Werkzeugstähle sind unbesungene Helden, die indirekt fast jeden Aspekt des modernen Lebens berühren. Viele der alltäglichen Gegenstände, denen wir begegnen, werden mit Hilfe von Werkzeugstählen gestanzt, gepresst, geformt, gezogen oder gegossen, die stärker, zäher und härter sein müssen als die Gegenstände, zu deren Herstellung sie beitragen.
Im Laufe der Jahre haben Metallurgen die Formeln für legierte Stähle optimiert, um spezifische Anforderungen oder Arbeitsbedingungen zu erfüllen. Infolgedessen gibt es Dutzende von Werkzeugstahltypen.
Die spezifischen Eigenschaften der Werkzeugstähle S7, D2 und A2, die heute zu den beliebtesten in Industrie- und Fertigungsanwendungen gehören, werden im Folgenden näher erläutert. Der AISI/SAE-Werkzeugstahlcode kategorisiert Werkzeugstähle jedoch nach grundlegenden Anwendungs- und Materialeigenschaften.
Zusätzliche Material-, Verarbeitungs- und Anwendungsinformationen für eine breite Palette von Werkzeugstahltypen finden Sie hier.
S7-Werkzeugstahleigenschaften
S7-Werkzeugstahl ist eine vielseitige Rezeptur, die sowohl für Kalt- als auch für Warmarbeit geeignet ist. Er hat eine relativ geringe Kohlenstoffkonzentration im Vergleich zu D2 und A2 Stählen (0,45 – 0,55%) und deutlich weniger Chrom (3,00 – 3,50%). Er zeichnet sich durch eine ausgezeichnete Schlag- und Stoßfestigkeit und eine gute Beständigkeit gegen Erweichung bei hohen Temperaturen aus. S7 ist vergleichsweise weniger verschleißfest, aber sehr zäh. Er widersteht Verformungen während der Wärmebehandlung gut.
Es ist die weichste der in diesem Artikel verglichenen Stahlrezepturen und erreicht eine typische Arbeitshärte zwischen 48 – 58 HRC. Seine „Sweet Spot“-Härte liegt bei 54 – 56 HRC und einer Streckgrenze von 235 ksi bei einer Temperatur von 500 Grad Fahrenheit. Bei diesen Werten erreicht er ein gutes Gleichgewicht zwischen Festigkeit und Duktilität.
Die Eigenschaften des Werkzeugstahls S7 machen ihn zu einem bevorzugten Typ für Niet-, Ausklink-, Stanz-, Kaltumform- und Biegestempel; Stanznieten, Betonbrecher, Dübel, Bohrplatten und Naben.
Eigenschaften des Werkzeugstahls D2
Dieser lufthärtende Kaltarbeitsstahl zeichnet sich durch sehr hohe Konzentrationen an Kohlenstoff und Chrom aus (1,40 – 1,60 % bzw. 11,00 – 13,00 %). Er ist sehr verschleißfest und die hohe Chromkonzentration verleiht ihm eine milde Korrosionsbeständigkeit.
D2 ist weniger zäh als die Werkzeugstähle S7 und A2, weist aber eine gute Stabilität bei der Wärmebehandlung auf. Er ist schwer zu bearbeiten und zu schleifen und bietet eine mittlere bis hohe Beständigkeit gegen Erweichung bei hohen Temperaturen. D2 kann eine ungefähre Anlaßhärte zwischen 54 und 61 HRC erreichen und weist eine ungefähre Streckgrenze von ca. 275 ksi bis ca. 319 ksi mit zunehmender Härte auf.
D2-Werkzeugstahl wird häufig für die Herstellung von Schneidwerkzeugen, Kaltumformwerkzeugen, Stanzwerkzeugen, Schneideisen, Stempeln, Beschneidewerkzeugen und Gewindewalzwerkzeugen für Anwendungen verwendet, bei denen keine außergewöhnliche Zähigkeit erforderlich ist.
A2 Werkzeugstahl Eigenschaften
A2 ist ebenfalls ein lufthärtender Werkzeugstahl, enthält aber weniger als die Hälfte des Chroms (4,75 – 5,50%) und etwas weniger Kohlenstoff (0,95 – 1,05%) als D2. Er ist hoch verschleißfest und mäßig zäh. Wie D2 ist es unglaublich widerstandsfähig gegen Verformung während der Wärmebehandlung und ist mäßig bearbeitbar und schleifbar.
Populäre Härtebereiche für A2 liegen zwischen 57 – 62 HRC mit einer Streckgrenze zwischen 185 ksi – 230 ksi.
Diese Formulierung wird häufig in Präge-, Extrusions-, Beschneide-, Gewindewalzen- und großen Stanzwerkzeugen, langen Stempeln, Walzen, Meisternaben, Dornen, Scherenmessern, Längsschneidern und Präzisionswerkzeugen verwendet.
S7, D2 und A2 Werkzeugstähle werden in der Regel immer in Vakuumöfen durchgehärtet, um saubere, glatte Oberflächenprofile zu erhalten.
Die Rolle des Wärmebehandlers
Eine ordnungsgemäße Wärmebehandlung ist für die Leistungsfähigkeit von Werkzeugstählen entscheidend. Ohne sie könnten kritische Industriewerkzeuge wie Stanzen, Formen, Rohlinge oder Scheren ihre sich wiederholenden Arbeiten nicht erfolgreich ausführen.
Wir verfolgen einen diagnostischen Ansatz, wenn jemand mit einer Werkzeugstahl-Herausforderung zu uns kommt. Unsere Metallurgen, die sich mit den Eigenschaften von S7, D2, A2 und anderen Werkzeugstählen bestens auskennen, stellen eine Reihe von Fragen, darunter:
- Wofür ist das Teil ausgelegt?
- Was ist die Materialzusammensetzung?
- Welche Materialien werden verwendet?
- Wie oft wird es verwendet?
- Wenn das Teil ausgefallen ist, wie ist es ausgefallen?
- Welche spezifischen Daten können Sie bezüglich der regelmäßigen Verwendung oder während des Ausfalls mitteilen?
Wir können Ihnen helfen, das Problem zu diagnostizieren, basierend auf dem, was wir erfahren. Vielleicht brauchen Sie eine kleine Designänderung. Möglicherweise müssen Sie einen anderen Werkzeugstahl mit Toleranzen verwenden, die besser zu Ihrer Anwendung passen. Vielleicht müssen Sie alternative Fertigungsverfahren in Betracht ziehen. Was auch immer der Fall ist, wir helfen Ihnen dabei.
Denn unser Ziel ist es, hervorragende Teilequalität zu liefern und gleichzeitig einen Mehrwert für Ihren Betrieb zu schaffen. Unser Leitfaden zur Wärmebehandlung hilft Ihnen, mehr darüber zu erfahren, wie wir dieses Ziel erreichen. Wenn Sie weitere Fragen dazu haben, wie Sie eine Herausforderung im Bereich Werkzeugstahl in Ihrem Betrieb angehen können, kontaktieren Sie uns jetzt.