DIN 1652-3 21NiCrMo2 – Kaltgezogener, gedrehter und weichgeglühter Vergütungsstahl für verschleißfeste Anwendungen

Überblick

Der Stahl 21NiCrMo2 (Werkstoffnummer 1.6523) ist ein nickel-chrom-molybdän-legierter Vergütungsstahl, der gemäß DIN 1652-3 als kaltgezogener, gedrehter und weichgeglühter Stahl geliefert wird. Er findet Verwendung für verschleißbeanspruchte Bauteile im Fahrzeug- und Maschinenbau mit mittlerer Kerfestigkeit, hoher Zähigkeit und hoher Wechselbeanspruchbarkeit (z. B. Zahnräder, Wellen, Achsen). Der untere Einsatztemperaturbereich reicht bis -60 °C, die optimale Anwendbarkeit liegt bis zu einem Nenndurchmesser von 60 mm.

Chemische Zusammensetzung

Element	Gehalt [%]
Kohlenstoff (C)	0,17 – 0,23
Silizium (Si)	≤ 0,40
Mangan (Mn)	0,65 – 0,95
Phosphor (P)	≤ 0,040
Schwefel (S)	≤ 0,035
Chrom (Cr)	0,40 – 0,70
Molybdän (Mo)	0,15 – 0,25
Nickel (Ni)	0,40 – 0,70

Mechanische Eigenschaften (im weichgeglühten Zustand)

Eigenschaft	Temperatur	Wert
Dichte	20 °C	7,84 g/cm³
Elastizitätsmodul	-100 °C	217 GPa
	20 °C	212 – 212,8 GPa
	100 °C	207 GPa
	200 °C	199 GPa
	300 °C	192 GPa
	400 °C	184 GPa
	500 °C	175 GPa
	600 °C	164 GPa
Brinell-Härte	20 °C	197 HBW
Querkontraktionszahl (Poisson)	20 °C	0,29
Schubmodul	20 °C	82,8 GPa

Thermische Eigenschaften

Eigenschaft	Temperatur	Wert	Bemerkung
Wärmeausdehnungskoeffizient	-100 °C	10,5 × 10⁻⁶ 1/K
	20 °C	11,5 × 10⁻⁶ 1/K
	100 °C	12,1 × 10⁻⁶ 1/K
	200 °C	12,7 × 10⁻⁶ 1/K
	300 °C	13,2 × 10⁻⁶ 1/K
	400 °C	13,6 × 10⁻⁶ 1/K
	500 °C	14,0 × 10⁻⁶ 1/K
	600 °C	14,4 × 10⁻⁶ 1/K
Max. Dauereinsatztemperatur		-60 bis 0 °C
Schmelzpunkt		1382 – 1529 °C	Typisch für Ni-Cr-Mo-Stähle
Spezifische Wärmekapazität	-100 °C	423 J/(kg·K)
	20 °C	461 J/(kg·K)
	100 °C	479 J/(kg·K)
	200 °C	499 J/(kg·K)
	300 °C	517 J/(kg·K)
	400 °C	536 J/(kg·K)
	500 °C	558 J/(kg·K)
	600 °C	587 J/(kg·K)
Wärmeleitfähigkeit	20 °C	46,3 W/(m·K)
	100 °C	47,1 W/(m·K)
	200 °C	46,2 W/(m·K)
	300 °C	44,1 W/(m·K)
	400 °C	41,3 W/(m·K)
	500 °C	38,6 W/(m·K)
	600 °C	35,9 W/(m·K)
Temperaturleitfähigkeit	20 °C	12,8 mm²/s
	100 °C	12,1 mm²/s
	200 °C	11,1 mm²/s
	300 °C	10,0 mm²/s
	400 °C	8,8 mm²/s
	500 °C	7,4 mm²/s
	600 °C	4,7 mm²/s

Elektrische Eigenschaften

Eigenschaft	Temperatur	Wert
Elektrischer Widerstand	20 °C	2,25 × 10⁻⁷ Ω·m
	100 °C	2,72 × 10⁻⁷ Ω·m
	200 °C	3,42 × 10⁻⁷ Ω·m
	300 °C	4,26 × 10⁻⁷ Ω·m
	400 °C	5,26 × 10⁻⁷ Ω·m
	500 °C	6,40 × 10⁻⁷ Ω·m
	600 °C	7,73 × 10⁻⁷ Ω·m

Wärmebehandlung und Anwendungshinweise

Im weichgeglühten Zustand (+A) weist der Stahl eine maximale Härte von ca. 197 HBW auf, was eine gute Zerspanbarkeit gewährleistet. Für den endgültigen Einsatzzustand wird der Stahl vergütet (härten + anlassen), um die geforderte Kerfestigkeit und Zähigkeit zu erreichen. Typische Vergütungstemperaturen: Härten bei 840–870 °C (Öl), Anlassen bei 540–680 °C. Die erreichbare Zugfestigkeit liegt im vergüteten Zustand typischerweise zwischen 900 und 1100 MPa, abhängig vom Querschnitt und den Anlassparametern.

Dank des Nickelanteils behält 21NiCrMo2 auch bei tiefen Temperaturen bis -60 °C eine gute Zähigkeit, was ihn für Anwendungen in kalten Umgebungen geeignet macht. Die Zugabe von Molybdän erhöht die Durchhärtbarkeit und die Warmfestigkeit.

DIN 1652-3 21NiCrMo2: Kaltgezogener Ferrit-Perlit-Stahl für verschleißfeste Anwendungen 21NiCrMoS2 – Automatenstahl mit verbesserter Zerspanbarkeit nach DIN 1652-3

Metall