Stahl-Grundwissen
Stahl ist eine Legierung aus Eisen und Kohlenstoff mit in der Regel weniger als rund 2 % Kohlenstoff. Über Legierungselemente wie Chrom, Molybdän, Nickel oder Vanadium und über die Wärmebehandlung lassen sich Härte, Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit gezielt einstellen. Hier beantworten wir die Fragen, die uns zu Stahl am häufigsten erreichen: ob Stahl magnetisch ist, welche Stahlsorten es gibt, wie man Werkstoffnummern liest, was Härten und Vergüten bedeuten und wie man das Gewicht berechnet.
Ist Stahl magnetisch?
Ja, fast alle Stähle sind magnetisch. Unlegierte und niedriglegierte Stähle, Werkzeugstähle und Schnellarbeitsstähle haben ein ferritisches oder martensitisches Gefüge und werden von einem Magneten angezogen. Deshalb lassen sich Platten aus 1.1730 oder 1.2379 auch auf einer Magnetspannplatte aufspannen.
Die Ausnahme sind austenitische Edelstähle wie 1.4301 oder 1.4404. Sie sind im Lieferzustand praktisch nicht magnetisierbar. Durch Kaltumformung können sie leicht magnetisch werden. Ferritische und martensitische Edelstähle wie 1.4016 oder 1.4112 sind dagegen magnetisch. Warum das so ist, erklären wir ausführlich unter Ist Edelstahl magnetisch?.
Nicht magnetisch sind NE-Metalle wie Aluminium, Kupfer, Messing und Bronze.
| Werkstoff | Magnetisch? | Beispiel |
|---|---|---|
| unlegierter Stahl, Baustahl | ja | 1.0570 (St 52-3) |
| Werkzeugstahl | ja | 1.2379, 1.2312 |
| Vergütungsstahl | ja | 1.7225 (42CrMo4) |
| ferritischer und martensitischer Edelstahl | ja | 1.4016, 1.4112 |
| austenitischer Edelstahl | nein (kaltverformt leicht) | 1.4301, 1.4404 |
| Aluminium, Kupfer, Messing | nein | NE-Metalle |
Stahlsorten im Überblick
Die Norm DIN EN 10020 teilt Stähle nach ihrer chemischen Zusammensetzung in drei Hauptklassen ein: unlegierte Stähle, nichtrostende Stähle (mindestens 10,5 % Chrom, höchstens 1,2 % Kohlenstoff) und andere legierte Stähle. In der Praxis unterscheidet man Stähle eher nach ihrem Einsatz:
| Stahlsorte | Merkmal | Beispiele bei Nagler |
|---|---|---|
| Baustahl | gut schweißbar, für Konstruktionen | 1.0570 |
| Vergütungsstahl | wird gehärtet und angelassen, hohe Zähigkeit | 1.7225 (42CrMo4) |
| Einsatzstahl | kohlenstoffarm, wird an der Oberfläche aufgekohlt und gehärtet | 1.2162 (21MnCr5) |
| Kaltarbeitsstahl | Werkzeugstahl für Einsatztemperaturen bis rund 200 °C | 1.1730, 1.2379 |
| Warmarbeitsstahl | Werkzeugstahl für höhere Einsatztemperaturen | 1.2343 |
| Kunststoffformenstahl | oft vorvergütet, gut polierbar | 1.2312, 1.2083 |
| Schnellarbeitsstahl (HSS) | behält seine Härte auch bei hoher Temperatur | 1.3343 |
| Nichtrostender Stahl | mindestens 10,5 % Chrom | 1.4112 |
Alle Güten als Präzisionsflachstahl finden Sie in der Übersicht Präzisionsflachstahl.
Werkstoffnummern richtig lesen
Die Werkstoffnummer nach DIN EN 10027-2 hat das Format 1.XXYY. Die erste Ziffer 1 steht für Stahl. Die beiden folgenden Ziffern bilden die Stahlgruppennummer und verraten, um welche Art Stahl es sich handelt:
| Stahlgruppe | Bedeutung | Beispiel |
|---|---|---|
| 1.00 bis 1.07 | unlegierte Grund- und Qualitätsstähle | 1.0570 |
| 1.15 bis 1.18 | unlegierte Werkzeugstähle | 1.1730 |
| 1.20 bis 1.28 | legierte Werkzeugstähle | 1.2379, 1.2312 |
| 1.32 bis 1.33 | Schnellarbeitsstähle | 1.3343 |
| 1.35 | Wälzlagerstähle | 1.3505 (100Cr6) |
| 1.40 bis 1.45 | nichtrostende Stähle | 1.4112, 1.4301 |
| 1.50 bis 1.84 | legierte Baustähle, z. B. Vergütungs- und Einsatzstähle | 1.7225 (42CrMo4) |
| 1.85 | Nitrierstähle |
Neben der Werkstoffnummer gibt es den Kurznamen, zum Beispiel 42CrMo4 für 1.7225. Er nennt den Kohlenstoffgehalt (42 = 0,42 %) und die wichtigsten Legierungselemente. Andere Metalle haben eigene Hauptgruppen, zum Beispiel 2 für Kupferwerkstoffe und 3 für Aluminiumwerkstoffe.
Wärmebehandlung: Härten, Vergüten, Nitrieren
Erst die Wärmebehandlung macht aus einem Stahl ein einsatzfähiges Werkzeug oder Bauteil. Die wichtigsten Verfahren im Überblick:
| Verfahren | Was passiert | Ergebnis |
|---|---|---|
| Weichglühen | Erwärmen und langsames Abkühlen | weicher, gut zerspanbarer Zustand für die Bearbeitung |
| Härten | Erwärmen auf Härtetemperatur und schnelles Abkühlen (Abschrecken) | sehr hohe Härte, aber spröde |
| Anlassen | erneutes Erwärmen nach dem Härten | weniger Sprödigkeit, höhere Zähigkeit |
| Vergüten | Härten und anschließendes Anlassen bei höheren Temperaturen | hohe Festigkeit bei guter Zähigkeit |
| Einsatzhärten | Aufkohlen der Randschicht, dann Härten | harte Oberfläche, zäher Kern |
| Nitrieren | Stickstoff diffundiert in die Randschicht, ohne Abschrecken | harte, verschleißfeste Randschicht fast ohne Verzug |
Konkrete Temperaturen hängen vom Werkstoff ab. Ein Beispiel finden Sie bei 42CrMo4 härten und vergüten. Mehr zum Nitrieren und welche Stähle dafür geeignet sind, lesen Sie im Ratgeber Nitrieren.
Gewicht von Stahl und Aluminium berechnen
Das Gewicht ergibt sich aus Volumen mal Dichte. Mit Maßen in Millimetern und der Dichte in g/cm³ gilt:
- Platte und Flachstahl: Gewicht in kg = Länge × Breite × Dicke × Dichte / 1.000.000
- Rundstahl: Gewicht in kg = 3,1416 × Durchmesser² / 4 × Länge × Dichte / 1.000.000
Beispiel: Eine Stahlplatte mit 500 × 300 × 20 mm wiegt 500 × 300 × 20 × 7,85 / 1.000.000 = 23,6 kg. Ein Rundstahl mit Ø 50 mm und 1.000 mm Länge wiegt rund 15,4 kg. Die gleiche Platte aus Aluminium wiegt nur rund 8,1 kg.
| Werkstoff | Dichte in g/cm³ |
|---|---|
| Stahl, unlegiert und niedriglegiert | 7,85 |
| Edelstahl 1.4301 | 7,9 |
| Edelstahl 1.4404 | 8,0 |
| Aluminium (rein) | 2,70 |
| Aluminium EN AW-7075 | 2,80 |
| Messing | ca. 8,5 |
| Kupfer | 8,96 |
| Titan | 4,5 |
| Wolfram | 19,25 |
Richtwerte. Die genaue Dichte hängt von der Legierung ab.
Werkstoff und Zuschnitt bei Nagler
Wir liefern Werkzeugstahl, Präzisionsflachstahl und NE-Metalle ab Lager in Lüdenscheid, auch als Zuschnitt nach Maß ab einem Stück. Wenn Sie unsicher sind, welcher Werkstoff zu Ihrer Anwendung passt, beraten wir Sie gern.
Häufige Fragen
Ist Stahl magnetisch? Ja, fast alle Stähle sind magnetisch, auch Werkzeugstähle und ferritische oder martensitische Edelstähle. Nur austenitische Edelstähle wie 1.4301 oder 1.4404 sind im Lieferzustand praktisch nicht magnetisierbar.
Welche Stahlsorten gibt es? Nach DIN EN 10020 unterscheidet man unlegierte, nichtrostende und andere legierte Stähle. Nach dem Einsatz unterscheidet man unter anderem Baustahl, Vergütungsstahl, Einsatzstahl, Werkzeugstahl (Kaltarbeits-, Warmarbeits- und Schnellarbeitsstahl) und nichtrostenden Stahl.
Was bedeutet die Werkstoffnummer 1.2379? Die 1 steht für Stahl, die Stahlgruppe 23 für einen legierten Werkzeugstahl. 1.2379 ist der Kaltarbeitsstahl X153CrMoV12.
Was ist der Unterschied zwischen Härten und Vergüten? Beim Härten wird der Stahl erwärmt und abgeschreckt, er wird sehr hart, aber spröde. Beim Vergüten folgt auf das Härten ein Anlassen bei höheren Temperaturen. So entsteht eine hohe Festigkeit bei guter Zähigkeit.
Wie schwer ist Stahl? Stahl hat eine Dichte von rund 7,85 g/cm³. Ein Kubikdezimeter Stahl wiegt also rund 7,85 kg, ein Kubikmeter rund 7,85 Tonnen.
Wie viel leichter ist Aluminium als Stahl? Aluminium wiegt mit rund 2,7 g/cm³ nur etwa ein Drittel von Stahl.