NM550 vs HARDOX550 – Zusammensetzung, Wärmebehandlung, Eigenschaften und Anwendungen

Einführung

NM550 und HARDOX550 sind zwei häufig verglichene verschleißfeste Stahlgüten, die in der Bergbau-, Steinbruch-, schweren Maschinen-, Erdbewegungs- und Materialhandelsindustrie eingesetzt werden. Ingenieure, Einkaufsleiter und Fertigungsplaner wählen häufig zwischen ihnen, wenn sie Verschleißplatten oder Strukturkomponenten spezifizieren, die abrasiven Bedingungen ausgesetzt sind. Typische Entscheidungskontexte umfassen das Abwägen der Lebensdauer gegen die Anschaffungskosten, die Optimierung der Schweißbarkeit und Bearbeitbarkeit im Vergleich zur gelieferten Härte und Zähigkeit sowie die Wahl zwischen proprietären zertifizierten Lieferketten und lokal verfügbaren Alternativen.

Der Hauptunterschied zwischen den beiden liegt darin, wie ihre Chemie, Verarbeitung und Qualitätskontrolle kombiniert werden, um Härte, Zähigkeit und vorhersehbare Leistung im oberen Bereich der 550-Härteklasse zu liefern. HARDOX550 ist ein kommerzielles, vergütetes und gehärtetes, proprietäres Produkt mit streng kontrollierter Verarbeitung, um eine konsistente Kombination aus hoher Härte und verifizierter Zähigkeit zu erreichen; NM550 ist eine nicht proprietäre / Marktgradbezeichnung, die in bestimmten Regionen verwendet wird und Stähle repräsentiert, die hergestellt werden, um ein Härteziel der 550-Klasse zu erreichen, jedoch mit variableren Legierungs- und Produktionspraktiken. Deshalb werden sie häufig verglichen: Beide zielen auf dasselbe nominale Härtelevel ab, liefern jedoch unterschiedliche Garantien hinsichtlich der mikrostrukturellen Homogenität, Zähigkeit und zertifizierten Eigenschaften.

1. Standards und Bezeichnungen

• Wichtige internationale Standards und Systeme, die bei der Spezifikation von Verschleißstählen relevant sind, umfassen: ASTM/ASME, EN (Europäische Normen), JIS (Japanische Industrie-Normen) und GB (Chinesische nationale Standards). Darüber hinaus haben proprietäre Stahlmarken (z. B. HARDOX von SSAB) ihre eigenen Qualitätssysteme und Lieferbedingungen.
• Klassifizierung nach Stahlfamilie:
• NM550: Typischerweise als hochfester, verschleißfester Stahl innerhalb der allgemeinen Kategorie der vergüteten und gehärteten hochfesten niedriglegierten (HSLA) Stähle / Verschleißstähle kategorisiert. Er wird oft durch regionale Standards und kommerzielle Spezifikationen identifiziert, anstatt durch einen einzigen internationalen Standard.
• HARDOX550: Ein markenrechtlich geschützter, vergüteter und gehärteter verschleißfester Stahl, der von SSAB geliefert wird. Es handelt sich um einen Verschleißstahl mit vom Hersteller entwickelten und garantierten Eigenschaften; technisch gesehen ist es ein legierter, wärmebehandelter Baustahl, der für anspruchsvolle abrasive Anwendungen vorgesehen ist.

2. Chemische Zusammensetzung und Legierungsstrategie

Die genaue Legierung dieser Stähle kann je nach Hersteller variieren. Anstelle spezifischer numerischer Werte fasst die folgende Tabelle die typischen Rollen und die relative Präsenz gängiger Elemente in verschleißfesten Stählen der 550-Härteklasse zusammen.

Wie sich die Legierung auf die Leistung auswirkt: - Kohlenstoff und Legierungselemente (Cr, Mo, Mn usw.) erhöhen die Härtbarkeit und ermöglichen das Erreichen einer hohen Härte nach der Wärmebehandlung, aber ein höherer Kohlenstoff- und Legierungsgehalt neigt dazu, die Schweißbarkeit zu reduzieren und kann die Schlagzähigkeit beeinträchtigen, wenn er nicht ausgewogen ist. - Mikrolegierungselemente (V, Nb) werden verwendet, um die vorherige Austenitkorngröße zu verfeinern und die Zähigkeit zu erhöhen, ohne große Kohlenstofferhöhungen. - Proprietäre Produkte (z. B. HARDOX) kontrollieren typischerweise Spurenelemente und Einschlüsse strenger, was eine vorhersehbarere Zähigkeit und Ermüdungsleistung ermöglicht.

3. Mikrostruktur und Reaktion auf Wärmebehandlung

Mikrostruktur unter Standardverarbeitung: - Beide Güten werden über Vergütungs- und Härtungsrouten oder über thermo-mechanische Verarbeitung mit anschließender kontrollierter Abkühlung und Vergütung hergestellt. Das Ziel ist eine vergütete martensitische oder bainitisch-martensitische Mikrostruktur, die hohe Härte mit brauchbarer Zähigkeit liefert. - HARDOX550: Hergestellt nach einem proprietären Wärmebehandlungszyklus, der eine sehr gleichmäßige vergütete Martensit mit kontrolliertem zurückgehaltenem Austenit und niedrigem Einschlüssegehalt erzeugt. Der Prozess ist optimiert für konsistente Eigenschaften durch die Dicke. - NM550: Kann von mehreren Walzwerken mit variabler Prozesskontrolle hergestellt werden. Die angestrebte typische Mikrostruktur ist vergütete Martensit/Bainit; jedoch kann die Homogenität (durch die Dicke und von Platte zu Platte) zwischen den Lieferanten weniger streng garantiert sein.

Wirkung weiterer Wärmebehandlungen: - Normalisieren: Kann die Kornstruktur verfeinern und die Mikrostruktur homogenisieren, wird jedoch selten als letzter Schritt für 550-Klassen-Verschleißplatten verwendet; häufiger in der Plattenvorbehandlung. - Härten und Vergüten: Der Hauptindustrieweg für beide; Härten stellt harte Martensit her, Vergüten reduziert die Sprödigkeit und stimmt die Zähigkeit ab. - Thermo-mechanisch kontrollierte Verarbeitung (TMCP): Wird verwendet, um feinere Mikrostrukturen mit niedrigeren Kohlenstoffäquivalenten und verbesserter Zähigkeit für eine gegebene Härte zu erzeugen. Proprietäre Stähle verwenden oft TMCP, um das Verhältnis von Festigkeit zu Zähigkeit zu verbessern.

4. Mechanische Eigenschaften

Anstatt absolute numerische Ansprüche (die von Anbieter, Dicke und Verarbeitung abhängen) zu präsentieren, bietet die folgende vergleichende Tabelle typische, branchenrelevante Beschreibungen für Ingenieure, die zwischen den beiden Güten auswählen.

Welcher ist stärker, zäher oder duktiler und warum: - Beide zielen auf eine ähnliche nominale Härte (die "550"-Klasse) ab. Festigkeit und Härte sind im nominalen Sinne vergleichbar, aber HARDOX550 wird typischerweise mit strengerer Kontrolle der Zähigkeit und der Eigenschaften durch die Dicke geliefert, sodass seine Kombination aus Festigkeit und Schlagfestigkeit im Allgemeinen vorhersehbarer für kritische Anwendungen ist. NM550 kann ähnliche Härte bieten, zeigt jedoch je nach Qualität des Anbieters und der Plattendicke größere Variabilität in Zähigkeit und Duktilität.

5. Schweißbarkeit

Überlegungen zur Schweißbarkeit drehen sich um den Kohlenstoffgehalt, die Legierung zur Härtbarkeit und die Präsenz von Mikrolegierungen. Praktische Hinweise: - Kohlenstoffäquivalente geben einen ersten Hinweis auf die Anforderungen an Vorwärmung und Nachschweißwärmebehandlung (PWHT). Häufig verwendete Formeln sind: - $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$ - Interpretation (qualitativ): - Höhere berechnete $CE_{IIW}$ oder $P_{cm}$ weisen auf ein erhöhtes Risiko harter, spröder wärmebeeinflusster Zonen hin und erfordern eine kontrollierte Vorwärmung, Interpass-Temperatur und möglicherweise PWHT oder passende Verbrauchsmaterialien. - Hersteller von HARDOX550 bieten in der Regel Schweißrichtlinien, empfohlene Verbrauchsmaterialien und qualifizierte Verfahren an; sie veröffentlichen auch Begrenzungen der Dicke und Vorwärmempfehlungen. Da HARDOX550 möglicherweise eine höhere Härtbarkeit aufgrund der Legierungswahl hat, ist eine sorgfältige Kontrolle des Schweißverfahrens wichtig. - Die Schweißbarkeit von NM550 hängt von seinem Kohlenstoffäquivalent ab; einige NM550-Platten können mit Standardpraktiken und minimaler Vorwärmung geschweißt werden, wenn CE moderat ist, während andere Vorwärmung und kontrollierte Abkühlung erfordern, um Rissbildung zu vermeiden. - Praktische Tipps: - Konsultieren Sie immer die Schweißempfehlungen des Walzwerks und führen Sie eine Verfahrensqualifizierung durch, wenn Sie Zweifel haben. - Verwenden Sie wasserstoffarme Elektroden/Füllstoffe und kontrollieren Sie die Interpass-Temperatur. - Ziehen Sie in Betracht, harte Oberflächenschichten durch Prägen oder Bearbeiten zu entfernen, wenn thermisches Schneiden übermäßige Härte einführt.

6. Korrosion und Oberflächenschutz

• Sowohl NM550 als auch HARDOX550 sind nichtrostende Verschleißstähle; die intrinsische Korrosionsbeständigkeit ist begrenzt und sollte nicht für atmosphärische oder chemische Beständigkeit herangezogen werden.
• Typische Korrosionsminderungsmaßnahmen:
• Schutzbeschichtungen: Lackiersysteme, Epoxidgrundierungen, Polyurethanoberflächen für atmosphärische Umgebungen.
• Verzinkung: Möglich für bestimmte gefertigte Komponenten, kann jedoch aufgrund der hohen Härte und potenziellen Verformung spezielle Prozesskontrollen erfordern.
• Korrosionszulagen: Verwendung von opfernden Schichten oder Konstruktionszulagen, wo mit Verschleiß der Beschichtung gerechnet wird.
• PREN (Pitting-Widerstandsäquivalentzahl) ist nur für rostfreie Materialien mit erheblichem Mo- und N-Gehalt relevant und nicht auf nichtrostende Verschleißstähle anwendbar. Zur Referenz:
• $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
• Zusammenfassend ist für beide Güten eine Planung des Oberflächenschutzes in korrosiven Anwendungen erforderlich; sie sind keine Ersatzstoffe für rostfreie Stähle.

7. Verarbeitung, Bearbeitbarkeit und Formbarkeit

• Schneiden: Plasma-, Sauerstoffbrenn- und Laserschneiden werden häufig verwendet. Hochfeste Schweißstähle können harte Rekristallisationsschichten oder wärmebeeinflusste Zonen bilden – Nachbearbeitung oder Schleifen kann erforderlich sein.
• Biegen/Formen: Bei einer Härte der 550-Klasse ist das Kaltformen begrenzt; das Biegen großer Verformungen wird ohne spezielle Werkzeuge oder lokale Vorwärmung im Allgemeinen nicht empfohlen. Das Formen ist einfacher bei weicheren Ausgangsplatten oder durch Verwendung inkrementeller Formtechniken.
• Bearbeitbarkeit: Beide Güten sind schwieriger zu bearbeiten als unlegierte Stähle. Verwenden Sie Hartmetallwerkzeuge, reduzierte Vorschubgeschwindigkeiten und kontrollierte Schneidparameter. Bearbeitungszulagen werden oft spezifiziert, um gehärtete Oberflächen zu entfernen.
• Oberfläche: Schleifen und Strahlen sind üblich. Verschleißplatten müssen möglicherweise nivelliert oder plan geschliffen werden, um enge Ebenheitstoleranzen zu erreichen – dies wird von der Härte und der Dickehomogenität beeinflusst.

8. Typische Anwendungen

Auswahlbegründung: - Wählen Sie Platten basierend auf abrasiver Belastung, Schlagintensität, Bauteilgeometrie, benötigter Lebensdauer und Reparierbarkeit. Wenn der Verschleiß dominant ist und der Dienst nicht schlagintensiv ist, kann eine NM550-Lösung von einem seriösen Anbieter kosteneffektiv sein. Wenn der Dienst Schlag, Kantenbelastung oder kritische Sicherheits-/Betriebsüberlegungen umfasst, ist eine HARDOX550-Lösung mit nachgewiesener Zähigkeit und Unterstützung durch den Anbieter typischerweise vorzuziehen.

9. Kosten und Verfügbarkeit

• Relativer Preis: Proprietäre Markenstähle (HARDOX550) haben oft einen Aufpreis aufgrund von F&E, Zertifizierung und globalen Lieferketten. NM550, als regionaler nicht proprietärer Grad, kann zu einem niedrigeren anfänglichen Kaufpreis erhältlich sein.
• Verfügbarkeit nach Form: Beide sind in Plattenform erhältlich; HARDOX550 ist in Europa, Amerika und anderen Märkten über die SSAB-Vertriebskanäle weit verbreitet, oft mit vollem technischen Support. Die Verfügbarkeit von NM550 ist in Regionen stark, in denen lokale Walzwerke NM-Serie-Verschleißstähle produzieren; Lieferzeiten und konsistente Dicke/Härte-Toleranzen können je nach Anbieter variieren.

10. Zusammenfassung und Empfehlung

Zusammenfassungstabelle (qualitativ)

Fazit und Auswahlhinweise: - Wählen Sie NM550, wenn: - Sie eine Verschleißplatte der 550-Klasse benötigen und innerhalb eines kostensensiblen Budgets mit Zugang zu seriösen regionalen Walzwerken arbeiten. - Die Anwendung hauptsächlich abrasiven Verschleiß mit begrenztem hochenergetischen Schlag oder kritischer Sicherheitsleistung ist; und Sie einige Variabilität akzeptieren und eine Lieferantenqualifizierung durchführen können. - Sie über Schweiß-/Fertigungsfähigkeiten verfügen, um Kohlenstoffäquivalent und Vorwärmungsanforderungen bei Bedarf zu verwalten.

• Wählen Sie HARDOX550, wenn:
• Sie garantierte, dokumentierte mechanische Eigenschaften (Zähigkeit durch die Dicke, Härte und Ermüdungsverhalten) und technische Unterstützung durch den Anbieter benötigen.
• Das Bauteil schweren Schlägen, Kantenbelastungen oder kritischen Diensten ausgesetzt wird, bei denen vorhersehbare Leistung und Rückverfolgbarkeit wichtig sind.
• Sie die Sicherheit einer proprietären Verarbeitungsqualität bevorzugen – selbst zu einem höheren Kaufpreis – da Ausfallzeiten oder Folgen von Ausfällen kostspielig sind.

Letzte Anmerkung: Für jede kritische Anwendung fordern Sie Walzwerkzertifikate, Zähigkeitstestresultate, die für die erwartete Betriebstemperatur und Dicke relevant sind, und Schweißrichtlinien an. Führen Sie, wo möglich, Feldversuche durch und qualifizieren Sie Lieferanten und Verfahren, um die gelieferte Leistung der ausgewählten Güte mit den Konstruktionsanforderungen in Einklang zu bringen.