M390 Stahl (Bohler PM Edelstahl): Eigenschaften und Hauptanwendungen

M390-Stahl, auch bekannt als Bohler PM Edelstahl, ist ein hochleistungsfähiger Edelstahl, der in die Kategorie der martensitischen Edelstähle fällt. Er wird als Pulvermetallurgie-Stahl klassifiziert, was eine feine Mikrostruktur und verbesserte Eigenschaften ermöglicht. Die Hauptlegierungselemente in M390 sind Chrom (Cr), Molybdän (Mo), Vanadium (V) und Kohlenstoff (C), die jeweils erheblich zu seinen Gesamteigenschaften beitragen.

Umfassende Übersicht

M390-Stahl ist bekannt für seine außergewöhnliche Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Kantenhaltbarkeit, was ihn zu einer beliebten Wahl in der Herstellung von hochwertigen Messern und Werkzeugen macht. Der hohe Chromgehalt (etwa 20%) bietet eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit, während die Zugabe von Molybdän und Vanadium seine Härte und Verschleißfestigkeit verbessert. Die feine Mikrostruktur, die durch Pulvermetallurgie erreicht wird, führt zu einer gleichmäßigen Verteilung von Karbiden, was zu seinen überlegenen mechanischen Eigenschaften beiträgt.

Vorteile von M390-Stahl:
- Ausgezeichnete Kantenhaltbarkeit: M390 behält seine Schärfe länger als viele andere Stähle und ist damit ideal für Schneidwerkzeuge und Messer.
- Hohe Korrosionsbeständigkeit: Der hohe Chromgehalt bietet ausgezeichnete Beständigkeit gegen Rost und Korrosion, geeignet für den Einsatz in feuchten oder nassen Umgebungen.
- Gute Zähigkeit: Trotz seiner Härte zeigt M390 eine gute Zähigkeit, wodurch das Risiko von Absplitterungen oder Bruch während des Gebrauchs verringert wird.

Beschränkungen von M390-Stahl:
- Schwierig zu schärfen: Die Härte von M390 kann es im Vergleich zu weicheren Stählen herausfordernd machen, ihn zu schärfen.
- Höhere Kosten: Als Premiumstahl ist M390 tendenziell teurer als Standardedelstähle.
- Eingeschränkte Verfügbarkeit: Obwohl er an Popularität gewinnt, ist M390 möglicherweise nicht so weit verbreitet wie andere gängigere Grade.

Historisch hat M390 seinen Platz im Hochleistungsmarkt gefunden, insbesondere bei maßgefertigten Messern und hochwertigen industriellen Anwendungen, wo seine einzigartigen Eigenschaften voll ausgenutzt werden können.

Alternative Namen, Standards und Entsprechungen

Standardorganisation	Bezeichnung/Grad	Land/Region des Ursprungs	Anmerkungen/Hinweise
UNS	S39000	USA	Nächste Entsprechung zu Bohler M390
AISI/SAE	-	USA	Nicht direkt unter AISI/SAE klassifiziert
ASTM	A240	USA	Standard-Spezifikation für Edelstahlbleche
EN	1.4116	Europa	Ähnliche Eigenschaften, können jedoch in der Zusammensetzung abweichen
JIS	-	Japan	Keine direkte Entsprechung, aber ähnliche Grade existieren

Die nächstgelegenen Entsprechungen zu M390, wie 1.4116, können geringfügige zusammensetzungsbedingte Unterschiede aufweisen, die die Leistung, insbesondere bei der Kantenhaltbarkeit und Korrosionsbeständigkeit, beeinflussen können. Es ist wichtig, diese Unterschiede bei der Auswahl von Materialien für spezifische Anwendungen zu berücksichtigen.

Schlüsseleigenschaften

Chemische Zusammensetzung

Element (Symbol und Name)	Prozentsatzbereich (%)
C (Kohlenstoff)	1.90 - 2.10
Cr (Chrom)	19.00 - 20.00
Mo (Molybdän)	0.80 - 1.20
V (Vanadium)	0.10 - 0.50
Mn (Mangan)	0.30 - 0.50
Si (Silizium)	0.20 - 0.50
P (Phosphor)	≤ 0.03
S (Schwefel)	≤ 0.03

Die Hauptlegierungselemente im M390-Stahl spielen entscheidende Rollen bei der Definition seiner Eigenschaften:
- Chrom (Cr): Bietet Korrosionsbeständigkeit und trägt zur Bildung einer harten, verschleißfesten Oberfläche bei.
- Molybdän (Mo): Verbessert die Härte und die Beständigkeit gegen Lochfraß und Spaltkorrosion.
- Vanadium (V): Erhöht die Verschleißfestigkeit und hilft, die Kornstruktur zu verfeinern, was zur Gesamtezähigkeit beiträgt.

Mechanische Eigenschaften

Eigenschaft	Zustand/Temperatur	Typischer Wert/Bereich (Metrisch - SI-Einheiten)	Typischer Wert/Bereich (Imperiale Einheiten)	Referenzstandard für Prüfmethode
Zugfestigkeit	Abgeschreckt & Vergütet	2000 - 2200 MPa	290 - 320 ksi	ASTM E8
Streckgrenze (0.2% Offset)	Abgeschreckt & Vergütet	1800 - 2000 MPa	261 - 290 ksi	ASTM E8
Dehnung	Abgeschreckt & Vergütet	6 - 8%	6 - 8%	ASTM E8
Härte	Abgeschreckt & Vergütet	58 - 62 HRC	58 - 62 HRC	ASTM E18
Schlagzähigkeit	Abgeschreckt & Vergütet	30 - 40 J bei -20°C	22 - 30 ft-lbf bei -4°F	ASTM E23

Die Kombination aus hoher Zug- und Streckfestigkeit sowie exzellente Härte macht M390-Stahl geeignet für Anwendungen, die hohe mechanische Beanspruchungen und strukturelle Integrität erfordern. Seine Zähigkeit gewährleistet, dass er Stößen standhalten kann, ohne zu brechen, was ihn ideal für anspruchsvolle Umgebungen macht.

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Zustand/Temperatur	Wert (Metrisch - SI-Einheiten)	Wert (Imperiale Einheiten)
Dichte	Raumtemperatur	7.8 g/cm³	0.282 lb/in³
Schmelzpunkt	-	1400 - 1450 °C	2552 - 2642 °F
Wärmeleitfähigkeit	Raumtemperatur	25 W/m·K	17.3 BTU·in/(hr·ft²·°F)
Spezifische Wärmekapazität	Raumtemperatur	500 J/kg·K	0.119 BTU/lb·°F
Elektrische Widerstandsfähigkeit	Raumtemperatur	0.7 µΩ·m	0.7 µΩ·in
Thermischer Ausdehnungskoeffizient	Raumtemperatur	10.5 x 10⁻⁶ /K	5.8 x 10⁻⁶ /°F

Wichtige physikalische Eigenschaften wie Dichte und Wärmeleitfähigkeit sind für Anwendungen in Hochleistungsumgebungen von Bedeutung. Der hohe Schmelzpunkt zeigt an, dass M390 hohen Temperaturen standhalten kann, ohne seine strukturelle Integrität zu verlieren, was ihn für Anwendungen in wärmeintensiven Prozessen geeignet macht.

Korrosionsbeständigkeit

Korrosives Agens	Konzentration (%)	Temperatur (°C/°F)	Widerstandswerte	Anmerkungen
Chloride	3-10%	20-60°C (68-140°F)	Gut	Risiko von Lochkorrosion
Äuren	10-30%	20-80°C (68-176°F)	Befriedigend	Anfällig für Spannungsrisskorrosion
Alkalische Lösungen	5-20%	20-60°C (68-140°F)	Gut	Allgemein beständig
Atmosphärisch	-	-	Ausgezeichnet	Schneidet in feuchten Umgebungen gut ab

M390-Stahl zeigt eine ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit gegen atmosphärische Korrosion und ist besonders effektiv in feuchten Umgebungen. Er ist jedoch anfällig für Lochkorrosion in chloridreichen Umgebungen, was eine kritische Überlegung für Anwendungen in maritimen oder küstennahen Gebieten ist. Im Vergleich zu anderen Edelstählen wie 440C und S30V bietet M390 eine überlegene Verschleißfestigkeit und Kantenhaltbarkeit, obwohl er möglicherweise in stark sauren Umgebungen nicht so gut abschneidet.

Hitzebeständigkeit

Eigenschaft/Grenze	Temperatur (°C)	Temperatur (°F)	Anmerkungen
Max. kontinuierliche Betriebstemperatur	350 °C	662 °F	Geeignet für längere Exposition
Max. intermittierende Betriebstemperatur	400 °C	752 °F	Kurze Exposition ohne signifikante Verschlechterung
Skaliertemperatur	600 °C	1112 °F	Risiko von Oxidation bei erhöhten Temperaturen

M390-Stahl behält seine mechanischen Eigenschaften auch bei erhöhten Temperaturen, was ihn für Anwendungen geeignet macht, die Wärmeexposition erfordern. Eine längere Exposition gegenüber Temperaturen über 350 °C kann jedoch zu Oxidation und Skalierung führen, was seine Leistung beeinträchtigen kann.

Verarbeitungseigenschaften

Schweißbarkeit

Schweißverfahren	Empfohlener Zusatzwerkstoff (AWS-Klassifikation)	Typisches Schutzgas/Flussmittel	Anmerkungen
TIG	ER308L	Argon	Vorwärmung empfohlen
MIG	ER308L	Argon/CO2	Erfordert sorgfältige Kontrolle
Elektrode	E308L	-	Nicht für dicke Materialien empfohlen

M390-Stahl kann geschweißt werden, aber es muss darauf geachtet werden, dass Rissbildung vermieden wird. Vorwärmung wird oft empfohlen, um das Risiko eines thermischen Schocks zu reduzieren. Eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen kann ebenfalls erforderlich sein, um Spannungen abzubauen und die Zähigkeit wiederherzustellen.

Zerspanbarkeit

Zerspanungsparameter	M390-Stahl	AISI 1212	Anmerkungen/Hinweise
Relativer Zerspanungsindex	50%	100%	M390 ist schwieriger zu zerspanen
Typische Schnittgeschwindigkeit	20-30 m/min	50-70 m/min	Verwenden Sie Hartmetallwerkzeuge für beste Ergebnisse

M390-Stahl ist aufgrund seiner Härte schwieriger zu zerspanen als niedriglegierte Stähle. Der Einsatz von Hartmetallwerkzeugen und angemessenen Schnittgeschwindigkeiten kann die Zerspanbarkeit verbessern.

Formbarkeit

M390-Stahl zeigt aufgrund seiner hohen Härte eine begrenzte Formbarkeit. Kalte Umformungen werden generell nicht empfohlen, während warme Umformungen mit Sorgfalt durchgeführt werden können. Der Kaltverfestigungseffekt kann Biegen und Formen erschweren, was spezielle Techniken erfordert.

Wärmebehandlung

Behandlungsprozess	Temperaturbereich (°C/°F)	Typische Haltezeit	Kühlmethode	Primäres Ziel / Erwartetes Ergebnis
Glühen	800 - 900 °C (1472 - 1652 °F)	1-2 Stunden	Luft oder Öl	Härte reduzieren, Zähigkeit verbessern
Hartbauen	1000 - 1100 °C (1832 - 2012 °F)	30-60 Minuten	Öl oder Luft	Härte und Festigkeit erhöhen
Vergüten	200 - 600 °C (392 - 1112 °F)	1 Stunde	Luft	Sprödigkeit reduzieren, Zähigkeit erhöhen

Die Wärmebehandlungsprozesse für M390-Stahl beinhalten das Austenitisieren gefolgt von Abschrecken und Vergüten. Diese Prozesse führen zu einer feinen Mikrostruktur, die Härte und Verschleißfestigkeit erhöht, während die Zähigkeit beibehalten wird.

Typische Anwendungen und Endverwendungen

Branche/Sektor	Beispiel für spezifische Anwendung	Schlüsseleigenschaften des Stahls, die in dieser Anwendung genutzt werden	Grund für die Auswahl (kurz)
Messerherstellung	Hochwertige Küchenmesser	Ausgezeichnete Kantenhaltbarkeit, Korrosionsbeständigkeit	Ideal für kulinarische Anwendungen
Werkzeugbau	Präzisionsschneidwerkzeuge	Hohe Härte, Verschleißfestigkeit	Geeignet für anspruchsvolle Bearbeitungen
Medizinische Geräte	Chirurgische Instrumente	Korrosionsbeständigkeit, Biokompatibilität	Wesentlich für Hygiene und Haltbarkeit
Automobilindustrie	Hochleistungsbauteile	Zähigkeit, Ermüdungsbeständigkeit	Kritisch für Sicherheit und Zuverlässigkeit

M390-Stahl wird für Anwendungen ausgewählt, die hohe Leistung und Haltbarkeit erfordern. Seine außergewöhnliche Kantenhaltbarkeit macht ihn bei Messermachern beliebt, während seine Korrosionsbeständigkeit in medizinischen und automobilen Anwendungen von entscheidender Bedeutung ist.

Wichtige Überlegungen, Auswahlkriterien und weitere Einblicke

Merkmal/Eigenschaft	M390-Stahl	440C-Stahl	S30V-Stahl	Kurzfristige Pro-/Kontra- oder Kompromissnotiz
Schlüsseleigenschaft	Hohe Härte	Moderate Härte	Hohe Zähigkeit	M390 bietet überlegene Verschleißfestigkeit
Wichtiger Korrosionsaspekt	Ausgezeichnet	Gut	Gut	M390 überzeugt in feuchten Umgebungen
Schweißbarkeit	Moderat	Gut	Moderat	M390 erfordert sorgfältige Schweißtechniken
Zerspanbarkeit	Herausfordernd	Gut	Moderat	M390 ist schwieriger zu zerspanen als 440C
Formbarkeit	Begrenzt	Gut	Moderat	M390 ist aufgrund der Härte weniger formbar
Ungefährer relativer Preis	Hoch	Moderat	Moderat	M390 ist ein Premiumstahl mit höheren Kosten
Typische Verfügbarkeit	Moderat	Hoch	Hoch	M390 ist möglicherweise nicht so leicht verfügbar

Bei der Auswahl von M390-Stahl für eine spezifische Anwendung ist es wichtig, seine mechanischen Eigenschaften, die Korrosionsbeständigkeit und die Herausforderungen bei der Verarbeitung zu berücksichtigen. Während er in vielen Bereichen überlegene Leistungen bietet, können seine höheren Kosten und die eingeschränkte Verfügbarkeit den Entscheidungsprozess beeinflussen. Das Verständnis der Kompromisse zwischen M390 und alternativen Graden wie 440C und S30V kann helfen, informierte Entscheidungen zu treffen, die auf spezifische Ingenieuranforderungen zugeschnitten sind.