DIN 1652-3 16MnCrS5: Ferritisch-perlitischer Aufbau & kaltgezogen für höchste Festigkeit

Werkstoff 16MnCrS5 (1.7139) – Einsatzgehärteter Stahl für anspruchsvolle Maschinenbauteile

Der Einsatzstahl 16MnCrS5 (Werkstoffnummer 1.7139) nach DIN 1652-3 ist ein klassischer Chrom-Mangan-Stahl mit Schwefelzusatz zur verbesserten Zerspanbarkeit. Er eignet sich ideal für größere Bauteile, die eine hohe Kernfestigkeit bei guter Verschleißfestigkeit der Randschicht erfordern.

Typische Anwendungen

Zahnräder und Getriebewellen im Fahrzeug- und Maschinenbau
Lenkungsteile (z. B. Lenkspindeln, Zahnstangen)
Wellen, Bolzen, Nockenwellen mit höheren Kernfestigkeitsanforderungen
Bauteile mit Nennmaß bis 50 mm für optimale Härteeindringtiefe

Einsatztemperaturbereich: –25 °C bis +200 °C (kurzzeitig höher). Die beste Härteverteilung wird bei Durchmessern ≤ 50 mm erreicht.

Chemische Zusammensetzung (Gehalt in Masse-%)

Element	Min	Max
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)	0,020	0,035

Der Schwefel bildet Mangansulfide, die als Spänebrecher wirken und die Zerspanbarkeit deutlich verbessern.

Wärmebehandlung & Gefüge

Im kaltgezogenen, weichgeglühten Zustand (Bezeichnung +C bzw. +A) liegt ein ferritisch-perlitisches Gefüge vor. Dies gewährleistet gute Umformbarkeit bei der Warm- und Kaltumformung sowie eine gleichmäßige Struktur für die spätere Einsatzhärtung.

Weichglühen: 680–720 °C, langsame Abkühlung → HB 140–187
Einsatzhärten: 880–920 °C (Aufkohlen), Abschrecken, Anlassen 150–200 °C
Randschichthärte nach Einsatzhärtung: 58–63 HRC
Kernfestigkeit nach Vergüten: 800–1100 MPa (je nach Abmessung)

Mechanische Eigenschaften (kaltgezogen, weichgeglüht, +A)

Kennwert	Wert	Bemerkung
Zugfestigkeit R_m	720–820 MPa	Bei Nennmaß ≤ 16 mm
Dehngrenze R_p0,2	≥ 450 MPa
Bruchdehnung A	≥ 10 %
Kerbschlagzähigkeit (ISO-V)	≥ 15 J	Bei +20 °C
Brinell-Härte HBW	140–287	Streubereich je nach Ziehgrad
Elastizitätsmodul E	212 GPa	Bei 20 °C
Querkontraktionszahl ν	0,28	Bei 20 °C

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Wert	Temperatur
Dichte	7,85 g/cm³	20 °C
Wärmeleitfähigkeit λ	45,9 W/(m·K)	20 °C
Spez. Wärmekapazität c_p	461 J/(kg·K)	20 °C
Wärmeausdehnungskoeff. α	11,5 × 10⁻⁶ K⁻¹	20–100 °C
Elektr. Widerstand ρ	0,227 µΩ·m	20 °C
Schmelzpunkt	1382–1529 °C	–

Temperaturabhängigkeit des Elastizitätsmoduls

Temperatur (°C)	E-Modul (GPa)
–100	217
20	212
100	207
200	199
300	192
400	184
500	175
600	164

Vergleichbare Werkstoffe

EN 10084: 16MnCr5 (1.7131) – ohne Schwefel, etwas schlechter zerspanbar
AISI/SAE: 5115 (ähnlich, aber niedrigerer Mn-Gehalt)
JIS: SCr415H

Hinweise für Konstruktion & Fertigung

Für Bauteile > 50 mm Nennmaß wird 16MnCr5 (1.7131) oder ein legierterer Stahl (z. B. 20MnCr5) empfohlen, um Kernfestigkeit zu sichern.
Schweißen nur mit Vorwärmen (200–300 °C) und geeignetem Füllstoff (z. B. E 89 18 M nach EN ISO 2560) möglich; nach dem Schweißen spannungsarm glühen.
Die Schwefelzugabe verbessert die Zerspanbarkeit (Drehen, Fräsen) um ca. 20–30 % gegenüber 16MnCr5.

DIN 1652-3 Werkstoff 16MnCr5: Kaltgezogener/gedrehter, weichgeglühter Stahl für optimale Zerspanbarkeit DIN 1652-3 16MnCrS5 kaltgezogen – Hohe Festigkeit & Präzision für Wellen & Zahnräder

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