NM360 vs NM400 – Zusammensetzung, Wärmebehandlung, Eigenschaften und Anwendungen

Einführung

NM360 und NM400 sind zwei kommerziell wichtige abriebfeste (AR) Stähle, die in den Bereichen Bergbau, Erdbewegung, schwere Maschinen und Materialhandling eingesetzt werden. Ingenieure und Beschaffungsfachleute stehen oft vor einem klassischen Auswahlproblem: die Wahl zwischen einer kostengünstigeren, besser formbaren Sorte und einer härteren Sorte, die die Lebensdauer erhöht, aber die Fertigung und das Schweißen komplizieren kann. Typische Entscheidungskontexte umfassen das Abwägen der Lebenszykluskosten (Abrieblebensdauer und Austauschintervalle) gegen die Komplexität der Fertigung (Schweißvorwärmung, Nachbehandlung) und das Anpassen der Zähigkeit an die Schlagbedingungen.

Der Hauptunterschied zwischen NM360 und NM400 ist ihr angestrebtes Härtelevel und die nachgelagerten Auswirkungen dieses Unterschieds. Beide sind hochfeste, niedriglegierte Stähle, die für Abriebfestigkeit ausgelegt sind, aber NM400 wird auf eine höhere Härteklasse als NM360 spezifiziert, was die Legierung, Härtefähigkeit, mechanische Eigenschaften und Fertigungspraktiken beeinflusst. Da die Härte stark mit der Abriebfestigkeit korreliert und die Anforderungen an Schweißen, Formen und Zähigkeit verändert, vergleichen Ingenieure diese beiden häufig, wenn sie die Lebensdauer und Herstellbarkeit von Geräten optimieren.

1. Normen und Bezeichnungen

• Gemeinsame nationale und industrielle Standards, in denen äquivalente Sorten oder Spezifikationen erscheinen:
• Chinesische Standards (NM-Serie): verwendet in inländischen und einigen internationalen Lieferketten (NM360, NM400).
• EN / ISO: Abriebfeste Stähle werden oft nach Härte (z.B. HARDOX-Äquivalente) und nicht nach direkten Eins-zu-eins-Bezeichnungen spezifiziert.
• JIS und andere nationale Standards: ähnlicher Ansatz, oft nach nominaler Härte referenziert.

• ASTM/ASME: keine direkte normative ASTM-Bezeichnung für NM360/NM400; AR (abriebfeste) Stähle werden oft nach proprietären oder Lieferantenstandards geliefert oder nach Härte und chemischen Anforderungen referenziert.

• Materialklassifizierung:

• Sowohl NM360 als auch NM400 sind niedriglegierte, hochfeste abriebfeste Stähle (nicht rostfrei, keine Werkzeugstähle). Sie werden typischerweise als HSLA (hochfeste niedriglegierte) Typen betrachtet, die darauf ausgelegt sind, eine abriebfeste Mikrostruktur durch kontrollierte Chemie und Verarbeitung zu liefern.

Hinweis: Die genauen chemischen und mechanischen Grenzen für NM-Grade können je nach Hersteller und nationaler Spezifikation variieren; immer mit dem Werkszertifikat (MTC) bestätigen.

2. Chemische Zusammensetzung und Legierungsstrategie

Element	NM360 (typisch / qualitativ)	NM400 (typisch / qualitativ)	Kommentar
C (Kohlenstoff)	Moderat (niedriger als NM400)	Moderat–höher (um höhere Härte zu unterstützen)	Höherer C erhöht die Härte und Härtefähigkeit, verringert jedoch die Schweißbarkeit und Zähigkeit.
Mn (Mangan)	Moderat	Moderat–leicht höher	Mn erhöht die Härtefähigkeit und Festigkeit; auch vorteilhaft für die Entgasung.
Si (Silizium)	Niedrig–moderat	Niedrig–moderat	Si ist ein Entgasungsmittel und kann leicht verstärken, aber zu viel beeinträchtigt die Zähigkeit.
P (Phosphor)	Spuren / kontrolliert niedrig	Spuren / kontrolliert niedrig	Wird niedrig gehalten, um Zähigkeit und Schweißbarkeit zu erhalten.
S (Schwefel)	Spuren / kontrolliert niedrig	Spuren / kontrolliert niedrig	Wird niedrig gehalten; Sulfide schädigen Zähigkeit und Schweißbarkeit.
Cr (Chrom)	Oft in kleinen Mengen vorhanden	Oft in ähnlichen oder leicht höheren Mengen vorhanden	Kleine Cr-Zugaben verbessern die Härtefähigkeit und Abriebfestigkeit.
Ni (Nickel)	Selten / Spuren	Selten / Spuren	Ni erhöht die Zähigkeit bei niedrigen Temperaturen, wenn verwendet.
Mo (Molybdän)	Spuren bis niedrig	Spuren bis niedrig	Mo erhöht die Härtefähigkeit und die Festigkeit bei hohen Temperaturen; wird sparsam verwendet.
V, Nb, Ti (Mikrolegierung)	Kann in Mikrolegierungsniveaus vorhanden sein	Kann vorhanden sein; manchmal leicht höher	Mikrolegierung verfeinert das Korn und erhöht die Festigkeit/Zähigkeit ohne große C-Erhöhungen.
B (Bor)	Spuren (wenn verwendet)	Spuren (wenn verwendet)	Kleine B-Zugaben erhöhen die Härtefähigkeit stark auf ppm-Niveau.
N (Stickstoff)	Kontrolliert niedrig	Kontrolliert niedrig	Stickstoffwerte werden kontrolliert, oft stabilisiert durch Ti/Nb, wenn nötig.

Erklärender Hinweis: Lieferanten variieren die genauen Chemien, um eine Zielhärte (Brinell) zu erreichen und die gewünschte Zähigkeit zu erzielen. NM400 enthält typischerweise Anpassungen (leicht höherer Kohlenstoff und/oder Mikrolegierung und kontrollierte Legierungselemente), um eine härtere, zähere martensitische oder bainitische Oberfläche nach Walzen/Wärmebehandlung zu erzeugen.

Wie sich die Legierung auf die Leistung auswirkt: - Kohlenstoff und Legierungselemente (Cr, Mo, Mn, B) erhöhen die Härtefähigkeit und potenzielle Härte, was die abriebfeste Verschleißfestigkeit verbessert. - Mikrolegierung (V, Nb, Ti) verfeinert das Korn und unterstützt ein Gleichgewicht zwischen Festigkeit und Zähigkeit. - Übermäßiger Kohlenstoff oder Härtefähigkeit kann das Risiko von sprödem Verhalten erhöhen und Schweißbarkeitseinschränkungen schaffen (Anforderung an Vorwärmung/Interpasskontrolle, PWHT in dicken Abschnitten).

3. Mikrostruktur und Reaktion auf Wärmebehandlung

• Typische Mikrostrukturen:
• Warmgewalzte und normalisierte NM360: eine Mischung aus vergütetem Martensit, Bainit und etwas Ferrit – ausgelegt, um eine Kombination aus Härte und Zähigkeit zu bieten.

• Warmgewalzte und normalisierte NM400: höherer Anteil an martensitischer/bainitischer Mikrostruktur und feineren Körnern aufgrund erhöhter Härtefähigkeit und thermo-mechanischer Kontrolle, was zu höherer Härte führt.

• Wärmebehandlungs- und Verarbeitungswege:

• Normalisieren: erhöht die Zähigkeit und homogenisiert die Mikrostruktur; beide Sorten reagieren gut auf das Normalisieren, um Restspannungen zu reduzieren und die Zähigkeit zu verbessern.
• Härten und Anlassen: wird selektiv für Teile verwendet, die höhere Oberflächenhärte erfordern; einfaches Abschrecken in dickeren Platten ist durch Rissrisiko begrenzt – NM400-Formulierungen sind oft so abgestimmt, dass sie die Zielhärte durch Walzen und kontrollierte Abkühlung erreichen, anstatt durch aggressive Nachwärmebehandlung.
• Thermo-mechanisch kontrollierte Verarbeitung (TMCP): wird häufig verwendet, um die gewünschte Kombination aus Härte und Zähigkeit in der Plattenproduktion für sowohl NM360 als auch NM400 zu erzeugen. TMCP ermöglicht einen niedrigeren Kohlenstoffgehalt für eine gegebene Härte, was die Schweißbarkeit und Zähigkeit verbessert.

Verarbeitungsauswirkungen: - Die höhere Härtefähigkeit von NM400 macht es empfindlicher gegenüber Abkühlraten; schnellere Abkühlung kann härteren Martensit bilden, der ein Anlassen erfordert, um die Zähigkeit anzupassen. - Der niedrigere Kohlenstoffgehalt von NM360 kann das Schweißen und Formen erleichtern, bietet jedoch möglicherweise eine kürzere Abrieblebensdauer unter denselben Bedingungen.

4. Mechanische Eigenschaften

Eigenschaft	NM360 (typische Angabe)	NM400 (typische Angabe)
Brinell-Härte (HBW)	Nominal ~360 (Zielklasse)	Nominal ~400 (Zielklasse)
Zugfestigkeit	Hoch, aber allgemein niedriger als NM400	Höher als NM360 (spiegelt höhere Härte/Härtefähigkeit wider)
Streckgrenze	Hoch	Höher als NM360
Elongation	Moderat — angemessene Duktilität für AR-Platten	Leicht niedriger als NM360 (höhere Härte trade-off Duktilität)
Schlagzähigkeit	Entwickelt, um angemessene Zähigkeit zu erhalten; variabel je nach Anbieter	Kann gut sein, wenn TMCP und Mikrolegierung optimiert sind, kann jedoch unter bestimmten Bedingungen niedriger als NM360 sein

Interpretation: - NM400 ist im Allgemeinen die stärkere und härtere Platte; sie bietet typischerweise eine überlegene abriebfeste Verschleißfestigkeit aufgrund der erhöhten Härte. - NM360 neigt dazu, duktiler zu sein und kann im Vergleich zu NM400 eine bessere Formbarkeit und einfachere Schweißbarkeit aufweisen. - Tatsächliche Zug-, Streck- und Schlagwerte hängen von der Plattendicke, der Wärmebehandlung und der spezifischen Chemie des Anbieters ab; immer mit den Prüfzeugnissen der Walzwerke und den Materialzertifikaten überprüfen.

5. Schweißbarkeit

Die Schweißbarkeit hängt von der chemischen Zusammensetzung (hauptsächlich Kohlenstoff und äquivalente Parameter) sowie von der Dicke des Bauteils und den erwarteten thermischen Zyklen ab. Zwei gängige empirische Indikatoren:

• IIW-Kohlenstoffäquivalent: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$

• Internationales Pcm (konservativer für PWHT-Überlegungen): $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Qualitative Interpretation: - Höhere $CE_{IIW}$ oder $P_{cm}$ Werte deuten auf eine größere Neigung hin, im wärmebeeinflussten Bereich (HAZ) harten Martensit zu bilden und somit ein höheres Risiko für Kaltverzug zu haben – was Vorwärmung, kontrollierte Interpass-Temperatur und möglicherweise PWHT erfordert. - Da NM400 typischerweise auf höhere Härte und höhere Härtefähigkeit abzielt, ist sein Kohlenstoffäquivalent oft leicht höher als das von NM360; daher kann NM400 schwieriger zu schweißen sein, insbesondere in dickeren Abschnitten. - Praktische Hinweise: - Verwenden Sie wasserstoffarme Verbrauchsmaterialien, angemessene Vorwärmung und kontrollierte Interpass-Temperaturen für beide Sorten, wenn die Dicken signifikant sind. - Führen Sie für kritische Baugruppen eine Schweißverfahrensqualifikation (WPQR) und mechanische Prüfungen nach dem Schweißen (z.B. HAZ-Zähigkeit) durch. - Wählen Sie, wo möglich, NM-Grade mit optimierten niedriglegierten Chemien und Mikrolegierungen, um die Schweißkomplexität zu reduzieren.

6. Korrosion und Oberflächenschutz

• Diese NM-Grade sind nicht rostfrei; die Korrosionsbeständigkeit ist typisch für milde, niedriglegierte Stähle. Korrosionsschutzstrategien umfassen:
• Beschichtungs-/Lackierungssysteme (Epoxid, Polyurethan) für atmosphärischen Schutz.
• Feuerverzinkung wird manchmal für den Schutz vor atmosphärischer Korrosion verwendet, aber das Verzinken dicker AR-Platten kann nicht trivial sein; berücksichtigen Sie den Oberflächenzustand und die Maßtoleranzen.

• Metallurgische Oberflächenhärtung oder Überlagerungsschweißen (z.B. Schweißbeschichtung) sowohl für Abrieb als auch für Korrosion in bestimmten Einsatzumgebungen.

• PREN (Pitting-Widerstandsäquivalentzahl) ist spezifisch für rostfreie Legierungen und nicht auf NM360/NM400 anwendbar. Für rostfreie Legierungen ist der Index: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ Verwenden Sie PREN nur bei der Bewertung rostfreier Materialien; NM-Grade werden separat auf Abrieb und Korrosion bewertet.

7. Fertigung, Bearbeitbarkeit und Formbarkeit

• Schneiden:
• Beide Sorten können plasma-, oxy-fuel- oder laser-cut sein; die höhere Härte von NM400 kann den Werkzeugverschleiß erhöhen und langsamere Schneidparameter erfordern.
• Formen und Biegen:
• NM360 bietet bessere Kaltformbarkeit und Biegbarkeit; NM400 erfordert größere Biegeradien und benötigt möglicherweise spezielle Werkzeuge oder Erwärmung für enge Biegungen.
• Bearbeitbarkeit:
• Die höhere Härte in NM400 verringert die Bearbeitbarkeit; erwarten Sie schnelleren Werkzeugverschleiß und möglicherweise niedrigere Vorschubgeschwindigkeiten oder Anforderungen an Hartmetallwerkzeuge.
• Oberflächenveredelung:
• Schleifen, Strahlen und Oberflächenbearbeitung sind gängig; NM400 erfordert in der Regel aggressivere oder haltbarere Schleifmittel.

Praktischer Tipp: Führen Sie beim Formen oder Biegen Musterproben durch und berücksichtigen Sie Rückfederung und die Möglichkeit von Rissen – insbesondere bei NM400, wo lokalisierte harte Zonen Risse initiieren können.

8. Typische Anwendungen

NM360 — Typische Anwendungen	NM400 — Typische Anwendungen
Eimerkanten, Auskleidungen mit moderater Abrieblast und hohem Formungsbedarf	Hochverschleißfeste Auskleidungen, Brechbacken, Rutschen, wo maximale Abriebfestigkeit erforderlich ist
Förderband-Schaber, Siebe mit moderatem Aufprall	Schwere Muldenkipper-Körper, hochabriebfeste Schneidkanten
Verschleißplatten, bei denen einfacheres Schweißen/Formen priorisiert wird	Ersatzverschleißteile, bei denen die Maximierung der Abrieblebensdauer die Fertigungskomplexität ausgleicht
Sekundäre Verschleißoberflächen, bei denen moderate Kosten entscheidend sind	Erstklassige Verschleißoberflächen im primären Brechen und schweren Bergbau

Auswahlbegründung: - Wählen Sie NM360, wenn Formbarkeit, Schweißfreundlichkeit oder marginale Kostenvorteile wichtig sind und wenn das Abriebregime weniger schwerwiegend oder schlagdominant ist, anstatt gleitenden Abrieb.

Wählen Sie NM400, wenn abrasiver Verschleiß dominiert und die verlängerte Lebensdauer im Einsatz durch höhere Härte die höheren Beschaffungs- und Fertigungskosten rechtfertigt.

9. Kosten und Verfügbarkeit

• Relativer Preis: NM400 ist typischerweise teurer pro Tonne als NM360 aufgrund strengerer Chemiekontrolle, Verarbeitung zu höherer Härte und potenzieller Prämie für nachgewiesene Verschleißleistung.
• Verfügbarkeit: Beide Sorten sind weit verbreitet von Plattenmühlen und spezialisierten Metallvertriebspartnern erhältlich. Die Verfügbarkeit nach Dicke, Breite und Plattenoberfläche kann regional variieren – NM360 ist möglicherweise in breiteren Produktvarianten für Formungsanwendungen besser verfügbar, während NM400 häufig in Standardplattengrößen und -dicken für stark beanspruchte Teile vorrätig ist.
• Produktform: Platten, gefertigte Auskleidungen und bearbeitete Gussersatzteile sind gängige Lieferformen. Lieferzeiten und MOQ (Mindestbestellmengen) hängen vom Hersteller und der Marktnachfrage ab.

10. Zusammenfassung und Empfehlung

Attribut	NM360	NM400
Schweißbarkeit	Besser (einfacher)	Anspruchsvoller (höhere Vorwärmung/Kontrolle)
Festigkeits-Zähigkeits-Balance	Gute Duktilität und akzeptable Zähigkeit	Höhere Härte und Festigkeit; Zähigkeit hängt von der Verarbeitung ab
Kosten	Niedriger (typischerweise)	Höher (typischerweise)

Wählen Sie NM360, wenn: - Ihre Anwendung einfacheres Formen oder einfacheres Schweißen erfordert (niedrigere Fertigungskosten). - Abriebbedingungen moderat oder schlagdominant sind, wo Duktilität und Zähigkeit Schäden mildern. - Lebenszykluskostenmodelle zeigen, dass Austauschintervalle unter NM360 akzeptabel sind.

Wählen Sie NM400, wenn: - Abrasiver Verschleiß der primäre Ausfallmodus ist und die Maximierung der Lebensdauer im Einsatz entscheidend ist. - Sie strengere Schweiß- und Formkontrollen akzeptieren können und höhere Vorabkosten für reduzierte Ausfallzeiten und Teileaustausch akzeptieren. - Entwurfsbeschränkungen größere Biegeradien oder alternative Fertigungsstrategien (z.B. Verwendung von geschraubten Auskleidungen anstelle von Formen) zulassen.

Letzter Hinweis: NM360 und NM400 sollten nach einer standortspezifischen Bewertung der Verschleißmechanismen (gleitender Abrieb, Auskratzen, Aufprall), der Bauteilgeometrie und der Fertigungskapazitäten ausgewählt werden. Fordern Sie immer das Prüfzeugnis der Walzwerke (chemische und mechanische Werte) an und qualifizieren Sie, wenn möglich, Schweißverfahren und überprüfen Sie die HAZ-Zähigkeit für die genaue Plattencharge.