NM400 vs HARDOX400 – Zusammensetzung, Wärmebehandlung, Eigenschaften und Anwendungen

Einführung

Ingenieure, Einkaufsleiter und Produktionsplaner stehen regelmäßig vor der Wahl zwischen handelsüblichen verschleißfesten Stählen, wenn sie Komponenten entwerfen, die Abrieb, Schlag und zyklischer Belastung ausgesetzt sind. Das Auswahldilemma dreht sich oft um Abwägungen wie garantierte mechanische Leistung versus Preis und lokale Verfügbarkeit oder Schweißbarkeit und Fertigungseffizienz versus langfristige Verschleißlebensdauer.

NM400 und HARDOX400 erscheinen in vielen Angeboten nebeneinander, da sie dasselbe Einsatzspektrum anvisieren: verschleißfeste Platten mit einer nominalen Härteklasse von "400". Der wesentliche praktische Unterschied liegt in der Herkunft und dem Liefermodell: HARDOX400 ist ein proprietäres, streng spezifiziertes Produkt eines globalen Anbieters mit definiertem Prozesskontroll und dokumentierten mechanischen Garantien; NM400 ist eine weit verbreitete (nicht proprietäre) verschleißfeste Sorte, die von mehreren Walzwerken mit größerer Variabilität in Chemie und Verarbeitung geliefert wird. Dieser Unterschied führt zu Abweichungen in garantierten Eigenschaften, empfohlenen Fertigungsverfahren und Preisen.

1. Normen und Bezeichnungen

• HARDOX400: Proprietäre Verschleißplatte von SSAB (häufig unter dem Herstellernamen und der nominalen Härteklasse referenziert). Klassifiziert als vergütete verschleißfeste Platte (HSLA-Typ, hohe Härte).
• NM400: Generische verschleißfeste Sorte (NM = "Verschleiß"-Bezeichnung in einigen nationalen Normen). Typischerweise unter nationalen Normen/Spezifikationen von regionalen Walzwerken geliefert; oft als hochfeste Verschleißplatte (HSLA-Typ) betrachtet.
• Andere relevante Normen, in denen äquivalente oder ähnliche Materialien erscheinen: EN (europäisch), JIS (japanisch), ASTM/ASME (US), GB (chinesische nationale Norm) — beachten Sie, dass eine direkte Eins-zu-eins-Entsprechung aufgrund von Unterschieden in garantierten mechanischen Eigenschaften, Prüfungen und Wärmebehandlungspraktiken nicht automatisch gegeben ist.
• Materialtyp: Beide sind nicht rostfrei, niedriglegierte, vergütete Verschleißstähle (HSLA-ähnlich in der Anwendung).

2. Chemische Zusammensetzung und Legierungsstrategie

Tabelle: qualitative Präsenz gängiger Legierungselemente

Element	HARDOX400 (typische Strategie)	NM400 (typische Strategie)
C	Niedrig–moderat (kontrolliert für Zähigkeit und Schweißbarkeit)
Mn	Niedrig–moderat (für Härtbarkeit und Zugfestigkeit)
Si	Niedrig (Entgasung; beeinflusst die Festigkeit)
P	Spuren/kontrolliert (niedrig gehalten für Zähigkeit)
S	Spuren/kontrolliert (niedrig gehalten für Bearbeitbarkeit/Zähigkeit)
Cr	Niedrig (kann in kleinen Mengen vorhanden sein, um Härtbarkeit/Verschleiß zu unterstützen)
Ni	Niedrig/Spuren (gelegentlich verwendet, um die Zähigkeit zu erhöhen)
Mo	Spuren/niedrig (um Härtbarkeit und Vergütungsbeständigkeit zu erhöhen)
V	Spuren (Mikrolegerung zur Verfeinerung des Gefüges)
Nb	Spuren (Mikrolegerung zur Stabilisierung der Austenitkorngröße)
Ti	Spuren (Entgasung, Kornkontrolle)
B	Sehr niedrig/Spuren (wenn verwendet, verbessert die Härtbarkeit auf ppm-Niveau)
N	Spuren (kontrolliert; beeinflusst Einschlüsse, Zähigkeit)

Hinweise: - Die genaue Chemie variiert je nach Hersteller und Spezifikation. Proprietäre Produkte halten typischerweise engere Grenzen und Konsistenz von Walzwerk zu Walzwerk. - Legierungsphilosophie: Beide Sorten verwenden niedriges Kohlenstoff mit Mikrolegerung und kleinen Zusätzen von Cr/Mo/Ni, um eine martensitische oder vergütete martensitische Matrix nach der Vergütungsbehandlung zu erreichen, während die Schweißbarkeit und Zähigkeit akzeptabel bleiben. Die Zusammensetzungen von NM400 sind im Allgemeinen ähnlich, können jedoch je nach Anbieter breitere Bereiche aufweisen.

Wie sich die Legierung auf die Eigenschaften auswirkt: - Kohlenstoff und Mn erhöhen die Härtbarkeit und Festigkeit, erhöhen jedoch die Anfälligkeit für Kaltverzug und verringern die Schweißbarkeit, wenn sie nicht kontrolliert werden. - Mikrolegerungselemente (V, Nb, Ti) verfeinern die Korngröße und verbessern die Zähigkeit, ohne große Erhöhungen des Kohlenstoffäquivalents. - Cr, Mo und Ni in niedrigen Mengen erhöhen die Härtbarkeit und Vergütungsbeständigkeit, was die Verschleißlebensdauer bei erhöhten Spannungen verbessert.

3. Mikrostruktur und Reaktion auf Wärmebehandlung

• Typische Mikrostruktur: Beide Sorten werden hergestellt, um eine überwiegend martensitische oder vergütete martensitische Mikrostruktur im Plattenkörper zu erzeugen. Die Mikrostruktur wird durch kontrolliertes Abschrecken von der Austenitisierungstemperatur und anschließendes Vergüten erreicht, um Härte und Zähigkeit auszubalancieren.
• HARDOX400: Wird unter Verwendung streng kontrollierter Abschreck- und Vergütungszyklen und in einigen Produktfamilien durch thermo-mechanisches Walzen gefolgt von Abschrecken hergestellt. Das Ergebnis ist ein feinkörniges, gleichmäßig vergütetes Martensit mit vorhersehbaren Übergangseigenschaften durch die Plattendicke.
• NM400: Wird oft von lokalen Walzwerken mit Abschreck- und Vergütungs- oder beschleunigter Kühlung produziert; die Mikrostruktur kann ähnlich sein, kann jedoch je nach Prozesskontrolle eine größere Variabilität in der Korngröße oder im zurückgehaltenen Austenit aufweisen.
• Reaktion auf thermische Verarbeitung:
• Normalisieren verfeinert die Korngröße und kann die Zähigkeit verbessern, produziert jedoch typischerweise nicht die gleiche Härteklasse wie eine ordnungsgemäße Abschreck- und Vergütungssequenz.
• Abschrecken und Vergüten: Erhöht Härte und Festigkeit; die Vergütungstemperatur steuert das endgültige Zähigkeits-/Härtegleichgewicht — höhere Vergütungstemperatur reduziert die Härte und erhöht die Zähigkeit.
• Thermo-mechanisch kontrollierte Verarbeitung (TMCP): Verbessert die Zähigkeit bei gegebener Härte, indem günstige Korn- und Versetzungsstrukturen erzeugt werden; wird häufig für hochwertige proprietäre Verschleißplatten verwendet.

4. Mechanische Eigenschaften

Tabelle: vergleichende mechanische Eigenschaftsdeskriptoren

Eigenschaft	HARDOX400	NM400
Zugfestigkeit	Hoch und eng garantiert; konsistent über Wärmechargen
Streckgrenze	Hoch; Hersteller gibt oft Mindestwerte für Plattendicke an
Dehnung	Moderat; erhaltene Duktilität zur Vermeidung von sprödem Bruch
Schlagzähigkeit	Allgemein besser kontrolliert, mit dokumentierten Charpy-Werten bei angegebenen Temperaturen
Härte	Nominale "400" Klasse (herstellerangegebener Härtezielwert mit engen Toleranzen); gute Durchdickenuniformität

Interpretation: - HARDOX400 ist so konstruiert und geliefert, dass es engere, zertifizierte mechanische Eigenschaftsfenster aufweist. Das übersetzt sich typischerweise in ein höheres Vertrauen, dass die angegebenen Zug-, Streck- und Zähigkeitswerte im Einsatz erreicht werden. - NM400 zielt auf ähnliche Härte- und Festigkeitsniveaus ab, kann jedoch je nach Prozesskontrolle und Zertifizierungsgrad des Walzwerks eine breitere Variabilität aufweisen. - In der Praxis können die beiden Materialien in der Härte nahe beieinander liegen, aber HARDOX400 bietet häufig überlegene garantierte Zähigkeit und Konsistenz durch die Dicke.

5. Schweißbarkeit

Die Schweißbarkeit hängt vom Kohlenstoffgehalt, Kohlenstoffäquivalent und Mikrolegerungsgehalt ab. Verwenden Sie diese gängigen Bewertungsformeln (qualitativ interpretieren):

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

$$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Qualitative Interpretation: - Beide Sorten haben vergleichsweise niedrige Kohlenstoffäquivalente durch Design, aber Mikrolegerung und kleine Cr/Mo-Zusätze erhöhen die Härtbarkeit. Dies kann die wärmebeeinflusste Zone (HAZ) anfällig machen für die Bildung von hartem Martensit und für Kaltverzug, es sei denn, es werden geeignete Vorwärm-, Interpass-Temperaturkontrollen und Nachschweißwärmebehandlungen angewendet. - HARDOX400-Anbieter veröffentlichen detaillierte Schweißanweisungen (empfohlene Füllmetalle, Vorwärmung, Interpass-Temperaturen und PWHT), da die Produktionschargen kontrolliert und vorhersehbar sind. - NM400 kann konservativere Schweißpraktiken erfordern (höhere Vorwärmung, geringere Wärmezufuhr, kontrollierte Interpass), wenn die Daten des Anbieters begrenzt sind. Für kritische geschweißte Strukturen fragen Sie das Walzwerk nach Schweißrichtlinien und Qualifikationsunterlagen. - Praktische Ratschläge: Verwenden Sie passende oder leicht überpassende Füllmetalle mit guter Zähigkeit, kontrollieren Sie die Wärmezufuhr und führen Sie PWHT durch, wenn dies durch die spezifische Schweißverfahrensspezifikation (WPS) erforderlich ist.

6. Korrosion und Oberflächenschutz

• Weder HARDOX400 noch NM400 sind rostfreier Stahl; beide sind kohlenstofflegierte Verschleißstähle und sind daher auf Oberflächenschutz für korrosionsanfällige Umgebungen angewiesen.
• Typische Oberflächenschutzstrategien: Feuerverzinkung (eingeschränkte Durchführbarkeit bei großen, dicken Platten), Farbsysteme, Epoxidbeschichtungen, opferanodenbeschichtungen oder Verschleißüberzüge (Hartbeschichtung).
• PREN (Pitting Resistance Equivalent Number) ist für diese nicht rostfreien Sorten nicht anwendbar, aber der Vollständigkeit halber:

$$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$

• Verwenden Sie PREN nur bei der Bewertung der Korrosionsbeständigkeit von rostfreien Legierungen; für NM400/HARDOX400 konzentrieren Sie sich auf die Auswahl der Beschichtung und die Umweltkontrolle (Feuchtigkeit, Salz, saure Bedingungen).

7. Verarbeitung, Bearbeitbarkeit und Formbarkeit

• Schneiden: Beide Sorten werden am besten mit Plasma, Sauerstoffbrenner (dickere Abschnitte) oder Laser für dünnere Platten geschnitten; abrasive Schneidverfahren sind häufig für Feldanpassungen. Die Härte erhöht den Werkzeugverschleiß — erwarten Sie höhere Verbrauchsmaterialersatzraten.
• Bearbeitbarkeit: Die Härte begrenzt die konventionelle Bearbeitung; Hartmetallwerkzeuge, starre Vorrichtungen und kontrollierte Vorschübe/Geschwindigkeiten sind erforderlich. HARDOX-Produktdaten bieten oft Hinweise zu Bearbeitungszulagen.
• Formbarkeit: Biegen/Formen bei Raumtemperatur ist durch Härte/Klasse begrenzt; Formmethoden wie Warmformen oder Vorbiegen/Wärmeunterstützungstechniken können erforderlich sein. Beide Materialien sollten gemäß den Empfehlungen des Anbieters behandelt werden, um Rissbildung zu vermeiden.
• Oberflächenbearbeitung: Schleifen, Bohren und Gewindeschneiden erfordern spezialisiertes Werkzeug und langsamere Vorschübe, um eine Verfestigung und Werkzeugversagen zu vermeiden.

8. Typische Anwendungen

Tabelle: typische Verwendungen

HARDOX400	NM400
Baggerschaufeln, Muldenkipperkörper, Verschleißschutz, Brechbacken, Rutschen, wo garantierte Verschleißlebensdauer und vorhersehbare Leistung entscheidend sind	Ähnliche Verschleißteile: Schaufeln, Liners, Trichter, Siebe; verwendet, wo Kosten und lokale Verfügbarkeit die Haupttreiber sind
Hochwertige OEM-Komponenten, bei denen Rückverfolgbarkeit, Zertifizierung und langfristige Servicedaten gefordert werden	Lokale Fertigung, wo wettbewerbsfähige Preise und schnelle Lieferung wichtig sind
Anwendungen, die dokumentierte Zähigkeit durch die Dicke oder spezifische Charpy-Energiewerte erfordern	Anwendungen mit weniger kritischen Zertifizierungsbedürfnissen oder kürzerer erwarteter Lebensdauer

Auswahlbegründung: - Wählen Sie das Material basierend auf dem Verschleißmodus (Gleiten vs. Schlag), erforderlicher Zähigkeit, Schweißbarkeitsbedürfnissen, Zertifizierung des Anbieters und Lebenszykluskosten. Für abrasiven Gleitschleiß mit vorhersehbarer Belastung kann jede Sorte verwendet werden; für schlagbelastete Komponenten oder sicherheitskritische Strukturen werden oft die engeren Eigenschaftsgarantien von HARDOX400 bevorzugt.

9. Kosten und Verfügbarkeit

• Kosten: Proprietäre, markenrechtlich geschützte Produkte (HARDOX400) haben häufig einen Aufpreis aufgrund garantierter Eigenschaften, Rückverfolgbarkeit und globaler Unterstützung. Generische Sorten (NM400) sind oft kostengünstiger, erfordern jedoch möglicherweise zusätzliche Inspektionen und Qualifikationen.
• Verfügbarkeit: NM400 wird weit verbreitet von regionalen Walzwerken produziert und kann in bestimmten Märkten mit kürzeren Lieferzeiten leichter lokal verfügbar sein. HARDOX400 ist global über den Vertrieb des Herstellers erhältlich, kann jedoch in einigen Regionen längere Lieferzeiten oder höhere Logistikkosten mit sich bringen.
• Produktformen: Beide sind als Platten in verschiedenen Dicken erhältlich; HARDOX-Produktfamilien bieten möglicherweise breitere Optionen in Plattendicke, vergüteten Bereichen und gefertigten Komponenten.

10. Zusammenfassung und Empfehlung

Tabelle: hochrangiger Vergleich

Attribut	HARDOX400	NM400
Schweißbarkeit	Gut mit veröffentlichten Schweißverfahren; Anbieterrichtlinien verfügbar	Akzeptabel, kann jedoch konservativere WPS und Verifizierung erfordern
Festigkeits-Zähigkeits-Balance	Eng kontrolliert, konsistent; besser dokumentierte Kerb-/Schlagleistung	Vergleichbare Härte, aber potenziell mehr Variabilität in der Zähigkeit
Kosten	Höher (Aufpreis für Marke, Zertifizierung und Konsistenz)	Niedriger (wettbewerbsfähige lokale Preise, variable Qualität)

Fazit — wählen Sie basierend auf dem Risikoprofil der Anwendung: - Wählen Sie HARDOX400, wenn Sie zertifizierte, wiederholbare Verschleißleistung mit dokumentierter Zähigkeit und dimensionaler Konsistenz benötigen, wenn die Anwendung sicherheits- oder lebenskritisch ist oder wenn die langfristigen Gesamtkosten des Eigentums (Ersatzstillstand, Arbeitskosten) eine leistungsstärkere Platte begünstigen. - Wählen Sie NM400, wenn das Projekt niedrigere anfängliche Materialkosten, schnelle lokale Verfügbarkeit oder die Anwendung weniger kritisch ist und größere Variabilität toleriert werden kann, vorausgesetzt, Sie qualifizieren den Anbieter, fordern Materialprüfberichte an und übernehmen konservative Fertigungspraktiken.

Abschließende praktische Empfehlungen: - Fordern Sie Walzwerkzertifikate (chemisch und mechanisch), Charpy-Schlagtestergebnisse, wo Zähigkeit wichtig ist, und Schweißrichtlinien vor dem Kauf an. - Qualifizieren Sie WPS mit repräsentativer Platten- und Fugen-Geometrie für geschweißte Baugruppen; verwenden Sie Vorwärmung und kontrollierte Wärmezufuhr, um Rissbildung in der HAZ zu vermeiden. - Berücksichtigen Sie die Lebenszykluskosten: Höhere anfängliche Materialkosten können durch längere Verschleißlebensdauer und geringeren Wartungsaufwand für hochwertige, proprietäre Verschleißplatten ausgeglichen werden.