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DIN 1652-3 Werkstoff 16MnCr5: Ferritisch-perlitisch geglüht & kaltgezogen für hochfeste Fahrzeugteile

Werkstoffbeschreibung und Anwendungsbereiche

Der Einsatzstahl 16MnCr5 (1.7131) nach DIN 1652-3 ist der klassische Einsatzstahl für den Automobil- und Maschinenbau. In der Lieferbedingung ferritisch-perlitisch geglüht und kaltgezogen (+FP +C) vereint er hohe Kernfestigkeit mit günstigen Zähigkeitseigenschaften – ideal für größere Bauteile mit anspruchsvollen mechanischen Anforderungen.

Typische Anwendungen: Zahnräder, Wellen, Lenkungsteile, Nockenwellen, Kolbenbolzen und andere dynamisch beanspruchte Komponenten mit höheren Kerndurchmessern. Der Mangan-Chrom-Stahl ermöglicht durch seine Legierung eine tiefe Einhärtbarkeit bei guter Zähigkeit.

Einsatztemperaturbereich: -25 °C bis +100 °C (Dauereinsatz bis 0 °C empfohlen)
Optimale Nenngröße: bis 50 mm Durchmesser (für größere Abmessungen 16MnCr5 modifiziert oder 20MnCr5 prüfen)

Chemische Zusammensetzung (Leitanalyse)

ElementGehalt [%]
Kohlenstoff (C)0,14 – 0,19
Chrom (Cr)0,80 – 1,10
Mangan (Mn)1,00 – 1,30
Silizium (Si)≤ 0,40
Phosphor (P)≤ 0,040
Schwefel (S)≤ 0,035

Mechanische Eigenschaften (Lieferzustand: +FP)

EigenschaftTemperaturWertBemerkung
Zugfestigkeit (Rm)20 °C700 – 900 MPaabhängig von Abmessung
Dehngrenze (Rp0,2)20 °C≥ 400 MPa
Bruchdehnung (A)20 °C≥ 10 %
Kerbiegeschlagarbeit (KV)20 °C≥ 50 JLängsprobe
Kerbiegeschlagarbeit (KV)-25 °C≥ 35 JLängsprobe
Brinell-Härte (HBW)20 °C140 – 287Breiter Bereich durch Kaltverfestigung
Elastizitätsmodul (E)20 °C212 GPa
Poisson-Zahl (ν)20 °C0,28

Physikalische Eigenschaften

Thermische und elektrische Kenngrößen

Temperatur [°C]E-Modul [GPa]Wärmeleitfähigkeit [W/(m·K)]Spez. Wärmekapazität [J/(kg·K)]Therm. Diffusivität [mm²/s]Ausdehnungskoeff. [10⁻⁶/K]Elektr. Widerstand [10⁻⁷ Ω·m]
-100217–423–10,5–
2021245,946112,711,52,27
10020746,447912,012,12,76
20019945,649911,012,73,46
30019243,55179,913,24,31
40018440,95368,713,65,32
50017538,25587,314,06,48
60016435,55876,014,47,81

Hinweis: Wärmeleitfähigkeit und thermische Diffusivität bei -100 °C für 16MnCr5 nicht standardisiert angegeben; Werte bei 20 °C und höher sind repräsentativ für Chrom-Stähle.

Wärmebehandlung

  • Ferritisch-perlitisches Glühen (+FP): 650 – 700 °C, langsames Abkühlen – Lieferzustand
  • Einsatzhärten (Standard): Einsatz 880 – 920 °C (C-potenzial 0,8–1,0%), Öl-Abschrecken; Anlassen 150 – 200 °C → Randhärte 58–62 HRC, Eintiefe 0,5–1,5 mm
  • Direktvergüten: Härten 850 – 880 °C / Öl; Anlassen 540 – 680 °C (Rm 900–1100 MPa)
  • Normalglühen: 870 – 900 °C, Luft

Einsatzhärtbarkeit und Kerneigenschaften

Durch den Mn-Cr-Legierungsansatz erreicht 16MnCr5 eine gute Einhärtbarkeit (besser als unlegierte Einsatzstähle wie C15E). Die Kerzhärte nach Einsatzhärtung und Anlassen liegt typischerweise bei 300–400 HV (≈ 30–40 HRC), was eine hohe Kerntragfähigkeit bei zähem Gefüge sicherstellt.

Bearbeitbarkeit und Schweißbarkeit

  • Im +FP-Zustand gut zerspanbar (Härte 140–287 HBW, meist 180–220 HBW)
  • Kaltziehen erhöht Festigkeit und Härte leicht (Verfestigung)
  • Schweißen: Bedingt schweißbar (CET ≈ 0,35%). Vorwärmen 200–300 °C, nachträgliches Spannungsarmglühen 550–600 °C erforderlich. Für einsatzgehärtete Bauteile nicht empfohlen.

Normen und Vergleichswerkstoffe

NormBezeichnungWerkstoff-Nr.
DIN EN 1008416MnCr51.7131
DIN 1652-316MnCr51.7131
AISI/SAE≈ 5115 / 5117–
JIS≐ SCr415 / SCM415–
BS≐ 527M17–

Vorteile der Lieferbedingung +FP +C

  • Homogenes, feinkörniges Gefüge – optimale Basis für Einsatzhärtung
  • Hohe Maßgenauigkeit (h9–h11) und Oberflächenqualität durch Kaltziehen
  • Hohe Kernfestigkeit bereits im Lieferzustand
  • Gute Zähigkeit bis -25 °C
  • Kosteneffizient für Serienfertigung einsatzgehärteter Teile

Metall

  1. EN 10277-4 Güte 20MnCrS5 – Ferritisch-perlitischer Stahl mit definierter Härte und kaltgezogener Oberfläche
  2. DIN 1652-3 20MoCr4 – Kaltgezogener/geschälter Chrom-Molybdän-Stahl für Hochleistungszahnräder und Wellen
  3. DIN 1652-3 20MoCrS4 – Ferritisch-perlitischer, kaltgezogener Stahl mit verbesserter Zerspanbarkeit
  4. DIN 1652-3 Güte 20MoCrS4 – Kaltgezogener oder Geschälter Stahl mit Ferrit-Perlit-Struktur für Hochleistungsanwendungen
  5. DIN 1652-3 Güte 22CrMoS3-5 – Ferritisch-Perlitisch Wärmebehandelt & Kaltgezogen für Hochleistungs-Automobilkomponenten
  6. DIN 1652-3 Güte 22CrMoS3-5 – Kaltgezogener oder Geschälter Stahl mit Ferrit-Perlit-Struktur für Hochleistungsanwendungen
  7. DIN 1652-3 Güte 20Cr4 Stahl: Ferritisch-perlitische Struktur, kaltgezogen für hochverschleißfeste Anwendungen
  8. DIN 1652-3 Güte 20Cr4 Kaltgezogen/Geschält – Ferrit-Perlit-Struktur für Hochverschleiß-Anwendungen
  9. DIN 1652-3 Güte 20CrS4 Stahl: Kaltgezogen/Geschält & Ferrit-Perlit-Behandelt für Hochverschleiß-Anwendungen
  10. DIN 1652-3 Güte 20CrS4: Ferritisch-perlitische Behandlung & Kaltziehen für hohe Verschleißbeanspruchung