M35 Stahl (HSS): Eigenschaften und Hauptanwendungen

M35-Stahl, klassifiziert als ein Hochgeschwindigkeitsstahl (HSS), wird hauptsächlich in der Herstellung von Schneidwerkzeugen und Formen eingesetzt. Diese Stahlgüte ist bekannt für ihre ausgezeichnete Härte, Verschleißbeständigkeit und die Fähigkeit, ihre Härte bei erhöhten Temperaturen zu behalten, was sie zur bevorzugten Wahl für Hochleistungsanwendungen macht. M35-Stahl ist ein legierter Werkzeugstahl, der typischerweise erhebliche Mengen an Wolfram und Kobalt enthält, die seine Eigenschaften verbessern.

Umfassende Übersicht

M35-Stahl wird als Hochgeschwindigkeitsstahl klassifiziert, insbesondere als Kobalt-Hochgeschwindigkeitsstahl, der entwickelt wurde, um hohen Temperaturen standzuhalten und die Härte während der Schneidoperationen aufrechtzuerhalten. Die Hauptlegierungselemente in M35 umfassen:

• Wolfram (W): Verbessert Härte und Verschleißbeständigkeit.
• Kobalt (Co): Verbessert die Hochtemperaturleistung und Zähigkeit.
• Molybdän (Mo): Trägt zur Festigkeit und Härtbarkeit bei.

Die einzigartige Kombination dieser Legierungselemente führt zu einem Stahl, der außergewöhnliche Härte aufweist und typischerweise Werte von 62-65 HRC nach der Wärmebehandlung erreicht. M35-Stahl zeigt auch eine gute Zähigkeit, wodurch er weniger anfällig für Absplitterungen und Brüche unter Belastung ist.

Vorteile:
- Hohe Härte: Beibehaltung der Härte bei hohen Temperaturen, was ihn für Hochgeschwindigkeits-Schneidanwendungen geeignet macht.
- Verschleißbeständigkeit: Ausgezeichnete Verschleißbeständigkeit, die die Lebensdauer der Werkzeuge verlängert.
- Vielseitigkeit: Kann für verschiedene Schneidwerkzeuge verwendet werden, einschließlich Bohrer, Gewindeschneider und Fräser.

Einschränkungen:
- Kosten: Höherer Legierungsgehalt führt zu höheren Materialkosten im Vergleich zu herkömmlichen Werkzeugstählen.
- Zerspanbarkeit: Schwieriger zu bearbeiten als niedriglegierte Stähle aufgrund seiner Härte.
- Brittleness: Obwohl zäh, kann er spröde sein, wenn er nicht ordnungsgemäß wärmebehandelt wird.

M35-Stahl hat eine bedeutende Stellung auf dem Markt für Hochgeschwindigkeitsstähle, die häufig in Branchen verwendet werden, die Präzisions-Schneidwerkzeuge erfordern. Seine historische Bedeutung liegt in seiner Entwicklung als Antwort auf die Notwendigkeit, Materialien zu schaffen, die den Anforderungen der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung standhalten können.

Alternative Namen, Standards und Äquivalente

Standardorganisation	Bezeichnung/Güte	Land/Region der Herkunft	Bemerkungen/Hinweise
UNS	T31535	USA	Nächster Äquivalent zu M2 mit Kobalt-Zusatz
AISI/SAE	M35	USA	Häufig in der Werkzeugherstellung verwendet
ASTM	A600	USA	Spezifikation für Hochgeschwindigkeitsstähle
DIN	1.3243	Deutschland	Kleine unterscheidende Zusammensetzungen
JIS	SKH55	Japan	Ähnliche Eigenschaften, jedoch mit anderen Wärmebehandlungs-Empfehlungen

Die Unterschiede zwischen M35 und seinen Äquivalenten, wie M2 oder SKH55, liegen häufig im Kobaltgehalt und den Wärmebehandlungsprozessen, die die Leistung in Hochgeschwindigkeitsanwendungen erheblich beeinflussen können. Beispielsweise verbessert der Zusatz von Kobalt in M35 seine Fähigkeit, thermischer Ermüdung standzuhalten, was ihn für bestimmte Hochleistungsanwendungen bevorzugt macht.

Wichtige Eigenschaften

Chemische Zusammensetzung

Element (Symbol und Name)	Prozentsatzbereich (%)
C (Kohlenstoff)	0.90 - 1.05
W (Wolfram)	5.50 - 6.75
Mo (Molybdän)	4.00 - 5.00
Co (Kobalt)	4.00 - 5.00
Cr (Chrom)	3.75 - 4.50
Mn (Mangan)	0.20 - 0.40
Si (Silizium)	0.20 - 0.40

Die Hauptrolle der Schlüssellegierungselemente in M35-Stahl umfasst:

• Kohlenstoff: Sorgt für Härte und Festigkeit durch die Bildung von Karbiden.
• Wolfram: Verbessert die Verschleißbeständigkeit und erhält die Härte bei hohen Temperaturen.
• Kobalt: Verbessert die Zähigkeit und thermische Stabilität, was eine bessere Leistung bei Hochgeschwindigkeitsanwendungen ermöglicht.

Mechanische Eigenschaften

Eigenschaft	Zustand/Temperatur	Typischer Wert/Bereich (metrisch)	Typischer Wert/Bereich (imperial)	Referenzstandard für Testmethode
Zugfestigkeit	Geglüht	850 - 1000 MPa	123 - 145 ksi	ASTM E8
Dehnfestigkeit (0.2% Offset)	Geglüht	600 - 800 MPa	87 - 116 ksi	ASTM E8
Dehnung	Geglüht	5 - 10%	5 - 10%	ASTM E8
Härte (HRC)	Härtungs- & Anlaufbehandlung	62 - 65 HRC	62 - 65 HRC	ASTM E18
Schlagfestigkeit	Raumtemperatur	20 - 30 J	15 - 22 ft-lbf	ASTM E23

Die Kombination aus hoher Zug- und Dehnfestigkeit sowie hervorragender Härte macht M35-Stahl geeignet für Anwendungen mit signifikanten mechanischen Belastungen und Anforderungen an die strukturelle Integrität. Seine Fähigkeit, hohen Temperaturen standzuhalten, ohne die Härte zu verlieren, ist besonders vorteilhaft in Hochgeschwindigkeitsbearbeitungsumgebungen.

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Zustand/Temperatur	Wert (metrisch)	Wert (imperial)
Dichte	Raumtemperatur	8.2 g/cm³	0.297 lb/in³
Schmelzpunkt/-bereich	-	1400 - 1450 °C	2552 - 2642 °F
Wärmeleitung	Raumtemperatur	25 W/m·K	14.5 BTU·in/h·ft²·°F
Spezifische Wärmekapazität	Raumtemperatur	460 J/kg·K	0.11 BTU/lb·°F
Elektrische Wiederstandsfähigkeit	Raumtemperatur	0.000015 Ω·m	0.000015 Ω·in

Wichtige physikalische Eigenschaften wie Dichte und Wärmeleitung sind entscheidend für Anwendungen, bei denen Gewicht und Wärmeabfuhr von Bedeutung sind. Die relativ hohe Dichte von M35-Stahl trägt zu seiner Robustheit bei, während seine Wärmeleitfähigkeit eine effektive Wärmeverwaltung während der Schneidoperationen ermöglicht.

Korrosionsbeständigkeit

Korrosives Mittel	Konzentration (%)	Temperatur (°C/°F)	Widerstandswertung	Bemerkungen
Chloride	3-5	20-60 °C (68-140 °F)	Ausreichend	Risiko von Lochfraß
Säuren	10-20	20-40 °C (68-104 °F)	Schlecht	Anfällig für Korrosion
Alkalische Lösungen	5-10	20-60 °C (68-140 °F)	Ausreichend	Moderate Beständigkeit

M35-Stahl zeigt eine moderate Korrosionsbeständigkeit, insbesondere in Chlorid-Umgebungen, wo er anfällig für Lochfraß sein kann. Im Vergleich zu anderen Hochgeschwindigkeitsstählen wie M2 bietet M35 due Kobaltgehalt eine leicht bessere Beständigkeit gegen Oxidation bei erhöhten Temperaturen, jedoch ist er immer noch nicht für Anwendungen in stark korrosiven Umgebungen zu empfehlen.

Hitzebeständigkeit

Eigenschaft/Grenze	Temperatur (°C)	Temperatur (°F)	Bemerkungen
Maximale kontinuierliche Betriebstemperatur	600 °C	1112 °F	Beibehaltung der Härte bei hohen Temperaturen
Maximale intermittierende Betriebstemperatur	650 °C	1202 °F	Nur kurzfristige Exposition
Skalierungstemperatur	700 °C	1292 °F	Risiko der Oxidation über dieser Temperatur
Berücksichtigungen zur Kriechfestigkeit	500 °C	932 °F	Beginnt, an Festigkeit zu verlieren

M35-Stahl ist bei erhöhten Temperaturen gut einsatzfähig, behält Härte und Festigkeit. Eine längere Exposition gegenüber Temperaturen über 600 °C kann jedoch zu Oxidation und Skalierung führen, die seine Integrität gefährden kann.

Bearbeitungseigenschaften

Schweißbarkeit

Schweißprozess	Empfohlenes Zusatzmaterial (AWS-Klassifikation)	Typisches Schutzgas/Flux	Bemerkungen
MIG	ER70S-6	Argon + CO2	Vorfähigkeit empfohlen
TIG	ER80S-D2	Argon	Erfordert sorgfältige Kontrolle
Stab	E7018	-	Nicht empfohlen für dicke Abschnitte

M35-Stahl wird im Allgemeinen nicht empfohlen zum Schweißen aufgrund seiner hohen Härte und der Gefahr von Rissen. Vorwärmen und Nachbehandlung sind entscheidend, um diese Risiken zu minimieren. Die Wahl des Zusatzmaterials ist entscheidend, um die Kompatibilität zu gewährleisten und die mechanischen Eigenschaften zu erhalten.

Zerspanbarkeit

Zerspanungsparameter	M35-Stahl	AISI 1212	Bemerkungen/Hinweise
Relativer Zerspanungsindex	60	100	Schwieriger zu bearbeiten
Typische Schnittgeschwindigkeit (Drehen)	30-40 m/min	80-100 m/min	Verwenden Sie Hartmetallwerkzeuge

M35-Stahl hat einen niedrigeren Zerspanbarkeitsindex im Vergleich zu gebräuchlicheren Stählen wie AISI 1212, was die Bearbeitung erschwert. Optimale Schnittgeschwindigkeiten und Werkzeugwahl sind entscheidend, um die gewünschten Ergebnisse ohne übermäßigen Verschleiß zu erreichen.

Formbarkeit

M35-Stahl eignet sich aufgrund seiner hohen Härte und Sprödigkeit nicht besonders gut für Formgebungsprozesse. Das Kaltformen ist in der Regel nicht machbar, während das Warmformen mit sorgfältiger Temperaturkontrolle möglich sein kann. Arbeitsverhärtung kann auftreten, was die Berücksichtigung von Biege-Radien und Formtechnik erforderlich macht.

Wärmebehandlung

Behandlungsprozess	Temperaturbereich (°C/°F)	Typische Haltezeit	Kühlmethode	Primäres Ziel / Erwartetes Ergebnis
Glühen	800 - 850 °C (1472 - 1562 °F)	1 - 2 Stunden	Luft	Härte verringern, Zerspanbarkeit verbessern
Härten	1200 - 1250 °C (2192 - 2282 °F)	30 - 60 Minuten	Öl	Härte erhöhen
Anlassen	550 - 600 °C (1022 - 1112 °F)	1 Stunde	Luft	Sprödigkeit verringern, Zähigkeit erhöhen

Die Wärmebehandlung von M35-Stahl umfasst Austenitisierung, Abschrecken und Anlassen, um die gewünschte Härte und Zähigkeit zu erreichen. Die metallurgischen Umwandlungen während dieser Prozesse beeinflussen erheblich die Mikrostruktur, was zur Bildung feiner Karbide führt, die die Verschleißbeständigkeit erhöhen.

Typische Anwendungen und Endverwendungen

Branche/Sektor	Konkretes Anwendungsbeispiel	Wichtige Stahleigenschaften, die in dieser Anwendung genutzt werden	Grund für die Auswahl (kurz)
Luftfahrt	Schneidwerkzeuge für die Flugzeugherstellung	Hohe Härte, Verschleißbeständigkeit	Präzision und Haltbarkeit
Automobil	Bohrer und Gewindeschneider	Beibehaltung der Härte bei hohen Temperaturen	Effizienz in der Bearbeitung
Metallverarbeitung	Fräser	Zähigkeit und Verschleißbeständigkeit	Hohe Werkzeuglebensdauer

Weitere Anwendungen umfassen:
- Werkzeugherstellung: M35 wird häufig für die Herstellung von Hochleistungswerkzeugen aufgrund seiner Härte und Verschleißbeständigkeit verwendet.
- Zerspanung: Ideal für Hochgeschwindigkeitsbearbeitungsoperationen, bei denen die Langlebigkeit des Werkzeugs entscheidend ist.

M35-Stahl wird für diese Anwendungen aufgrund seiner Fähigkeit ausgewählt, die Leistung unter extremen Bedingungen aufrechtzuerhalten, was Präzision und Effizienz in den Fertigungsprozessen gewährleistet.

Wichtige Überlegungen, Auswahlkriterien und weitere Einblicke

Merkmal/Eigenschaft	M35-Stahl	M2-Stahl	HSS Güte X	Kurze Pro-/Kontra- oder Trade-off-Anmerkung
Wichtige mechanische Eigenschaft	Hohe Härte	Gute Zähigkeit	Ausgezeichnete Verschleißbeständigkeit	M35 bietet bessere Hochtemperaturleistung
Wichtiger Korrosionsaspekt	Moderate Beständigkeit	Ausreichende Beständigkeit	Gute Beständigkeit	M35 ist weniger beständig gegen Säuren
Schweißbarkeit	Schlecht	Ausreichend	Schlecht	M35 erfordert sorgfältige Schweißtechniken
Zerspanbarkeit	Niedrig	Moderat	Moderat	M35 ist schwieriger zu bearbeiten
Formbarkeit	Schlecht	Gut	Ausreichend	M35 ist nicht für das Formen geeignet
Ungefähre relative Kosten	Hoch	Moderat	Moderat	Die Legierungselemente von M35 erhöhen die Kosten
Typische Verfügbarkeit	Moderat	Hoch	Hoch	M35 kann weniger verbreitet sein als M2

Bei der Auswahl von M35-Stahl sind Überlegungen wie Kosteneffizienz, Verfügbarkeit und spezifische Anforderungen der Anwendung wichtig. Während er in Hochgeschwindigkeitsanwendungen überlegene Leistung bietet, können die höheren Kosten und die niedrigere Zerspanbarkeit eine sorgfältige Bewertung im Vergleich zu Alternativen wie M2-Stahl oder anderen Hochgeschwindigkeitsstählen erfordern.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass M35-Stahl ein Hochleistungsmaterial ist, das in anspruchsvollen Anwendungen hervorragende Leistungen erbringt, insbesondere in der Herstellung von Schneidwerkzeugen. Seine einzigartigen Eigenschaften erfordern jedoch auch eine sorgfältige Handhabung und Verarbeitung, um sein Potenzial zu maximieren.