8620 Stahl: Eigenschaften und wichtige Anwendungsübersicht

8620 Stahl ist ein mittelkohlenstoffhaltiger Legierungsstahl, der aufgrund seiner hervorragenden mechanischen Eigenschaften und Vielseitigkeit in verschiedenen Ingenieuranwendungen weit verbreitet ist. Er wird als niedriglegierter Stahl klassifiziert und enthält hauptsächlich Chrom und Molybdän als Legierungsbestandteile, die seine Festigkeit, Zähigkeit und Härte wesentlich erhöhen. Die typische chemische Zusammensetzung von 8620 Stahl umfasst etwa 0,18-0,23% Kohlenstoff, 0,70-0,90% Mangan, 0,15-0,25% Chrom und 0,10-0,20% Molybdän.

Umfassende Übersicht

8620 Stahl ist bekannt für sein gutes Gleichgewicht von Festigkeit, Duktilität und Zähigkeit, was ihn für Anwendungen geeignet macht, die hohe Verschleißfestigkeit und die Fähigkeit, Stoßbelastungen standzuhalten, erfordern. Die Legierungselemente, insbesondere Chrom und Molybdän, tragen zu seiner Härtefähigkeit bei und ermöglichen es ihm, hohe Härtegrade durch Wärmebehandlungsprozesse zu erreichen.

Vorteile:
- Hohe Festigkeit und Zähigkeit: 8620 Stahl zeigt hervorragende Zugfestigkeit und Schlagfestigkeit, was ihn ideal für Schwerlastanwendungen macht.
- Gute Bearbeitbarkeit: Er kann in seinem geglühten Zustand leicht bearbeitet werden, was für die Herstellung komplexer Teile von Vorteil ist.
- Vielseitige Wärmebehandlung: Der Stahl kann wärmebehandelt werden, um die gewünschten Härte- und Festigkeitsgrade zu erreichen, was seine Leistung in verschiedenen Anwendungen verbessert.

Einschränkungen:
- Korrosionsbeständigkeit: Im Vergleich zu rostfreien Stählen hat 8620 eine geringere Korrosionsbeständigkeit, was seine Verwendung in hochkorrosiven Umgebungen einschränken kann.
- Schweißprobleme: Obwohl er geschweißt werden kann, sind oft Vorwärmen und Nachschweißwärmebehandlung erforderlich, um Rissbildung zu vermeiden.

Historisch gesehen wurde 8620 Stahl in der Automobil- und Luftfahrtindustrie für Komponenten wie Zahnräder, Wellen und Kurbelwellen verwendet, bei denen hohe Festigkeit und Haltbarkeit entscheidend sind. Seine Marktposition bleibt stark aufgrund seines Gleichgewichts zwischen Leistung und Wirtschaftlichkeit.

Alternative Namen, Standards und Äquivalente

Standardorganisation	Bezeichnung/Grad	Land/Region des Ursprungs	Hinweise/Anmerkungen
UNS	G86200	USA	Nächstes Äquivalent zu AISI 8620
AISI/SAE	8620	USA	Allgemein verwendete Bezeichnung
ASTM	A829	USA	Standard-Spezifikation für Legierungsstahl
EN	1.6523	Europa	Ähnliche Eigenschaften, geringfügige zusammensetzungsbedingte Unterschiede
JIS	SCr420	Japan	Äquivalent mit leichten Variationen in den Legierungselementen

Die Unterschiede zwischen diesen Graden können deren Leistung in spezifischen Anwendungen beeinflussen. Zum Beispiel, während 1.6523 möglicherweise eine etwas bessere Härte hat, wird G86200 oft wegen seiner Verfügbarkeit und Kosten bevorzugt.

Wichtige Eigenschaften

Chemische Zusammensetzung

Element (Symbol und Name)	Prozentsatzbereich (%)
C (Kohlenstoff)	0.18 - 0.23
Mn (Mangan)	0.70 - 0.90
Cr (Chrom)	0.15 - 0.25
Mo (Molybdän)	0.10 - 0.20
Si (Silizium)	0.15 - 0.40
P (Phosphor)	≤ 0.035
S (Schwefel)	≤ 0.040

Die primären Legierungselemente in 8620 Stahl spielen entscheidende Rollen:
- Kohlenstoff (C): Verbessert Härte und Festigkeit durch Wärmebehandlung.
- Chrom (Cr): Verbessert Härtefähigkeit und Korrosionsbeständigkeit.
- Molybdän (Mo): Erhöht die Festigkeit bei erhöhten Temperaturen und verbessert die Zähigkeit.

Mechanische Eigenschaften

Eigenschaft	Zustand/Temperatur	Typischer Wert/Bereich (metrisch)	Typischer Wert/Bereich (imperial)	Referenzstandard für Prüfmethoden
Zugfestigkeit	Geätzt	620 - 850 MPa	90 - 123 ksi	ASTM E8
Streckgrenze (0,2% Offset)	Geätzt	350 - 550 MPa	51 - 80 ksi	ASTM E8
Dehnung	Geätzt	20 - 30%	20 - 30%	ASTM E8
Härte (Rockwell C)	Vergütet	28 - 34 HRC	28 - 34 HRC	ASTM E18
Schlagfestigkeit (Charpy)	-40°C	27 J	20 ft-lbf	ASTM E23

Die Kombination dieser mechanischen Eigenschaften macht 8620 Stahl geeignet für Anwendungen, die hohe Festigkeit und Zähigkeit erfordern, wie z.B. in Zahnrädern und Wellen, die dynamischen Belastungen ausgesetzt sind.

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Zustand/Temperatur	Wert (metrisch)	Wert (imperial)
Dichte	Raumtemperatur	7.85 g/cm³	0.284 lb/in³
Schmelzpunkt	-	1425 - 1540 °C	2600 - 2800 °F
Wärmeleitfähigkeit	Raumtemperatur	45 W/m·K	31.2 BTU·in/h·ft²·°F
Spezifische Wärmekapazität	Raumtemperatur	0.46 kJ/kg·K	0.11 BTU/lb·°F
Wärmeausdehnungskoeffizient	Raumtemperatur	11.5 x 10⁻⁶/K	6.4 x 10⁻⁶/°F

Wichtige physikalische Eigenschaften wie Dichte und Wärmeleitfähigkeit sind signifikant für Anwendungen, die Wärmebehandlung und thermische Verarbeitung betreffen. Der relativ hohe Schmelzpunkt ermöglicht eine effektive Verarbeitung bei erhöhten Temperaturen.

Korrosionsbeständigkeit

Korrosives Mittel	Konzentration (%)	Temperatur (°C)	Widerstandswertung	Hinweise
Chloride	Variiert	Umgebung	Ausreichend	Risiko der Lochkorrosion
Schwefelsäure	Niedrig	Umgebung	Schlecht	Nicht empfohlen
Natronlauge	Niedrig	Umgebung	Ausreichend	Empfindlich gegenüber Spannungsrisskorrosion

8620 Stahl zeigt eine moderate Korrosionsbeständigkeit, insbesondere unter atmosphärischen Bedingungen. Er ist jedoch anfällig für Lochkorrosion in Chloridumgebungen und sollte in sauren oder stark alkalischen Bedingungen vermieden werden. Im Vergleich zu rostfreien Stählen wie 304 oder 316 ist die Korrosionsbeständigkeit von 8620 deutlich geringer, was ihn weniger geeignet für marine oder chemische Verarbeitungsanwendungen macht.

Wärmebeständigkeit

Eigenschaft/Grenze	Temperatur (°C)	Temperatur (°F)	Bemerkungen
Maximale dauerhafte Betriebstemperatur	400 °C	752 °F	Über diesem Wert verschlechtern sich die Eigenschaften
Maximale intermittierende Betriebstemperatur	500 °C	932 °F	Nur kurzfristige Exposition
Skalierungstemperatur	600 °C	1112 °F	Oxidationsrisiko bei hohen Temperaturen

Bei erhöhten Temperaturen erhält 8620 Stahl seine Festigkeit, kann jedoch Oxidation und Skalierung erfahren. Es ist entscheidend, diese Faktoren bei der Konstruktion von Komponenten für Hochtemperatureinsätze zu berücksichtigen.

Bearbeitungseigenschaften

Schweißbarkeit

Schweißverfahren	Empfohlenes Füllmaterial (AWS-Klassifikation)	Typisches Schutzgas/Werkstoff	Hinweise
MIG	ER70S-6	Argon + CO2-Mischung	Vorwärmen empfohlen
TIG	ER80S-Ni	Argon	Nachschweißwärmebehandlung nötig

8620 Stahl kann mit gängigen Verfahren wie MIG und TIG geschweißt werden. Vorwärmen ist jedoch oft notwendig, um Rissbildung zu verhindern, insbesondere bei dickeren Abschnitten. Eine Nachschweißwärmebehandlung kann ebenfalls helfen, Spannungen abzubauen und die Zähigkeit zu verbessern.

Bearbeitbarkeit

Bearbeitungsparameter	8620 Stahl	AISI 1212	Hinweise/Tipps
Relativer Bearbeitungsindex	60	100	Gute Bearbeitbarkeit im geglühten Zustand
Typische Schnittgeschwindigkeit	30 m/min	50 m/min	An Werkzeugverschleiß anpassen

8620 Stahl bietet eine gute Bearbeitbarkeit, insbesondere im geglühten Zustand. Es ist wichtig, geeignete Schneidwerkzeuge und Geschwindigkeiten zu verwenden, um die Leistung und Lebensdauer der Werkzeuge zu optimieren.

Formbarkeit

8620 Stahl kann kalt und heiß geformt werden, jedoch muss darauf geachtet werden, eine Verfestigung zu vermeiden. Der minimale Biegeradius sollte während der Formvorgänge berücksichtigt werden, um Rissbildung zu verhindern.

Wärmebehandlung

Behandlungsprozess	Temperaturbereich (°C/°F)	Typische Haltezeit	Kühlmethode	Hauptzweck / Erwünschtes Ergebnis
Glühen	700 - 800 °C / 1292 - 1472 °F	1 - 2 Stunden	Luft	Weichmachen, Verbesserung der Duktilität
Härten	820 - 860 °C / 1508 - 1580 °F	30 Minuten	Öl oder Wasser	Härten
Tempern	400 - 600 °C / 752 - 1112 °F	1 Stunde	Luft	Reduzierung der Sprödigkeit, Verbesserung der Zähigkeit

Wärmebehandlungsprozesse verändern die Mikrostruktur von 8620 Stahl erheblich und verbessern seine Härte und Festigkeit. Die Umwandlung von Austenit zu Martensit während des Härtens ist entscheidend für das Erreichen der gewünschten mechanischen Eigenschaften.

Typische Anwendungen und Endverwendungen

Industrie/Sektor	Konkretes Anwendungsbeispiel	Wichtige Stahleigenschaften, die in dieser Anwendung genutzt werden	Grund für die Auswahl
Automobil	Zahnräder	Hohe Festigkeit, Zähigkeit	Haltbarkeit unter Last
Luftfahrt	Gute Bearbeitbarkeit, Wärmebeständigkeit	Präzisionskomponenten
Öl & Gas	Bohrer	Verschleißfestigkeit, Schlagfestigkeit	Leistung in rauen Umgebungen

Weitere Anwendungen sind:
* - Hydraulikzylinder
* - Kurbelwellen
* - Befestigungen

8620 Stahl wird für diese Anwendungen aufgrund seiner hervorragenden Kombination aus Festigkeit, Zähigkeit und Bearbeitbarkeit ausgewählt, was ihn für Komponenten geeignet macht, die dynamischen Lasten ausgesetzt sind und hohe Haltbarkeit erfordern.

Wichtige Überlegungen, Auswahlkriterien und weitere Erkenntnisse

Merkmal/Eigenschaft	8620 Stahl	AISI 4140	AISI 4340	Kurze Pro-/Contra- oder Abwägungshinweise
Wichtige mechanische Eigenschaft	Hohe Festigkeit, gute Zähigkeit	Höhere Festigkeit	Höhere Zähigkeit	8620 ist wirtschaftlicher
Wichtiger Korrosionsaspekt	Ausreichend	Schlecht	Ausreichend	8620 ist besser für moderate Umgebungen
Schweißbarkeit	Moderate	Gut	Moderate	8620 erfordert Vor-/Nachwärmebehandlung
Bearbeitbarkeit	Gut	Moderate	Schlecht	8620 lässt sich leichter bearbeiten als 4340
Formbarkeit	Gut	Ausreichend	Schlecht	8620 kann einfacher geformt werden
Ungefährer relativer Preis	Moderat	Höher	Höher	8620 ist oft wirtschaftlicher
Typische Verfügbarkeit	Hoch	Moderat	Moderat	8620 ist weit verbreitet verfügbar

Bei der Auswahl von 8620 Stahl sind die Wirtschaftlichkeit, Verfügbarkeit und Eignung für spezifische Anwendungen zu berücksichtigen. Obwohl er möglicherweise nicht die Korrosionsbeständigkeit von rostfreien Stählen hat, machen seine mechanischen Eigenschaften ihn zu einer zuverlässigen Wahl für viele Ingenieuranwendungen. Darüber hinaus ermöglicht seine Leistung in verschiedenen Wärmebehandlungsprozessen eine Anpassung, um spezifische Anforderungen zu erfüllen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass 8620 Stahl eine vielseitige und weit verbreitete Legierung ist, die ein Gleichgewicht zwischen Festigkeit, Zähigkeit und Bearbeitbarkeit bietet und sich für eine Vielzahl anspruchsvoller Anwendungen in verschiedenen Industrien eignet.