8630 Stahl: Eigenschaften und wichtige Anwendungsbereiche Übersicht

8630-Stahl wird als mittel Kohlenstofflegierungsstahl klassifiziert, der hauptsächlich für sein Gleichgewicht zwischen Festigkeit, Zähigkeit und Verschleißfestigkeit bekannt ist. Die Hauptlegierungselemente in 8630-Stahl umfassen Chrom (Cr), Nickel (Ni) und Molybdän (Mo), die seine mechanischen Eigenschaften und die gesamte Leistung in verschiedenen Anwendungen verbessern.

Umfassende Übersicht

8630-Stahl wird häufig in Anwendungen eingesetzt, die hohe Festigkeit und Zähigkeit erfordern, wodurch er sich für Komponenten eignet, die dynamischen Lasten ausgesetzt sind. Die Legierungselemente tragen wesentlich zu seinen Eigenschaften bei: Chrom verbessert die Härteverhältnis und Korrosionsbeständigkeit, Nickel erhöht die Zähigkeit und Verformbarkeit, während Molybdän die Festigkeit und Verschleißfestigkeit erhöht.

Merkmale und Eigenschaften:
- Festigkeit und Zähigkeit: 8630-Stahl zeigt eine hervorragende Zugfestigkeit und Schlagfestigkeit, was ihn ideal für Struktur-Anwendungen macht.
- Härten: Die Legierungselemente ermöglichen eine effektive Wärmebehandlung, wodurch ein Stahl entsteht, der hohe Härtegrade erreichen kann.
- Schweißbarkeit: Während er im Allgemeinen schweißbar ist, muss darauf geachtet werden, Rissbildung während des Schweißprozesses zu vermeiden.

Vorteile:
- Hohe Festigkeits-zu-Gewicht-Verhältnis.
- Gute Bearbeitbarkeit und Schweißbarkeit.
- Vielseitig für verschiedene Ingenieuranwendungen.

Beschränkungen:
- Moderate Korrosionsbeständigkeit im Vergleich zu rostfreien Stählen.
- Erfordert sorgfältige Wärmebehandlung, um die gewünschten Eigenschaften zu erreichen.

Historisch wurde 8630-Stahl in der Herstellung von Zahnrädern, Wellen und anderen kritischen Komponenten in der Automobil- und Luftfahrtindustrie verwendet. Seine Marktposition ist stark aufgrund seiner Vielseitigkeit und Leistungsmerkmale, was ihn zu einer gängigen Wahl unter Ingenieuren macht.

Alternative Namen, Standards und Äquivalente

Standardorganisation	Bezeichnung/Grad	Land/Region der Herkunft	Hinweise/Bemerkungen
UNS	G86300	USA	Nächstes Äquivalent zu AISI 8630
AISI/SAE	8630	USA	Allgemein verwendete Bezeichnung
ASTM	A29/A29M	USA	Allgemeine Spezifikation für legierte Stähle
EN	1.6511	Europa	Kleine Zusammensetzungsunterschiede, die zu beachten sind
DIN	30CrNiMo8	Deutschland	Ähnliche Eigenschaften, aber mit unterschiedlichen Legierungsverhältnissen
JIS	SNCM630	Japan	Äquivalent mit leichten Variationen in der Zusammensetzung

Die Unterschiede zwischen den äquivalenten Graden können die Leistung erheblich beeinflussen, insbesondere in Anwendungen, die spezifische mechanische Eigenschaften oder Korrosionsbeständigkeit erfordern. Während sowohl 8630 als auch SNCM630 ähnliche Festigkeit bieten, kann SNCM630 aufgrund seines höheren Nickelgehalts eine bessere Zähigkeit bieten.

Wesentliche Eigenschaften

Chemische Zusammensetzung

Element (Symbol und Name)	Prozentsatzbereich (%)
C (Kohlenstoff)	0.28 - 0.34
Mn (Mangan)	0.60 - 0.90
Cr (Chrom)	0.70 - 0.90
Ni (Nickel)	1.30 - 1.70
Mo (Molybdän)	0.15 - 0.25
Si (Silizium)	0.15 - 0.40
P (Phosphor)	≤ 0.035
S (Schwefel)	≤ 0.040

Die Hauptrollen der wichtigsten Legierungselemente in 8630-Stahl sind:
- Chrom: Verbessert die Härteverhältnis und Korrosionsbeständigkeit.
- Nickel: Erhöht die Zähigkeit und Verformbarkeit, insbesondere bei niedrigen Temperaturen.
- Molybdän: Verbessert die Festigkeit und Verschleißfestigkeit, insbesondere bei hohen Temperaturen.

Mechanische Eigenschaften

Eigenschaft	Zustand/Temperatur	Testtemperatur	Typischer Wert/Bereich (metrisch)	Typischer Wert/Bereich (imperial)	Referenzstandard für Prüfmethoden
Zugfestigkeit	Geglüht	Raumtemperatur	620 - 850 MPa	90 - 123 ksi	ASTM E8
Streckgrenze (0,2% offset)	Geglüht	Raumtemperatur	350 - 550 MPa	51 - 80 ksi	ASTM E8
Elongation	Geglüht	Raumtemperatur	20 - 25%	20 - 25%	ASTM E8
Härte (Rockwell C)	Abgeschreckt und angelassen	Raumtemperatur	28 - 34 HRC	28 - 34 HRC	ASTM E18
Schlagfestigkeit (Charpy)	Abgeschreckt und angelassen	-20°C (-4°F)	30 - 50 J	22 - 37 ft-lbf	ASTM E23

Die Kombination dieser mechanischen Eigenschaften macht 8630-Stahl besonders geeignet für Anwendungen mit dynamischer Belastung, wie sie in Automobil- und Luftfahrtkomponenten vorkommen. Seine hohe Streckgrenze und Zähigkeit ermöglichen es ihm, erheblichen Spannungen ohne Versagen standzuhalten.

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Zustand/Temperatur	Wert (metrisch)	Wert (imperial)
Dichte	-	7.85 g/cm³	0.284 lb/in³
Schmelzpunkt	-	1425 - 1540 °C	2600 - 2800 °F
Wärmeleitfähigkeit	20°C	45 W/m·K	31.2 BTU·in/ft²·h·°F
Spezifische Wärmekapazität	20°C	0.46 kJ/kg·K	0.11 BTU/lb·°F
Elektrische Widerstandsfähigkeit	20°C	0.00065 Ω·m	0.000004 Ω·in
Wärmeausdehnungskoeffizient	20-100°C	11.5 x 10⁻⁶/K	6.4 x 10⁻⁶/°F

Wichtige physikalische Eigenschaften wie Dichte und Wärmeleitfähigkeit sind bedeutend für Anwendungen, bei denen Gewicht und Wärmeableitung kritisch sind. Die relativ hohe Dichte trägt zur Festigkeit des Stahls bei, während die Wärmeleitfähigkeit in Anwendungen, die Wärmebehandlungsprozesse involvieren, entscheidend ist.

Korrosionsbeständigkeit

Korrosives Mittel	Konzentation (%)	Temperatur (°C)	Widerstandsbewertung	Hinweise
Atmosphärisch	-	-	Ausreichend	Empfindlich gegenüber Rost
Chloride	3-5	25-60	Schlecht	Risiko von Lochung
Säuren	10-20	20-40	Ausreichend	Begrenzte Widerstandsfähigkeit
Alkalisch	5-10	20-60	Gut	Bessere Beständigkeit

8630-Stahl weist eine moderate Korrosionsbeständigkeit auf, insbesondere unter atmosphärischen Bedingungen. Er ist jedoch anfällig für Lochungen in Chloridumgebungen und hat eine begrenzte Beständigkeit gegen saure Bedingungen. Im Vergleich zu rostfreien Stählen wie 304 oder 316 ist die Korrosionsbeständigkeit von 8630 erheblich geringer, wodurch er weniger geeignet für marine oder stark korrosive Umgebungen ist.

Wärmebeständigkeit

Eigenschaft/Grenzwert	Temperatur (°C)	Temperatur (°F)	Hinweise
Maximale Dauertemperatur	400	752	Geeignet für moderate Temperaturen
Maximale intermittierende Temperatur	500	932	Nur kurzfristige Exposition
Skalierungstemperatur	600	1112	Risiko der Oxidation jenseits dieses Punktes
Berücksichtigung der Kriechfestigkeit	400	752	Beginnt erheblich abzunehmen

Bei erhöhten Temperaturen behält 8630-Stahl seine Festigkeit, kann jedoch Oxidation und Skalierung erfahren, insbesondere über 600 °C. Dies kann seine Leistung in Hochtemperaturanwendungen beeinträchtigen, was den Einsatz von Schutzbeschichtungen oder sorgfältige Materialauswahl erforderlich macht.

Bearbeitungsmerkmale

Schweißbarkeit

Schweißprozess	Empfohlene Füllmaterialien (AWS-Klassifizierung)	Typisches Schutzgas/Flussmittel	Hinweise
MIG	ER70S-6	Argon + CO2-Gemisch	Vorwärmen empfohlen
TIG	ER80S-Ni	Argon	Nach dem Schweißen kann eine Wärmebehandlung erforderlich sein
Stab	E7018	-	Erfordert sorgfältige Kontrolle, um Rissbildung zu vermeiden

8630-Stahl ist im Allgemeinen schweißbar, jedoch wird häufig empfohlen, vorzuheizen, um das Risiko von Rissbildung zu minimieren. Eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen kann helfen, Spannungen zu reduzieren und die allgemeine Integrität des Schweißnähte zu verbessern.

Bearbeitbarkeit

Bearbeitungsparameter	8630-Stahl	AISI 1212	Hinweise/Tipps
Relativer Bearbeitungsindex	60	100	Moderate Bearbeitbarkeit
Typische Schnittgeschwindigkeit (Drehen)	30-50 m/min	60-80 m/min	Verwenden Sie Hartmetallwerkzeuge für optimale Ergebnisse

Die Bearbeitbarkeit von 8630-Stahl ist moderat, und während er effektiv bearbeitet werden kann, wird die Verwendung von HSS- oder Hartmetallwerkzeugen empfohlen, um optimale Ergebnisse zu erzielen.

Formbarkeit

8630-Stahl kann sowohl warm als auch kalt umgeformt werden, zeigt jedoch Eigenschaften der Kaltverfestigung. Es sollte darauf geachtet werden, übermäßige Biegeradien, insbesondere bei Kaltumformungen, zu vermeiden, um Rissbildung zu verhindern.

Wärmebehandlung

Behandlungsprozess	Temperaturbereich (°C)	Typische Haltezeit	Kühlmethode	Primärer Zweck / Erwartetes Ergebnis
Glühen	700 - 800	1 - 2 Stunden	Luft	Weichmachen, Verbesserung der Verformbarkeit
Abschrecken	800 - 900	30 Minuten	Öl oder Wasser	Härten
Anlassen	400 - 600	1 Stunde	Luft	Reduzierung der Sprödigkeit, Erhöhung der Zähigkeit

Während der Wärmebehandlung unterliegt 8630-Stahl erheblichen metallurgischen Veränderungen. Das Abschrecken erhöht die Härte, während das Anlassen die Sprödigkeit reduziert, was zu einer ausgewogenen Kombination aus Festigkeit und Zähigkeit führt.

Typische Anwendungen und Endverwendungen

Industrie/Sektor	Beispiel für spezifische Anwendung	Wichtige Stahl Eigenschaften, die in dieser Anwendung genutzt werden	Grund für die Auswahl
Automobil	Zahnräder	Hohe Festigkeit, Zähigkeit	Dynamische Lastenbeständigkeit
Luftfahrt	Wellen	Hohe Ermüdungsfestigkeit, Verschleißfestigkeit	Leicht und langlebig
Maschinenbau	Kurbelwellen	Zähigkeit, Bearbeitbarkeit	Komplexe Formen und hohe Festigkeit
Öl & Gas	Bohrköpfe	Verschleißfestigkeit, Schlagfestigkeit	Harsh Betrieb Bedingungen

Weitere Anwendungen umfassen:
- Strukturkomponenten in schweren Maschinen
- Verbindungselemente und Bolzen in hochbelasteten Umgebungen
- Werkzeugmaschinen und Matrizen für Herstellungsprozesse

Die Auswahl von 8630-Stahl für diese Anwendungen beruht hauptsächlich auf seinen hervorragenden mechanischen Eigenschaften, die die notwendige Festigkeit und Haltbarkeit bieten, die in anspruchsvollen Umgebungen erforderlich sind.

Wichtige Überlegungen, Auswahlkriterien und weitere Erkenntnisse

Merkmal/Eigenschaft	8630-Stahl	AISI 4140	AISI 4340	Kurze Pro/Contra- oder Trade-off-Anmerkung
Wichtige mechanische Eigenschaft	Hohe Festigkeit	Höhere Zähigkeit	Höhere Ermüdungsfestigkeit	8630 ist kostengünstiger für moderate Anwendungen
Wichtiger Korrosionsaspekt	Ausreichend	Gut	Ausreichend	4140 bietet bessere Korrosionsbeständigkeit
Schweißbarkeit	Gut	Moderat	Ausreichend	8630 ist einfacher zu schweißen als 4340
Bearbeitbarkeit	Moderat	Gut	Moderat	8630 ist weniger bearbeitbar als 4140
Formbarkeit	Gut	Ausreichend	Schlecht	8630 kann leichter geformt werden
Ungefähre relative Kosten	Moderat	Höher	Höher	8630 ist oft wirtschaftlicher
Typische Verfügbarkeit	Gewöhnlich	Gewöhnlich	Weniger gewöhnlich	8630 ist in verschiedenen Formen weit verbreitet erhältlich

Bei der Auswahl von 8630-Stahl umfassen die Überlegungen Kosten-Effizienz, Verfügbarkeit und spezifische Anwendungsanforderungen. Die Balance seiner Eigenschaften macht ihn für eine Vielzahl von Ingenieuranwendungen geeignet, während seine moderate Korrosionsbeständigkeit sorgfältige Überlegungen in korrosiven Umgebungen erfordert.

Zusammenfassend ist 8630-Stahl ein vielseitiger mittel Kohlenstofflegierungsstahl, der eine einzigartige Kombination aus Festigkeit, Zähigkeit und Bearbeitbarkeit bietet, was ihn zu einer bevorzugten Wahl in verschiedenen Branchen macht. Seine historische Bedeutung und anhaltende Relevanz in der modernen Technik unterstreichen seine Wichtigkeit bei der Materialauswahl.