EN 10085 31CrMo12 – Hochvergüteter Nitrierstahl für Schwerlastanwendungen

Übersicht

Der Nitrierstahl 31CrMo12 (Werkstoffnummer 1.8515) ist ein legierter Vergütungsstahl, der sich durch hohe Durchhärtbarkeit, gute Zähigkeit und hervorragende Eignung für thermochemische Oberflächenbehandlungen auszeichnet. Er wird im vergüteten Zustand geliefert und eignet sich für Bauteile mit hohen Festigkeitsanforderungen bei gleichzeitig guter Zähigkeit.

Einsatzgebiete

Schwere Maschinenbauteile mit Abmessungen bis 250 mm, die hohen Verschleißbeanspruchungen ausgesetzt sind
Heißdampf-Armaturen (Ventilspindeln) bis 100 mm Durchmesser unter höchsten Drücken
Schleifventile und Frässpindeln
Geschmiedete Konstruktionsteile: vergütet, mechanisch bearbeitet und thermochemisch behandelt (Nitrieren, Nitrokarburieren)

Wirkung der Legierungselemente

Das Legierungselement Chrom wirkt als Nitridbildner. Durch das Nitrieren oder Nitrokarburieren (Einbringen von Stickstoff bzw. Stickstoff und Kohlenstoff in den Randbereich) werden folgende Eigenschaften signifikant verbessert:

Randschichthärte
Verschleißfestigkeit
Ermüdungsfestigkeit
Korrosionsbeständigkeit

Mechanische Eigenschaften (vergüteter Zustand)

Eigenschaft	Temperatur	Wert	Bemerkung
Zugfestigkeit R_m	20 °C	900 – 1200 MPa
Streckgrenze R_p0,2	20 °C	700 – 800 MPa
Bruchdehnung A	20 °C	11 – 12 %
Elastizitätsmodul	-100 °C	217 GPa
Elastizitätsmodul	20 °C	210 – 212 GPa
Elastizitätsmodul	100 °C	205 – 207 GPa
Elastizitätsmodul	200 °C	195 – 199 GPa
Elastizitätsmodul	300 °C	185 – 192 GPa
Elastizitätsmodul	400 °C	184 GPa
Elastizitätsmodul	500 °C	175 GPa
Elastizitätsmodul	600 °C	164 GPa
Querkontraktionszahl	23 °C	0,3	Typisch für Stahl

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Temperatur	Wert
Dichte	20 °C	7,83 – 7,85 g/cm³
Wärmeleitfähigkeit	20 °C	25,7 – 36 W/(m·K)
Wärmeleitfähigkeit	100 °C	27,4 W/(m·K)
Wärmeleitfähigkeit	200 °C	28,5 W/(m·K)
Wärmeleitfähigkeit	300 °C	28,9 W/(m·K)
Wärmeleitfähigkeit	400 °C	28,5 W/(m·K)
Wärmeleitfähigkeit	500 °C	27,7 W/(m·K)
Wärmeleitfähigkeit	600 °C	26,8 W/(m·K)
Spezifische Wärmekapazität	20 °C	440 – 461 J/(kg·K)
Spezifische Wärmekapazität	100 °C	479 J/(kg·K)
Spezifische Wärmekapazität	200 °C	499 J/(kg·K)
Spezifische Wärmekapazität	300 °C	517 J/(kg·K)
Spezifische Wärmekapazität	400 °C	536 J/(kg·K)
Spezifische Wärmekapazität	500 °C	558 J/(kg·K)
Spezifische Wärmekapazität	600 °C	587 J/(kg·K)
Thermische Diffusivität	20 °C	7,1 mm²/s
Thermische Diffusivität	100 °C	7,1 mm²/s
Thermische Diffusivität	200 °C	6,9 mm²/s
Thermische Diffusivität	300 °C	6,6 mm²/s
Thermische Diffusivität	400 °C	6,1 mm²/s
Thermische Diffusivität	500 °C	5,3 mm²/s
Thermische Diffusivität	600 °C	4,5 mm²/s
Wärmeausdehnungskoeffizient	20 °C	1,15·10⁻⁵ 1/K
Wärmeausdehnungskoeffizient	100 °C	1,1 – 1,21·10⁻⁵ 1/K
Wärmeausdehnungskoeffizient	200 °C	1,2 – 1,27·10⁻⁵ 1/K
Wärmeausdehnungskoeffizient	300 °C	1,3 – 1,32·10⁻⁵ 1/K
Wärmeausdehnungskoeffizient	400 °C	1,36 – 1,4·10⁻⁵ 1/K
Wärmeausdehnungskoeffizient	500 °C	1,4·10⁻⁵ 1/K
Wärmeausdehnungskoeffizient	600 °C	1,44·10⁻⁵ 1/K
Elektrischer Widerstand	20 °C	1,8 – 4,05·10⁻⁷ Ω·m
Elektrischer Widerstand	100 °C	4,67·10⁻⁷ Ω·m
Elektrischer Widerstand	200 °C	5,53·10⁻⁷ Ω·m
Elektrischer Widerstand	300 °C	6,5·10⁻⁷ Ω·m
Elektrischer Widerstand	400 °C	7,62·10⁻⁷ Ω·m
Elektrischer Widerstand	500 °C	8,92·10⁻⁷ Ω·m
Elektrischer Widerstand	600 °C	1,03·10⁻⁶ Ω·m

Chemische Zusammensetzung (Gehalt in Masse-%)

Element	Gehalt
Kohlenstoff (C)	0,28 – 0,35
Chrom (Cr)	2,8 – 3,3
Mangan (Mn)	0,4 – 0,7
Molybdän (Mo)	0,3 – 0,5
Nickel (Ni)	≤ 0,3
Phosphor (P)	≤ 0,03
Silizium (Si)	≤ 0,4
Schwefel (S)	≤ 0,03

Wärmebehandlung

Vergüten: Härten bei 850 – 880 °C (Öl oder Luft), Anlassen bei 550 – 650 °C
Nitrieren: 500 – 550 °C, Nitriertiefe 0,3 – 0,6 mm, Oberflächenhärte 800 – 1000 HV
Nitrokarburieren: 550 – 580 °C, Verbundschicht mit verbesserter Korrosionsbeständigkeit

EN 10085 Güte 15CrMoV5-9: Vergüteter Stahl für langlebige Maschinenbauteile DIN 17245 G-X22CrMoV12-1 – Martensitischer Warmarbeitsstahl bis 600 °C

Metall