DIN 1652-3 Werkstoff 16MnCr5: Premium kaltgezogener Stahl für anspruchsvolle Hochfest-Anwendungen
Werkstoffbeschreibung – Premium-Qualität
Der Einsatzstahl 16MnCr5 (1.7131) in Premium kaltgezogener Ausführung steht für engste Toleranzen, optimale Oberflächenqualität und garantierte Gefügehomogenität. Diese Qualitätsstufe wird durch selektierte Rohblöcke, kontrolliertes Ferritisch-Perlitisches Glühen (+FP) und mehrpassiges Kaltziehen mit Zwischenwärmebehandlung erreicht.
Zielanwendungen: Hochbelastete Getriebeteile, Präzisionswellen, Lenkungskomponenten, Rennsport-Anwendungen – überall dort, wo Prozesssicherheit, minimale Nacharbeit und reproduzierbare Einsatzhärteergebnisse kritisch sind.
Einsatztemperaturbereich: -25 °C bis +100 °C
Optimale Nenngröße: bis 50 mm Durchmesser (Premium-Qualität v. a. bis 40 mm)
Chemische Zusammensetzung (engere Toleranzen – Premium)
| Element | Standard [%] | Premium-Bereich [%] |
|---|---|---|
| Kohlenstoff (C) | 0,14 – 0,19 | 0,15 – 0,18 |
| Chrom (Cr) | 0,80 – 1,10 | 0,90 – 1,05 |
| Mangan (Mn) | 1,00 – 1,30 | 1,10 – 1,25 |
| Silizium (Si) | ≤ 0,40 | 0,15 – 0,35 |
| Phosphor (P) | ≤ 0,040 | ≤ 0,025 |
| Schwefel (S) | ≤ 0,035 | ≤ 0,020 |
Hinweis: Die engeren Premium-Toleranzen (insbesondere niedriger P, S) verbessern Zähigkeit, Reinheit und Einsatzhärtbarkeit reproduzierbar.
Mechanische Eigenschaften (Premium Lieferzustand: +FP +C)
| Eigenschaft | Temperatur | Wert (Premium) | Standard (Vergleich) |
|---|---|---|---|
| Zugfestigkeit (Rm) | 20 °C | 750 – 850 MPa | 700 – 900 MPa |
| Dehngrenze (Rp0,2) | 20 °C | ≥ 550 MPa | ≥ 400 MPa |
| Bruchdehnung (A) | 20 °C | ≥ 10 % | ≥ 10 % |
| Kerbiegeschlagarbeit (KV) | 20 °C | ≥ 60 J | ≥ 50 J |
| Kerbiegeschlagarbeit (KV) | -25 °C | ≥ 40 J | ≥ 35 J |
| Brinell-Härte (HBW) | 20 °C | 140 – 187 | 140 – 287 |
| Elastizitätsmodul (E) | 20 °C | 212 GPa | 212 GPa |
| Poisson-Zahl (ν) | 20 °C | 0,28 | 0,28 |
Vorteil: Engerer Härtebereich (140–187 vs. 140–287 HBW) → gleichmäßigere Zerspanbarkeit, vorhersehbarere Umformung, reproduzierbare Einsatzhärteergebnisse.
Physikalische Eigenschaften
Entsprechen dem Standard-Werkstoff 16MnCr5 (siehe Artikel 1001034715). Die engeren chemischen Toleranzen haben vernachlässigbaren Einfluss auf physikalische Kenngrößen.
Premium-Fertigungsroute
- Elektrostahl (ESR/VD optional): Höchste Reinheit, minimale Segregationen
- Gesmiedet/gewalzt + Normalglühen: Grobgefügebeseitigung
- Ferritisch-perlitisches Glühen (+FP): 650–700 °C, kontrollierte Abkühlung → feines, homogenes Perlit+Ferrit
- Mehrpass-Kaltziehen (+C): 3–5 Züge mit Zwischenwärmebehandlung (Spannungsarmglühen 550–600 °C) → keine Überverfestigung, optimale Maßhaltigkeit
- Endbeschichtung: Schälen/Polieren (Ra ≤ 0,6 µm) oder präzisionskaltgezogen (Ra 0,8–1,2 µm)
- 100% Ultraschallprüfung: EN 10308 Klasse 3 oder kundenspezifisch
Maßhaltigkeit und Oberflächenqualität – Premium vs. Standard
| Merkmal | Standard kaltgezogen | Premium kaltgezogen |
|---|---|---|
| Durchmessertoleranz | h9 – h11 | h7 – h9 (auf Wunsch h6) |
| Rundheit | ≤ IT8/2 | ≤ IT6/2 |
| Geradheit | ≤ 0,5 mm/m | ≤ 0,2 mm/m |
| Oberflächenrauheit Ra | 0,8 – 1,6 µm | 0,4 – 0,8 µm (geschält ≤ 0,6 µm) |
| Entkohlungsschicht | ≤ 0,03 mm | ≤ 0,015 mm (frei) |
| Rissfreiheit (Wirbelstrom) | Stichprobe | 100 % |
Einsatzhärtung – Reproduzierbarkeit bei Premium-Qualität
Durch das homogene, feinkörnige Ausgansgefüge und die chemische Engführung:
- Einhärtbarkeitsschwankung (Eht) < ±0,1 mm (Standard: ±0,15–0,2 mm)
- Randhärte-Streuung < 2 HRC (Standard: 3–4 HRC)
- Kernhärte-Streuung < 30 HV
- Minimales Risiko von Rissen bei hohem C-Potenzial
Wirtschaftlichkeit – Total Cost of Ownership
| Kostenfaktor | Standard | Premium | Einsparpotenzial |
|---|---|---|---|
| Materialpreis | 100 % | 115–125 % | – |
| Ausschuss bei Zerspanung | 2–3 % | < 0,5 % | 1,5–2,5 % |
| Nacharbeit (Schleifen) | Häufig nötig | Selten/entfällt | 30–50 % Zeit |
| Ausschuss nach Einsatzhärten | 1–2 % | < 0,3 % | 0,7–1,7 % |
| Gesamtkosten pro gutem Teil | 100 % | 90–95 % | 5–10 % Einsparung |
Normen und Zertifizierung
| Norm | Anforderung Premium |
|---|---|
| DIN EN 10084 / DIN 1652-3 | Basisnorm erfüllt |
| IATF 16949 / VDA 6.3 | Prozessaudit-fähig |
| EN 10204 | Abnahmeprüfzeugnis 3.1 (Standard), 3.2 (auf Wunsch) |
| Kundenspezifikationen | z. B. VW 50100, DBL 9500, Mercedes-Benz DBL 3420 |
Metall
- DIN 1652-3 20MoCr4 – Kaltgezogener/geschälter Chrom-Molybdän-Stahl für Hochleistungszahnräder und Wellen
- DIN 1652-3 20MoCrS4 – Ferritisch-perlitischer, kaltgezogener Stahl mit verbesserter Zerspanbarkeit
- DIN 1652-3 Güte 20MoCrS4 – Kaltgezogener oder Geschälter Stahl mit Ferrit-Perlit-Struktur für Hochleistungsanwendungen
- DIN 1652-3 Güte 22CrMoS3-5 – Ferritisch-Perlitisch Wärmebehandelt & Kaltgezogen für Hochleistungs-Automobilkomponenten
- DIN 1652-3 Güte 22CrMoS3-5 – Kaltgezogener oder Geschälter Stahl mit Ferrit-Perlit-Struktur für Hochleistungsanwendungen
- DIN 1652-3 Güte 20Cr4 Stahl: Ferritisch-perlitische Struktur, kaltgezogen für hochverschleißfeste Anwendungen
- DIN 1652-3 Güte 20Cr4 Kaltgezogen/Geschält – Ferrit-Perlit-Struktur für Hochverschleiß-Anwendungen
- DIN 1652-3 Güte 20CrS4 Stahl: Kaltgezogen/Geschält & Ferrit-Perlit-Behandelt für Hochverschleiß-Anwendungen
- DIN 1652-3 Güte 20CrS4: Ferritisch-perlitische Behandlung & Kaltziehen für hohe Verschleißbeanspruchung
- DIN 1652-3 Güte 20MnCrS5: Ferritisch-perlitische Struktur und kaltgezogener Zustand