EN36-Stahl: Eigenschaften und Übersicht der wichtigsten Anwendungen
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EN36-Stahl ist ein mittelkohlenstoffhaltiger legierter Stahl, der hauptsächlich in der Herstellung von Zahnrädern, Wellen und anderen hochfesten Komponenten verwendet wird. Er wird als vergüteter Stahl klassifiziert und enthält erhebliche Mengen an Kohlenstoff, Mangan und Chrom, die seine Härte und Festigkeit nach der Wärmebehandlung erhöhen. Die Hauptlegierungselemente im EN36-Stahl umfassen:
- Kohlenstoff (C): Erhöht Härte und Festigkeit.
- Mangan (Mn): Verbessert die Härte und Zugfestigkeit.
- Chrom (Cr): Erhöht die Korrosionsbeständigkeit und Härte.
Eigenschaften und Merkmale
EN36-Stahl ist bekannt für seine hervorragende Verschleißfestigkeit, Zähigkeit und die Fähigkeit, hohen Belastungen standzuhalten. Seine Eigenschaften machen ihn geeignet für Anwendungen, die hohe Festigkeit und Langlebigkeit erfordern.
Vorteile:
- Hohe Zugfestigkeit und Ermüdungsbeständigkeit.
- Gute Bearbeitbarkeit und Schweißbarkeit.
- Ausgezeichnete Vergütungs Eigenschaften.
Beschränkungen:
- Eingeschränkte Korrosionsbeständigkeit im Vergleich zu rostfreien Stählen.
- Erfordert sorgfältige Wärmebehandlung, um die gewünschten Eigenschaften zu erreichen.
Historisch gesehen war EN36 in der Automobil- und Luftfahrtindustrie von Bedeutung, wo hochwertige Komponenten unerlässlich sind. Seine Marktposition ist robust, mit weit verbreiteter Nutzung in verschiedenen Ingenieuranwendungen.
Alternative Namen, Standards und Äquivalente
| Normungsorganisation | Bezeichnung/Grad | Land/Region des Ursprungs | Hinweise/Anmerkungen |
|---|---|---|---|
| UNS | G86200 | USA | Nächster Äquivalent zu EN36 |
| AISI/SAE | 8620 | USA | Geringe zusammensetzungsunterschiede |
| ASTM | A29/A29M | USA | Allgemeine Spezifikation für legierte Stähle |
| EN | EN36 | Europa | Primäre Bezeichnung |
| DIN | 20MnCr5 | Deutschland | Ähnliche Eigenschaften, aber andere Zusammensetzung |
| JIS | SCr440 | Japan | Äquivalent mit leichten Variationen |
Die Unterschiede zwischen diesen Graden können die Leistung in spezifischen Anwendungen beeinflussen. Zum Beispiel bieten AISI 8620 und EN36 ähnliche Eigenschaften, wobei letzterer aufgrund seines Chromgehalts eine bessere Härtbarkeit bieten kann.
Schlüsseleigenschaften
Chemische Zusammensetzung
| Element (Symbol und Name) | Prozentsatzbereich (%) |
|---|---|
| Kohlenstoff (C) | 0.18 - 0.22 |
| Mangan (Mn) | 0.60 - 0.90 |
| Chrom (Cr) | 0.90 - 1.20 |
| Nickel (Ni) | 0.40 - 0.70 |
| Silizium (Si) | 0.15 - 0.40 |
| Phosphor (P) | ≤ 0.025 |
| Schwefel (S) | ≤ 0.025 |
Die Hauptfunktion von Kohlenstoff im EN36 ist die Verbesserung von Härte und Festigkeit, während Mangan die Härte und Zugfestigkeit verbessert. Chrom trägt zur Korrosionsbeständigkeit und Härtbarkeit bei und macht ihn für Anwendungen mit hohen Belastungen geeignet.
Mechanische Eigenschaften
| Eigenschaft | Zustand/Temperatur | Testtemperatur | Typischer Wert/Bereich (metrisch) | Typischer Wert/Bereich (imperial) | Referenzstandard für Testmethode |
|---|---|---|---|---|---|
| Zugfestigkeit | Quench & Tempered | Raumtemperatur | 800 - 1000 MPa | 116,000 - 145,000 psi | ASTM E8 |
| Streckgrenze (0.2% Offset) | Quench & Tempered | Raumtemperatur | 600 - 800 MPa | 87,000 - 116,000 psi | ASTM E8 |
| Elongation | Quench & Tempered | Raumtemperatur | 10 - 15% | 10 - 15% | ASTM E8 |
| Härte (HRC) | Quench & Tempered | Raumtemperatur | 30 - 40 HRC | 30 - 40 HRC | ASTM E18 |
| Schlagfestigkeit | Quench & Tempered | -20 °C | 30 - 50 J | 22 - 37 ft-lbf | ASTM E23 |
Die Kombination aus hoher Zug- und Streckfestigkeit sowie guter Dehnung macht EN36-Stahl geeignet für Anwendungen, die dynamischen Belastungen ausgesetzt sind und strukturelle Integrität erfordern.
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 BTU·in/h·ft²·°F |
| Spezi Wärmekapazität | Raumtemperatur | 460 J/kg·K | 0.11 BTU/lb·°F |
| Temperaturkoeffizient der Wärmeausdehnung | Raumtemperatur | 11.5 x 10⁻⁶/K | 6.36 x 10⁻⁶/°F |
Die Dichte von EN36-Stahl trägt zu seinem Gewicht und seiner Festigkeit bei, während seine Wärmeleitfähigkeit und spezifische Wärmekapazität wichtig für Anwendungen sind, die mit Wärmebehandlungsprozessen verbunden sind.
Korrosionsbeständigkeit
| Korrosionsmittel | Konzentration (%) | Temperatur (°C) | Widerstandsbewertung | Hinweise |
|---|---|---|---|---|
| Chloride | 3-5% | 25 °C | Ausreichend | Risiko von Lochkorrosion |
| Schwefelsäure | 10% | 20 °C | Schlecht | Nicht empfohlen |
| Meerwasser | - | 25 °C | Ausreichend | Moderat widerstandsfähig |
EN36-Stahl zeigt eine moderate Korrosionsbeständigkeit, insbesondere in chloridhaltigen Umgebungen, wo er anfällig für Lochkorrosion sein kann. Im Vergleich zu rostfreien Stählen wie AISI 304, die eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit bieten, ist EN36 weniger geeignet für hochkorrosive Umgebungen. Seine Verschleißfestigkeit macht ihn jedoch vorteilhaft in Anwendungen, bei denen mechanischer Stress eine Rolle spielt.
Hitzebeständigkeit
| Eigenschaft/Grenzwert | Temperatur (°C) | Temperatur (°F) | Bemerkungen |
|---|---|---|---|
| Maximale kontinuierliche Betriebstemperatur | 300 °C | 572 °F | Geeignet für längere Exposition |
| Maximale intermittierende Betriebstemperatur | 400 °C | 752 °F | Kurzfristige Exposition |
| Skalierungstemperatur | 600 °C | 1112 °F | Risiko von Oxidation über diese Temperatur |
Bei erhöhten Temperaturen behält EN36-Stahl seine Festigkeit, kann jedoch Oxidation erfahren. Eine ordnungsgemäße Wärmebehandlung kann seine Leistung in Hochtemperaturanwendungen verbessern.
Fertigungseigenschaften
Schweißbarkeit
| Schweißverfahren | Empfohlener Füllstoff (AWS-Klassifizierung) | Typisches Schutzgas/Flux | Hinweise |
|---|---|---|---|
| MIG | ER70S-6 | Argon + CO₂ | Vorwärmen empfohlen |
| TIG | ER80S-Ni | Argon | Nachwärmebehandlung |
| Stick | E7018 | - | Erfordert sorgfältige Kontrolle |
EN36-Stahl ist allgemein schweißbar, jedoch wird Vorwärmen empfohlen, um Risse zu vermeiden. Eine Nachwärmebehandlung kann helfen, Spannungen abzubauen und die Zähigkeit zu verbessern.
Bearbeitbarkeit
| Bearbeitungsparameter | EN36-Stahl | AISI 1212 | Hinweise/Tipps |
|---|---|---|---|
| Relativer Bearbeitungsindex | 60 | 100 | Moderate Bearbeitbarkeit |
| Typische Schnittgeschwindigkeit (Drehen) | 30 m/min | 50 m/min | Anpassung an Werkzeugverschleiß |
Die Bearbeitung von EN36 erfordert eine sorgfältige Auswahl von Schneidwerkzeugen und Parametern, um optimale Ergebnisse zu erzielen. Er ist weniger gut bearbeitbar als freischneidende Stähle wie AISI 1212.
Formbarkeit
EN36-Stahl zeigt eine moderate Formbarkeit. Kaltes Formen ist machbar, aber warmes Formen wird für komplexe Formen bevorzugt. Die Werkstoffverfestigung kann die Biegeradien beeinflussen, was sorgfältige Konstruktionsüberlegungen erfordert.
Wärmebehandlung
| Behandlungsprozess | Temperaturbereich (°C) | Typische Haltezeit | Kühlungsmethode | Primärer Zweck / Erwünschtes Ergebnis |
|---|---|---|---|---|
| Glühen | 600 - 700 | 1 - 2 Stunden | Luft | Weichmachen, verbesserte Bearbeitbarkeit |
| Härten | 850 - 900 | 30 Minuten | Öl oder Wasser | Härten, erhöhte Festigkeit |
| Tempern | 150 - 300 | 1 Stunde | Luft | Brittleness reduzieren, Zähigkeit verbessern |
Die Wärmebehandlungsprozesse verändern die Mikrostruktur des EN36-Stahls erheblich und verbessern seine mechanischen Eigenschaften. Das Härten erhöht die Härte, während das Tempern die Sprödigkeit reduziert und ihn für hochbelastete Anwendungen geeignet macht.
Typische Anwendungen und Endverwendungen
| Industrie/Sektor | Beispiel für spezifische Anwendung | Schlüsseleigenschaften des Stahls, die in dieser Anwendung genutzt werden | Grund für die Auswahl |
|---|---|---|---|
| Automobil | Herstellung von Zahnrädern | Hohe Zugfestigkeit, Verschleißfestigkeit | Haltbarkeit unter Last |
| Luftfahrt | Wellenkomponenten | Ermüdungsfestigkeit, Zähigkeit | Sicherheit und Zuverlässigkeit |
| Maschinenbau | Kurbelwellen | Hohe Festigkeit, Bearbeitbarkeit | Präzisionsfertigung |
Weitere Anwendungen umfassen:
- - Komponenten für schwere Maschinen
- - Werkzeuge und Formen
- - Strukturelle Komponenten in hochbelasteten Umgebungen
EN36-Stahl wird für diese Anwendungen aufgrund seiner Kombination aus Festigkeit, Zähigkeit und Verschleißfestigkeit ausgewählt, was ihn ideal für Komponenten macht, die dynamischen Lasten ausgesetzt sind.
Wichtige Überlegungen, Auswahlkriterien und weitere Einblicke
| Eigenschaft/Eigenschaft | EN36-Stahl | AISI 4140 | AISI 8620 | Kurze Pro-/Kontra- oder Trade-off-Anmerkung |
|---|---|---|---|---|
| Wichtige mechanische Eigenschaft | Hohe Zugfestigkeit | Gute Zähigkeit | Exzellente Härtbarkeit | EN36 bietet ein Gleichgewicht der Eigenschaften |
| Wichtiger Korrosionsaspekt | Ausreichend | Schlecht | Ausreichend | EN36 ist korrosionsbeständiger als 4140 |
| Schweißbarkeit | Gut | Moderat | Gut | Vorwärmen empfohlen für EN36 |
| Bearbeitbarkeit | Moderat | Moderat | Gut | EN36 ist weniger gut bearbeitbar als 8620 |
| Ungefähre relative Kosten | Moderat | Moderat | Niedrig | Kosten variieren je nach Marktsituation |
| Typische Verfügbarkeit | Allgemein | Allgemein | Allgemein | Weit verbreitet in verschiedenen Formen |
Bei der Auswahl von EN36-Stahl sollten Faktoren wie Kostenwirksamkeit, Verfügbarkeit und spezifische Anwendungsanforderungen berücksichtigt werden. Sein Gleichgewicht der Eigenschaften macht ihn für eine Vielzahl von Ingenieuranwendungen geeignet, insbesondere wenn hohe Stärke und Haltbarkeit entscheidend sind.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass EN36-Stahl ein vielseitiges Material ist, das in Hochleistungsanwendungen hervorragend abschneidet und eine einzigartige Kombination aus Stärke, Zähigkeit und Verschleißfestigkeit bietet. Seine Eigenschaften können durch Wärmebehandlung angepasst werden, was ihn zu einer bevorzugten Wahl in anspruchsvollen Umgebungen macht.