DIN 1652-3 16MnCrS5: Kaltgezogen & ferritisch-perlitisch – Optimale Basis für Einsatzhärtung

16MnCrS5 (1.7139) – Gefügezustand, Zerspanbarkeit & Wärmebehandlungspraxis

Der Chrom-Mangan-Einsatzstahl 16MnCrS5 wird im kaltgezogenen, weichgeglühten Zustand (+A) mit einem ferritisch-perlitischen Gefüge geliefert. Diese Mikrostruktur ist die ideale Ausgangsbasis für die nachfolgende Einsatzhärtung: Sie gewährleistet gleichmäßige Kohlenstoffdiffusion, minimiert Verzug und liefert nach dem Abschrecken eine feinmartensitische Randzone bei zähem Kern.

Warum ferritisch-perlitisch?

Gleichmäßige Diffusion: Ferrit und Perlit bieten definierte Diffusionswege für Kohlenstoff.
Geringe Verzugsneigung: Kein grobes Perlit- oder Bainit-Gefüge, das zu inhomogener Härte führt.
Gute Umformbarkeit: Für Kaltfließpressen, Walzprofilieren oder Biegen vor der Härtung.
Reproduzierbare Härte: Streuung der Einsatzhärte < ± 2 HRC bei Einhaltung der Prozessparameter.

Mikrostruktur im Detail (Zustand +A)

Parameter	Typischer Wert	Bewertung
Ferrit-Anteil	55–65 %	Weich, duktil
Perlit-Anteil	35–45 %	Fest, verschleißbeständig
Korngröße (Ferrit)	ASTM 6–8 (ca. 20–30 µm)	Feinkörnig
Interlamellarer Abstand (Perlit)	0,2–0,3 µm	Feinperlitisch
Mangansulfide (Typ II/III)	Fein verteilt, < 5 µm	Spänebrecher

Mechanische Kennwerte (Zustand +A, Nennmaß ≤ 50 mm)

Kennwert	Wert	Einheit
Zugfestigkeit R_m	600–750	MPa
Dehngrenze R_p0,2	380–450	MPa
Bruchdehnung A₅	12–18	%
Einschnürung Z	45–55	%
Brinell-Härte HBW	140–187	–
Kerbschlagarbeit KV (20 °C)	≥ 25	J
Elastizitätsmodul E	212	GPa
Querkontraktionszahl ν	0,28	–

Wärmebehandlungszyklus für Einsatzhärtung (Standard)

Vorglühen (optional): 650 °C / 1 h / Ofenabkühlung – nur bei stark kaltverformten Stäben (> 20 % Umformung).
Aufkohlen: 900 ± 10 °C, t = 2–6 h (je nach gewünschter Eindringtiefe Eht 0,5–1,5 mm), Cp = 0,9–1,1 % C.
Direktabschrecken: Aus Aufkohltemperatur in Öl (60–80 °C) → Martensitbildung in der Randzone.
Anlassen: 180 ± 20 °C, 2 h → Spannungsabbau, Zähigkeitseinstellung.
Ergebnis: Randhärte 58–63 HRC, Kerndruckspannungen, Kernfestigkeit 800–1000 MPa.

Alternative: Induktivhärten (für wellenförmige Belastung)

Aufheizen: Induktor, 850–950 °C (Oberfläche), tiefe Eindringung 2–4 mm
Abschrecken: Polymer-Emulsion oder Wasser-Luft-Nebel
Anlassen: 150–180 °C, 1 h
Vorteil: Keine Ofenzeit, lokale Härtung, geringe Verzug

Temperaturbeanspruchung im Betrieb

Temperatur	Zulässige Dauerbeanspruchung	Bemerkung
–25 °C bis 0 °C	Voll belastbar	Untere Einsatztemperatur
20 °C bis 200 °C	Voll belastbar	Normalbereich
200 °C bis 300 °C	Eingeschränkt	Abnahme der Kerndauerfestigkeit
> 300 °C	Nicht empfohlen	Aufkohlung diffundiert aus, Härteverlust

Qualitätsprüfung & Zertifizierung

Abnahmeprüfzeugnis 3.1 nach EN 10204 (Standard)
Zerstörungsfreie Prüfung: Wirbelstrom (Oberfläche), Ultraschall (Volumen) nach EN 10277-4
Gefügeprüfung: Ferrit-Perlit-Anteil, Korngröße, Entkohlungstiefe (≤ 0,05 mm)
Maßprüfung: Durchmesser, Rundheit, Geradheit (≤ 0,5 mm/m)

Wirtschaftlichkeit & Beschaffung

Durch den Schwefelzusatz ist 16MnCrS5 ca. 5–8 % teurer als 16MnCr5 (1.7131), spart jedoch 20–30 % Zerspanzeit. Bei Losgrößen > 500 Stk. amortisiert sich der Mehrpreis bereits in der Fertigung. Lieferbar als Stäbe (3–6 m), Ringe (geschmiedet) oder vorkonfektionierte Zuschnitte.

DIN 1652-3 16MnCrS5 kaltgezogen – Hohe Festigkeit & Präzision für Wellen & Zahnräder DIN 1652-3 16MnCrS5 – Kaltgezogen, gedreht, weichgeglüht für Automobil-Getriebe & Lenkung

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