154CM-Stahl: Eigenschaften und wichtige Anwendungen

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154CM-Stahl ist ein hochkohlenstoffhaltiger, hochchromhaltiger Legierungsstahl, der als Werkzeugstahl klassifiziert wird, insbesondere als Hochleistungs-Edelstahl. Er ist hauptsächlich bekannt für seine hervorragende Härte, Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit, was ihn zu einer beliebten Wahl für verschiedene Anwendungen macht, insbesondere in der Herstellung von hochwertigen Messern und Schneidwerkzeugen. Die Hauptlegierungselemente im 154CM-Stahl sind Kohlenstoff (C), Chrom (Cr), Molybdän (Mo) und Vanadium (V). Jedes dieser Elemente spielt eine entscheidende Rolle bei der Definition der Eigenschaften des Stahls:

  • Kohlenstoff (C): Erhöht Härte und Festigkeit durch die Bildung von Karbiden.
  • Chrom (Cr): Erhöht die Korrosionsbeständigkeit und trägt zur Härte des Stahls bei.
  • Molybdän (Mo): Verbessert die Härtbarkeit und Festigkeit bei erhöhten Temperaturen.
  • Vanadium (V): Verfeinert die Kornstruktur und erhöht die Verschleißfestigkeit.

Vorteile und Einschränkungen

Vorteile:
- Hohe Härte: Erreicht eine Härte von etwa 58-61 HRC nach der Wärmebehandlung, was ihn für Schneidanwendungen geeignet macht.
- Korrosionsbeständigkeit: Bietet gute Beständigkeit gegen Rost und Oxidation, insbesondere in feuchten Umgebungen.
- Kantenhaltbarkeit: Beibehält die Schärfe länger als viele andere Stähle, was ihn ideal für Messer und Werkzeuge macht.

Einschränkungen:
- Brittleness: Kann spröder sein als niedrigkohlenstoffhaltige Stähle, was zu Abplatzungen bei starkem Aufprall führen kann.
- Schwierig zu schärfen: Die hohe Härte kann das Schärfen im Vergleich zu weicheren Stählen erschweren.
- Kosten: Generell teurer als Standardkohlenstähle aufgrund seiner Legierungselemente.

154CM-Stahl hat eine solide Marktposition, insbesondere unter Messerenthusiasten und Herstellern von Hochleistungswerkzeugen. Seine historische Bedeutung liegt in seiner Entwicklung für die Luft- und Raumfahrtanwendungen, wo hohe Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit entscheidend sind.

Alternative Namen, Standards und Äquivalente

Standardorganisation Bezeichnung/Grad Land/Region des Ursprungs Hinweise/Anmerkungen
UNS S15400 USA Nächster Äquivalent zu AISI 440C mit geringfügigen Zusammensetzungsunterschieden.
AISI/SAE 154CM USA Wird häufig in der Messerherstellung und Werkzeugbau verwendet.
ASTM A681 USA Spezifikation für Werkzeugstähle.
EN 1.4112 Europa Ähnliche Eigenschaften, kann sich jedoch in der Reaktion auf Wärmebehandlung unterscheiden.
JIS SKD11 Japan Vergleichbar, jedoch mit unterschiedlichen Legierungselementen.

Die Unterschiede zwischen diesen Graden können die Leistung in spezifischen Anwendungen, wie Verschleißfestigkeit und Zähigkeit, beeinflussen, was bei der Auswahl berücksichtigt werden sollte.

Wichtige Eigenschaften

Chemische Zusammensetzung

Element (Symbol und Name) Prozentsatzbereich (%)
C (Kohlenstoff) 0.95 - 1.05
Cr (Chrom) 14.00 - 15.00
Mo (Molybdän) 0.40 - 0.60
V (Vanadium) 0.10 - 0.25
Mn (Mangan) 0.25 - 0.50
Si (Silizium) 0.15 - 0.40
P (Phosphor) ≤ 0.03
S (Schwefel) ≤ 0.03

Die Hauptrolle der wichtigen Legierungselemente im 154CM-Stahl ist wie folgt:
- Kohlenstoff: Essentiell für die Erreichung hoher Härte und Festigkeit.
- Chrom: Bietet Korrosionsbeständigkeit und erhöht die Härte.
- Molybdän: Verbessert die Härtbarkeit und Festigkeit bei erhöhten Temperaturen.
- Vanadium: Erhöht die Verschleißfestigkeit und verfeinert die Mikrostruktur.

Mechanische Eigenschaften

Eigenschaft Zustand/Temperatur Testtemperatur Typischer Wert/Bereich (metrisch) Typischer Wert/Bereich (imperial) Referenzstandard für Testmethode
Zugfestigkeit Abgeschreckt & Anlasst Raumtemperatur 1.200 - 1.300 MPa 174 - 188 ksi ASTM E8
Streckgrenze (0.2% Offset) Abgeschreckt & Anlasst Raumtemperatur 1.050 - 1.150 MPa 152 - 166 ksi ASTM E8
Dehnung Abgeschreckt & Anlasst Raumtemperatur 5 - 10% 5 - 10% ASTM E8
Härte (HRC) Abgeschreckt & Anlasst Raumtemperatur 58 - 61 HRC 58 - 61 HRC ASTM E18
Schlagfestigkeit (Charpy) Abgeschreckt & Anlasst -20 °C 30 - 40 J 22 - 30 ft-lbf ASTM E23

Die Kombination dieser mechanischen Eigenschaften macht 154CM-Stahl geeignet für Anwendungen, die hohe Festigkeit und Verschleißfestigkeit erfordern, wie Schneidwerkzeuge und Hochleistungsmesser. Seine hohe Zug- und Streckfestigkeit gewährleistet die strukturelle Integrität unter mechanischer Belastung, während seine Härte effektives Schneiden und Abriebfestigkeit ermöglicht.

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft Zustand/Temperatur Wert (metrisch) Wert (imperial)
Dichte - 7.85 g/cm³ 0.284 lb/in³
Schmelzpunkt - 1.400 - 1.500 °C
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