der Eigenschaften, die sie verleihen:
| Element | Funktion |
|---|---|
| Chrom (Cr) | Verbessert die Härtbarkeit, Korrosionsbeständigkeit und Hochtemperaturfestigkeit. |
| Nickel (Ni) | Verbessert die Zähigkeit, Duktilität und Schweißbarkeit. |
| Molybdän (Mo) | Erhöht die Anlassbeständigkeit und Hochtemperaturfestigkeit. |
| Kohlenstoff (C) | Hauptsächlich verantwortlich für Härte und Festigkeit. |
| Mangan (Mn) | Fördert die Härtbarkeit und Kornfeinung. |
Die spezifischen Verhältnisse dieser Elemente unterscheiden 18CrNiMo7-6 von 17CrNiMo6 (1,6587). 18CrNiMo7-6 weist einen etwas höheren Chromgehalt auf, was sich in einer verbesserten Korrosionsbeständigkeit niederschlägt, die besonders in anspruchsvollen Umgebungen von Vorteil ist.
Überlegungen zu Metallpulvern
Während die Herstellung traditionell über die Barrenmetallurgie erfolgt, gewinnt die additive Fertigung von Metallen (MAM) zunehmend an Bedeutung. Sehen wir uns einige bemerkenswerte Metallpulveroptionen für diese Spezialstähle an:
- Atomisierte Gas-Atomisierte Pulver: Diese Pulver, die durch schnelles Abschrecken von geschmolzenen Metalltröpfchen mit einem Inertgas hergestellt werden, bieten eine außergewöhnliche Sphärizität und Fließfähigkeit, die für MAM-Prozesse entscheidend sind.
- Wasser-Atomisierte Pulver: Diese Pulver werden durch ein ähnliches Verfahren unter Verwendung von Wasser anstelle von Gas hergestellt und sind im Allgemeinen kostengünstiger, können aber leicht unregelmäßige Formen aufweisen.
- Elektroden-Induktions-Schlacke-Umschmelz-Pulver (ESR): ESR-Pulver werden einem sorgfältigen Veredelungsprozess unterzogen, der zu überlegener Reinheit und minimalen Einschlüssen führt, ideal für Hochleistungsanwendungen.
- Plasma-zerstäubte Pulver: Mit Hilfe von Hochtemperatur-Plasmabrennern werden bei diesem Verfahren feine, kugelförmige Pulver erzeugt, die sich für komplizierte Geometrien eignen.
- Laserstrahlschmelzen von Pulvern (LBM): Diese Pulver wurden speziell für die additive Fertigung mit LBM entwickelt und besitzen optimale Laserabsorptionseigenschaften für präzises Schmelzen und schichtweisen Aufbau.
- Elektronenstrahlschmelzen (EBM) Pulver: Diese für EBM-Prozesse maßgeschneiderten Pulver weisen einen hohen Schmelzpunkt und eine ausgezeichnete Fließfähigkeit auf, um ein effizientes Strahlschmelzen zu ermöglichen.
- Hartmetall-Pulver: Diese vorlegierten Pulver enthalten eine kontrollierte Menge an Karbiden, die die Verschleißfestigkeit und Härte weiter erhöhen.
- Nitrierte Pulver: Die Zufuhr von Stickstoff während der Pulverherstellung kann die Korngröße verfeinern und die Festigkeit verbessern.
- Komposit-Pulver: Bei diesen innovativen Pulvern werden verschiedene Materialien miteinander kombiniert, was zu einzigartigen Kombinationen von Eigenschaften führen kann.
- Recycelte Pulver: Nachhaltige Praktiken sind auf dem Vormarsch, wobei recycelte Metallpulver eine umweltfreundliche Alternative für MAM darstellen.
Die Auswahl des idealen Metallpulvers hängt von der spezifischen Anwendung, den gewünschten Eigenschaften und der eingesetzten MAM-Technologie ab. Die Beratung durch namhafte Pulverhersteller und MAM-Experten ist entscheidend für eine fundierte Entscheidung.
Anwendungen von 18CrNiMo7-6 und 17CrNiMo6 (1.6587) legierte Stähle
Die außergewöhnlichen Eigenschaften der legierten Stähle 18CrNiMo7-6 und 17CrNiMo6 (1.6587) ermöglichen ein breites Spektrum an Anwendungen:
| Anmeldung | Grund für die Verwendung |
|---|---|
| Gänge: | Durch ihre hohe Oberflächenhärte und Kernzähigkeit sind sie ideal für die Aufnahme schwerer Lasten und die effiziente Kraftübertragung. |
| Wellen und Achsen: | Ihre bemerkenswerte Festigkeit und Haltbarkeit gewährleisten eine zuverlässige Leistung bei anspruchsvollen Rotationsanwendungen. |
| Teile für Schwermaschinen: | Diese Stähle zeichnen sich durch hohe Verschleißfestigkeit und Zähigkeit aus und eignen sich daher gut für stark beanspruchte Bauteile. |
| Kritische Automobilteile: | Getriebekomponenten und andere wichtige Automobilteile profitieren von der Festigkeit und Widerstandsfähigkeit dieser Stähle. |
| Luft- und Raumfahrtindustrie: | Das hohe Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht macht sie wertvoll für Bauteile, die in der anspruchsvollen Luft- und Raumfahrt sowohl leicht als auch strukturell stabil sein müssen. |
| Öl- und Gasindustrie: | Aufgrund ihrer Korrosionsbeständigkeit und Hochtemperaturleistung eignen sie sich für Bohrlochwerkzeuge, Bohrlochkopfkomponenten und andere Geräte, die aggressiven Umgebungen ausgesetzt sind. |
| Ausrüstung für die chemische Verarbeitung: | Ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber aggressiven Chemikalien und hohen Temperaturen macht sie zu einem wertvollen Werkstoff für Reaktionsbehälter, Ventile und Rohrleitungssysteme. |
| Militär- und Verteidigungsanwendungen: | Diese Stähle bieten die perfekte Mischung aus Festigkeit, Zähigkeit und Gewichtsersparnis und sind daher ideal für Waffensysteme, gepanzerte Fahrzeuge und andere militärische Ausrüstung. |
| Formen und Gesenke: | Dank ihrer ausgezeichneten Verschleißfestigkeit und Dimensionsstabilität eignen sie sich für die Umformung von Großserien. |
| Biomedizinische Implantate: | Bestimmte Varianten können mit entsprechenden Modifikationen der Biokompatibilität für Implantate verwendet werden, die eine hohe Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit erfordern. |
Vorteile und Überlegungen
Während 18CrNiMo7-6 und 17CrNiMo6 (1.6587) Legierungen haben beeindruckende Eigenschaften, aber man muss sich auch über ihre Grenzen im Klaren sein:
Vorteile:
- Außergewöhnliche Stärke: Diese Stähle zeichnen sich durch eine hervorragende Zug-, Streck- und Ermüdungsfestigkeit aus, so dass sie erheblichen Belastungen und Beanspruchungen standhalten können.
- Überlegene Zähigkeit: Ihre inhärente Zähigkeit sorgt für Widerstandsfähigkeit gegen Rissausbreitung und Schlagschäden, was für Anwendungen, die eine hohe Widerstandsfähigkeit erfordern, entscheidend ist.
- Verbesserte Korrosionsbeständigkeit: Das Vorhandensein von Chrom begünstigt eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit, insbesondere bei 18CrNiMo7-6, was sie für anspruchsvolle Umgebungen geeignet macht.
- Gut schweißbar: Diese Stähle weisen im Allgemeinen eine gute Schweißbarkeit auf, was die Herstellung und Reparatur erleichtert.
- Bearbeitbarkeit: Diese Legierungen sind zwar nicht so leicht zu bearbeiten wie einige unlegierte Stähle, können aber mit geeigneten Techniken und Werkzeugen bearbeitet werden.
- Hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht: Die Kombination aus Festigkeit und relativ geringem Gewicht macht sie attraktiv für Anwendungen, bei denen eine Gewichtsreduzierung entscheidend ist.
Erwägungen:
- Kosten: Die Legierungselemente und die potenziell komplexen Verarbeitungsmethoden können die Kosten im Vergleich zu einigen herkömmlichen Stählen in die Höhe treiben.
- Zerspanbarkeit im Vergleich zu Baustahl: Wie bereits erwähnt, erfordern diese Stähle im Vergleich zu unlegierten Stählen spezielle Bearbeitungstechniken.
- Überlegungen zur Wärmebehandlung: Zur Erzielung optimaler Eigenschaften können Wärmebehandlungsverfahren erforderlich sein, die den Herstellungsprozess noch komplexer machen.
Die Entscheidung für die Verwendung von 18CrNiMo7-6 oder 17CrNiMo6 (1.6587) hängt von den spezifischen Anwendungsanforderungen ab. Wenn außergewöhnliche Festigkeit, Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit im Vordergrund stehen und Kosten und Bearbeitbarkeit weniger wichtig sind, sind diese Stähle die besten Kandidaten.
Normen und Spezifikationen
Um eine gleichbleibende Qualität und Leistung zu gewährleisten, entsprechen diese Spezialstähle verschiedenen internationalen Normen. Hier ein kleiner Einblick in einige wichtige Spezifikationen:
- ASTM A570: Diese Norm umfasst geschmiedeten und gewalzten Kohlenstoff- und legierten Stabstahl für Druckbehälter, Kessel und andere kritische Anwendungen.
- EN 10083-1: Eine europäische Norm für Knetstahlerzeugnisse für Druckgeräte. Je nach Stahlzusammensetzung und Verwendungszweck können bestimmte Güten innerhalb dieser Norm anwendbar sein.
- SAE International: Diese Organisation legt verschiedene Spezifikationen für Stähle fest, die in der Automobilindustrie verwendet werden. Für diese Spezialstähle können auf der Grundlage ihrer Zusammensetzung und Eigenschaften spezifische SAE-Sorten bezeichnet werden.
Die Beratung mit Materiallieferanten und Ingenieuren, die mit diesen Normen vertraut sind, ist für die Auswahl der geeigneten Sorte für Ihre spezielle Anwendung unerlässlich.
Lieferanten und Preisgestaltung
Mehrere namhafte Stahlhersteller bieten die legierten Stähle 18CrNiMo7-6 und 17CrNiMo6 (1.6587) an. Hier sind einige Faktoren, die bei der Beschaffung dieser Materialien zu berücksichtigen sind:
- Reputation und Qualitätskontrolle: Wählen Sie einen Lieferanten, der nachweislich hochwertige Stähle liefert und strenge Qualitätskontrollen durchführt.
- Materialzertifizierungen: Vergewissern Sie sich, dass der Lieferant geeignete Materialzertifikate vorlegen kann, um die Zusammensetzung und die Eigenschaften des Stahls zu überprüfen.
- Produktverfügbarkeit: Achten Sie darauf, ob der Lieferant in der Lage ist, die gewünschten Formen wie Stangen, Platten oder Metallpulver zu liefern, je nach Ihrem Bedarf.
- Preise und Vorlaufzeiten: Vergleichen Sie die Preise verschiedener Anbieter und berücksichtigen Sie die Vorlaufzeiten, um eine rechtzeitige Lieferung für Ihr Projekt zu gewährleisten.
Obwohl es aufgrund der schwankenden Marktbedingungen schwierig ist, konkrete Preise zu nennen, sollten Sie davon ausgehen, dass diese Spezialstähle im Vergleich zu herkömmlichen Kohlenstoffstählen einen höheren Preis haben. Ihre überlegene Leistung kann jedoch bei anspruchsvollen Anwendungen die zusätzlichen Kosten rechtfertigen.
Ein Blick in die Zukunft: Die zukünftige Landschaft
Die Zukunft der legierten Stähle 18CrNiMo7-6 und 17CrNiMo6 (1.6587) sieht rosig aus. Die Fortschritte in der additiven Fertigung von Metallen (MAM) eröffnen neue Möglichkeiten für die Herstellung komplexer Formen und Bauteile aus diesen Hochleistungsstählen. Darüber hinaus wird in der Forschung weiter geforscht:
- Techniken zur Kornverfeinerung: Durch die Entwicklung innovativer Kornfeinungsmethoden können Festigkeit und Zähigkeit weiter verbessert werden.
- Maßgeschneiderte Mikrostrukturen: Durch fortschrittliche Verarbeitungstechniken können Mikrostrukturen geschaffen werden, die speziell für bestimmte Anwendungen optimiert sind.
- Verbundwerkstoff-Pulver und Metallmatrix-Verbundwerkstoffe (MMC): Experimente mit Verbundmetallpulvern und MMCs, die diese Stähle mit anderen Materialien kombinieren, versprechen einzigartige Eigenschaftskombinationen.
- Überlegungen zur Nachhaltigkeit: Die Entwicklung nachhaltigerer Produktionsmethoden und die Verwendung von recycelten Metallpulvern gewinnen an Bedeutung und stehen im Einklang mit umweltbewussten Herstellungspraktiken.
Diese Fortschritte sind geeignet, die 18CrNiMo7-6 und 17CrNiMo6 (1.6587) legierte Stähle in verschiedenen Industriezweigen eine noch größere Bedeutung erlangen und die Herstellung von Bauteilen der nächsten Generation mit unvergleichlicher Leistung fördern.
FAQ
F: Was ist der Unterschied zwischen 18CrNiMo7-6 und 17CrNiMo6 (1.6587) legiertem Stahl?
A: Der Hauptunterschied liegt im Chromgehalt. 18CrNiMo7-6 weist eine etwas höhere Chromkonzentration auf, was zu einer besseren Korrosionsbeständigkeit im Vergleich zu 17CrNiMo6 (1,6587) führt. Für Anwendungen, die eine außergewöhnliche Korrosionsbeständigkeit erfordern, könnte 18CrNiMo7-6 die bevorzugte Wahl sein.
F: Können diese Stähle geschweißt werden?
A: Im Allgemeinen sind diese Stähle gut schweißbar. Allerdings sind geeignete Schweißverfahren und Schweißzusätze entscheidend, um die Integrität der Schweißverbindung zu erhalten. Für kritische Anwendungen wird empfohlen, einen qualifizierten Schweißfachmann zu Rate zu ziehen.
F: Sind diese Stähle für Hochtemperaturanwendungen geeignet?
A: Ja, 18CrNiMo7-6 und 17CrNiMo6 (1.6587) weisen eine gute Hochtemperaturfestigkeit auf. Die spezifische Temperaturgrenze hängt von der Anwendung und dem gewünschten Leistungsniveau ab. Es wird empfohlen, einen Werkstoffingenieur zu konsultieren, um die Eignung dieser Werkstoffe für Ihre spezifischen Hochtemperaturanforderungen zu ermitteln.
F: Wie sind diese Stähle im Vergleich zu anderen hochfesten Stählen?
A: Es gibt mehrere hochfeste Stähle, jeder mit seinen eigenen Vorteilen und Einschränkungen. Einige gängige Vergleiche sind:
- 4140 Chromoly Stahl: Bietet gute Festigkeit, Zähigkeit und Schweißbarkeit, jedoch mit etwas geringerer Festigkeit im Vergleich zu 18CrNiMo7-6 und 17CrNiMo6 (1.6587).
- AISI 4340 Stahl: Ähnlich wie 4140, aber mit höherem Nickelgehalt für bessere Zähigkeit. Reicht jedoch nicht an die Festigkeit von 18CrNiMo7-6 und 17CrNiMo6 (1.6587) heran.
- Martensitaushärtender Stahl: Außergewöhnlich hohe Festigkeit, jedoch mit geringerer Zähigkeit und deutlich höheren Kosten im Vergleich zu 18CrNiMo7-6 und 17CrNiMo6 (1.6587).
Die optimale Wahl hängt von den Anforderungen der jeweiligen Anwendung in Bezug auf Festigkeit, Zähigkeit und andere Eigenschaften sowie von den Kosten ab.
F: Wo kann ich mehr über diese Stähle erfahren?
Ein seriöser Stahllieferant oder ein Werkstoffingenieur kann detaillierte Informationen über die Eigenschaften, Spezifikationen und Anwendungen der legierten Stähle 18CrNiMo7-6 und 17CrNiMo6 (1.6587) liefern. Darüber hinaus bieten Fachorganisationen wie ASM International und die American Welding Society (AWS) eine Fülle von Informationen über verschiedene Stahlsorten und ihre Anwendungen.
Wenn Sie die Zusammensetzung, Eigenschaften, Anwendungen und Überlegungen zu den legierten Stählen 18CrNiMo7-6 und 17CrNiMo6 (1.6587) verstehen, können Sie fundierte Entscheidungen für Ihre technischen Vorhaben treffen. Diese vielseitigen und leistungsstarken Stähle werden auch in den kommenden Jahren an der Spitze der Innovation stehen.
