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DIN 1652-3 Werkstoff 16MnCr5: Kaltgezogener/gedrehter, weichgeglühter Stahl für optimale Zerspanbarkeit

Werkstoffbeschreibung und Anwendungsbereiche

Der Einsatzstahl 16MnCr5 (1.7131) in der Lieferbedingung kaltgezogen oder gedreht sowie weichgeglüht (+A) ist die erste Wahl für Bauteile, die vor der Endwärmebehandlung (Einsatzhärten/Vergüten) umfangreich spanend bearbeitet werden. Der weichgeglühte Zustand liefert ein grobperlitisches Gefüge mit minimaler Härte und maximaler Zerspanbarkeit.

Typische Einsatzfälle: Komplexe Getriebeteile, Wellen mit aufwendiger Geometrie, Prototypen, Kleinserien, Reparaturbauteile. Die weichgeglühte Bedingung ermöglicht hohe Spanabtragsraten, lange Werkzeugstandzeiten und gute Oberflächenqualitäten bei der Zerspanung.

Einsatztemperaturbereich (Endbauteil): -25 °C bis +100 °C
Optimale Nenngröße: bis 50 mm Durchmesser (gedreht bis 100+ mm möglich)

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: +A)

EigenschaftTemperaturWertBemerkung
Brinell-Härte (HBW)20 °C207 (typisch)max. ca. 217 HBW
Elastizitätsmodul (E)20 °C212 GPa
Poisson-Zahl (ν)20 °C0,28

Hinweis: Im weichgeglühten Zustand (+A) werden keine Mindestwerte für Zugfestigkeit, Dehngrenze oder Kerbschlagarbeit in der Norm gefordert, da der Werkstoff ausschließlich für die spanende Bearbeitung vor der Endwärmebehandlung geliefert wird.

Physikalische Eigenschaften

Die physikalischen Kenngrößen entsprechen dem Standard-Werkstoff 16MnCr5 (siehe Artikel 1001034715 für vollständige Temperaturabhängigkeit). Wesentliche Werte bei 20 °C:

EigenschaftWert
Dichte7,85 g/cm³
Wärmeleitfähigkeit45,9 W/(m·K)
Spez. Wärmekapazität461 J/(kg·K)
Therm. Diffusivität12,7 mm²/s
Ausdehnungskoeffizient11,5 × 10⁻⁶/K
Elektr. Widerstand2,27 × 10⁻⁷ Ω·m
Schmelzpunkt1382 – 1529 °C
Max. Dauereinsatztemperatur-25 bis 0 °C

Wärmebehandlung

  • Weichglühen (+A): 680 – 720 °C, Ofenabkühlung ≤ 20 K/h bis 550 °C → grobperlitisches Gefüge, Härte typ. 190–207 HBW, max. 217 HBW
  • Einsatzhärten (nach Bearbeitung): 880 – 920 °C, C-Potenzial 0,8–1,0%, Öl-Abschrecken; Anlassen 150 – 200 °C → 58–62 HRC Randhärte
  • Vergüten (Alternative): Härten 850 – 880 °C / Öl; Anlassen 540 – 680 °C → Rm 900–1100 MPa
  • Normalglühen: 870 – 900 °C, Luft (falls vor Weichglühen Gefügebereinigung nötig)

Zerspanbarkeit – Praxisdaten für +A Zustand

Drehen (Hartmetall, beschichtet)

ParameterRichtwert
Schneidgeschwindigkeit vc180 – 280 m/min
Vorschub f0,15 – 0,40 mm/U
Snitttiefe ap0,5 – 3,0 mm
WerkzeugsortenP15–P25 (CVD), P20–P30 (PVD)

Fräsen (Hartmetall, beschichtet)

ParameterRichtwert
Schneidgeschwindigkeit vc150 – 230 m/min
Vorschub pro Zahn fz0,10 – 0,25 mm
Snitttiefe ap0,5 – 2,5 mm

Bohren (HSS-E / VHM)

ParameterRichtwert
Schneidgeschwindigkeit vc (HSS-E)25 – 35 m/min
Schneidgeschwindigkeit vc (VHM)80 – 120 m/min
Vorschub (Ø 10 mm)0,15 – 0,25 mm/U

Kühlschmierung: Emulsion (8–10%) oder Schneidöl für beste Standzeiten und Oberflächen. Trockenbearbeitung bei geringen Schnitttiefen möglich.

Oberflächenausführung und Maßhaltigkeit

AusführungDurchmesserbereichToleranzOberfläche RaAnwendung
Kaltgezogen (+C)6 – 80 mmh9 – h110,8 – 1,6 µmSerienfertigung, gute Maßhaltigkeit
Gedreht (+SH)50 – 200+ mmh10 – h121,6 – 3,2 µmGroße Durchmesser, kleine Losgrößen

Fertigungsablauf – Typische Prozesskette

  1. Wareneingang: 16MnCr5 +A, 100% Sicht- und Maßprüfung, optional Ultraschall
  2. Rohbearbeitung: Drehen/Fräsen im weichen Zustand – hohe Abtragsraten, geringe Werkzeugkosten
  3. Zwischenwärmebehandlung (optional): Spannungsarmglühen 550–600 °C bei hohen Spanvolumen/Verzugsrisiko
  4. Fertigbearbeitung: Feindrehen, Schleifen, Verzahnen – Maßhaltigkeit IT5–IT7 erreichbar
  5. Endwärmebehandlung: Einsatzhärten (Standard) oder Vergüten
  6. Hartfeinbearbeitung: Schleifen, Honen, Läppen der Funktionsflächen

Schweißen und Fügen

Schweißen im weichgeglühten Zustand möglich, aber:

  • CET ≈ 0,35% → Rissgefahr im HAZ
  • Vorwärmen 200–300 °C zwingend
  • Nachwärmebehandlung: Spannungsarmglühen 550–600 °C / 1–2 h
  • Füllwerkstoffe: E 42 2 B (Stabelektrode), G 42 2 M (MAG), W 42 2 (WIG)
  • Empfehlung: Schweißen vor Weichglühen durchführen, dann weichglühen → spannungsfrei, gefügebereinigt

Normen und Vergleichswerkstoffe

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

Entscheidungshilfe: Welche Lieferbedingung für welchen Einsatzfall?

AnforderungEmpfohlener Lieferzustand
Serienfertigung, einfache Geometrie, direkte Einsatzhärtung+FP +C (Artikel 1001034715)
Serienfertigung, hohe Festigkeit im Lieferzustand gewünscht+C (Artikel 1001034716)
Höchste Präzision, reproduzierbare Einsatzhärte, kritische BauteilePremium +FP +C (Artikel 1001034717)
Komplexe Geometrie, viel Spanvolumen, Kleinserie/Prototyp+A (dieser Artikel)
Große Durchmesser > 80 mm, komplexe BearbeitungGedreht +A (dieser Artikel)

Metall

  1. DIN 1652-3 20MoCr4 – Premium kaltgezogener, gedrehter und weichgeglühter Stahl für Hochleistungsanwendungen
  2. DIN 1652-3 Güte 20MoCrS4 – Kaltgezogen, Gedreht & Weichgeglüht für optimale Zerspanbarkeit und Verschleißfestigkeit
  3. DIN 1652-3 Güte 22CrMoS3-5: Kaltgezogener oder gedrehter, weichgeglühter Stahl für hochleistungsfähige Automobil- und Maschinenbauanwendungen
  4. 25CrMo4 Stahl – EN 10277-5 Kaltgezogen, Weichgeglüht, Hohe Festigkeit & Duktilität
  5. EN 10277-5 Güte 25CrMoS4 – Kaltgezogen, Gedreht & Weichgeglühter Hochfester Stahl
  6. DIN 1652-3 Güte 17CrNiMo6: Kaltgezogener, gedrehter & weichgeglühter hochfester Stahl
  7. DIN 1652-3 Güte 20Cr4 Stahl – Kaltgezogen/Gedreht & Weichgeglüht für Hochverschleiß-Einsätze
  8. DIN 1652-3 Güte 20CrS4: Hochverschleißfester, Gut Zerspanbarer Stahl für Automobil- & Maschinenbau
  9. DIN 1652-3 Güte 20MnCrS5: Premium kaltgezogen & gedreht, weichgeglüht für Hochleistungsanwendungen
  10. DIN 1652-3 Werkstoff 15CrNi6: Kaltgezogener/gedrehter und weichgeglühter Stahl für spanende Bearbeitung