N690 Stahl: Eigenschaften und wichtige Anwendungsübersicht

N690-Stahl, auch bekannt als Bohler N690, ist ein Hochleistungs-Edelstahl, der zu den martensitischen Edelstählen gehört. Diese Stahlgüte ist hauptsächlich mit Chrom, Molybdän und Vanadium legiert, was ihre Härte, Korrosionsbeständigkeit und die allgemeinen mechanischen Eigenschaften erheblich verbessert. N690 ist besonders für seine hervorragende Schnitthaltigkeit und Abriebfestigkeit bekannt, was ihn zu einer beliebten Wahl in der Herstellung von hochwertigen Messern und Schneidwerkzeugen macht.

Umfassende Übersicht

N690-Stahl wird als martensitischer Edelstahl klassifiziert, der durch seinen hohen Kohlenstoffgehalt und die Fähigkeit, durch Wärmebehandlung gehärtet zu werden, gekennzeichnet ist. Die Hauptlegierungselemente in N690 umfassen:

• Chrom (Cr): Typischerweise etwa 17%, was die Korrosionsbeständigkeit erhöht und zur Härte des Stahls beiträgt.
• Molybdän (Mo): Ungefähr 1,1%, was die Widerstandsfähigkeit gegen Loch- und Spaltkorrosion verbessert.
• Vanadium (V): Etwa 0,2%, was die Abriebfestigkeit verbessert und zur feinen Kornstruktur beiträgt.

Die Kombination dieser Elemente ergibt einen Stahl, der eine bemerkenswerte Härte aufweist und typischerweise eine Rockwell-Härte von 58-60 HRC nach ordnungsgemäßer Wärmebehandlung erreicht.

Vorteile und Einschränkungen

Vorteile (Pro)	Einschränkungen (Kontra)
Exzellente Schnitthaltigkeit und Abriebfestigkeit	Schwieriger zu bearbeiten als legierte Stähle mit niedrigerer Legierung
Gute Korrosionsbeständigkeit, geeignet für verschiedene Umgebungen	Kann anfällig für Sprödigkeit sein, wenn nicht ordnungsgemäß wärmebehandelt
Hohe Härte und Festigkeit, ideal für Schneidwerkzeuge	Erfordert sorgfältigen Umgang, um Abplatzungen oder Risse zu vermeiden
Behält die Schärfe gut, was ihn in der Messeranwendung populär macht	Begrenzte Duktilität im Vergleich zu austenitischen Edelstählen

N690-Stahl hat sich einen Platz auf dem Markt erobert, insbesondere in der Messerherstellungsbranche, wo seine Eigenschaften hoch geschätzt werden. Seine historische Bedeutung ist mit seiner Entwicklung durch Bohler verbunden, einem Unternehmen, das für die Herstellung von hochwertigen Werkzeugstählen bekannt ist, das N690 als Maßstab für Leistung in verschiedenen Anwendungen etabliert hat.

Alternative Namen, Standards und Äquivalente

Normungsorganisation	Bezeichnung/Güte	Herkunftsland/-region	Hinweise/Bemerkungen
UNS	S69030	USA	Nächste Entsprechung zu N690
AISI/SAE	440C	USA	Kleinere Zusammensetzungsunterschiede; 440C hat einen höheren Kohlenstoffgehalt
ASTM	A276	USA	Allgemeine Spezifikation für Edelstahlstangen
EN	1.4528	Europa	Entsprechende Güte in den europäischen Normen
JIS	SUS440C	Japan	Ähnliche Eigenschaften, aber unterschiedliche Reaktion auf Wärmebehandlung

Während N690 oft mit 440C verglichen wird, ist es wichtig zu beachten, dass der höhere Chromgehalt in N690 eine bessere Korrosionsbeständigkeit bietet, während 440C aufgrund seines Kohlenstoffgehalts möglicherweise eine leicht höhere Härte aufweist. Diese Unterscheidung kann die Auswahl des Stahls für spezifische Anwendungen beeinflussen, insbesondere in Umgebungen, in denen Korrosionsbeständigkeit entscheidend ist.

Schlüssel Eigenschaften

Chemische Zusammensetzung

Element (Symbol und Name)	Prozentsatzbereich (%)
Kohlenstoff (C)	0,90 - 1,00
Chrom (Cr)	16,0 - 17,0
Molybdän (Mo)	1,0 - 1,2
Vanadium (V)	0,1 - 0,3
Mangan (Mn)	0,5 - 1,0
Silizium (Si)	0,5 max
Phosphor (P)	0,03 max
Schwefel (S)	0,03 max

Die Hauptfunktion der Schlüssellegierungselemente im N690-Stahl ist wie folgt:

• Chrom: Verbessert die Korrosionsbeständigkeit und Härte.
• Molybdän: Erhöht die Widerstandsfähigkeit gegen Lochkorrosion und verbessert die allgemeine Zähigkeit.
• Vanadium: Trägt zur Abriebfestigkeit bei und hilft, die Kornstruktur zu verfeinern, was zu verbesserten mechanischen Eigenschaften führt.

Mechanische Eigenschaften

Eigenschaft	Zustand/Temperatur	Testtemperatur	Typischer Wert/Bereich (metrisch - SI-Einheiten)	Typischer Wert/Bereich (imperiale Einheiten)	Referenzstandard für Prüfverfahren
Zugfestigkeit	Vergütet	Raumtemperatur	1000 - 1100 MPa	145 - 160 ksi	ASTM E8
Streckgrenze (0,2% Abweichung)	Vergütet	Raumtemperatur	800 - 900 MPa	116 - 130 ksi	ASTM E8
Dehnung	Vergütet	Raumtemperatur	12 - 15%	12 - 15%	ASTM E8
Härte	Vergütet	Raumtemperatur	58 - 60 HRC	58 - 60 HRC	ASTM E18
Schlagfestigkeit	Vergütet	-20 °C	30 - 40 J	22 - 30 ft-lbf	ASTM E23

Die Kombination aus hoher Zug- und Streckfestigkeit sowie guter Härte macht N690-Stahl geeignet für Anwendungen, die hohe mechanische Belastungen und strukturelle Integrität erfordern. Seine Fähigkeit, diese Eigenschaften unter verschiedenen Bedingungen zu erhalten, ist entscheidend für Werkzeuge und Komponenten, die Abnutzung und Stößen ausgesetzt sind.

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Zustand/Temperatur	Wert (metrisch - SI-Einheiten)	Wert (imperiale Einheiten)
Dichte	-	7,8 g/cm³	0,282 lb/in³
Schmelzpunkt/-bereich	-	1400 - 1450 °C	2552 - 2642 °F
Wärmeleitfähigkeit	20 °C	25 W/m·K	14,5 BTU·in/(hr·ft²·°F)
spezifische Wärmekapazität	20 °C	500 J/kg·K	0,119 BTU/lb·°F
Elektrische Widerstand	20 °C	0,75 μΩ·m	0,0013 Ω·in

Die praktische Bedeutung der physikalischen Eigenschaften von N690 zeigt sich in seinen Anwendungen. Beispielsweise trägt die hohe Dichte zu Gewicht und Balance von Messern bei, während die Wärmeleitfähigkeit eine effektive Wärmeableitung während des Schneidvorgangs ermöglicht. Der Schmelzpunkt zeigt seine Eignung für Anwendungen bei hohen Temperaturen an, obwohl darauf geachtet werden muss, Überhitzung während der Verarbeitung zu vermeiden.

Korrosionsbeständigkeit

Korrosionsmittel	Konzentration (%)	Temperatur (°C/°F)	Widerstandsbewertung	Hinweise
Chloride	3-10	20-60 °C / 68-140 °F	Gut	Risiko von Lochkorrosion
Säuren (Schwefelsäure)	10-30	20-40 °C / 68-104 °F	Ausreichend	Anfällig für SCC
Alkalische Lösungen	5-20	20-60 °C / 68-140 °F	Gut	Begrenzte Beständigkeit
Atmosphärische Bedingungen	-	-	Exzellent	Gut für Außenanwendungen

N690-Stahl zeigt eine gute Widerstandsfähigkeit gegenüber verschiedenen korrosiven Umgebungen, insbesondere bei atmosphärischen Bedingungen und milden Chloriden. Er ist jedoch anfällig für Lochkorrosion in hochchlorhaltigen Umgebungen, was ein Anliegen für maritime Anwendungen sein kann. Im Vergleich zu anderen Edelstählen wie AISI 440C und 154CM bietet N690 aufgrund seines höheren Chromgehalts eine überlegene Korrosionsbeständigkeit, was ihn zu einer bevorzugten Wahl für Anwendungen macht, die Haltbarkeit und Langlebigkeit erfordern.

Hitzebeständigkeit

Eigenschaft/Grenze	Temperatur (°C)	Temperatur (°F)	Hinweise
Maximale fortlaufende Betriebstemperatur	300 °C	572 °F	Geeignet für Hochtemperatureinsätze
Maximale intermittierende Betriebstemperatur	350 °C	662 °F	Kann kurzfristige Exposition gegenüber höheren Temperaturen standhalten
Skalierungstemperatur	600 °C	1112 °F	Beginnt, mechanische Eigenschaften über dieser Temperatur zu verlieren

Bei erhöhten Temperaturen behält N690-Stahl seine mechanischen Eigenschaften bis zu einem bestimmten Limit. Längerer Kontakt mit hohen Temperaturen kann jedoch zu Oxidation und einer Abnahme der Härte führen. Es ist wichtig, diese Faktoren bei der Auswahl von N690 für Anwendungen, die Wärme beinhalten, zu berücksichtigen.

Bearbeitbarkeit

Schweißbarkeit

Schweißverfahren	Empfohlenes Füllmetall (AWS-Klassifizierung)	Typisches Schutzgas/Flussmittel	Hinweise
TIG	ER 316L	Argon	Vorwärmen empfohlen
MIG	ER 308L	Argon + CO2	Nach dem Schweißen Wärmebehandlung empfohlen
Stick	E308-16	-	Sorgfältige Kontrolle der Wärmeabgabe

N690-Stahl kann mit verschiedenen Verfahren geschweißt werden, erfordert jedoch eine sorgfältige Kontrolle der Wärmeabgabe, um Rissbildung zu vermeiden. Vorwärmen wird häufig empfohlen, und eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen kann helfen, Spannungen abzubauen und die Zähigkeit zu verbessern. Die Wahl des Füllmetalls ist entscheidend, um die Kompatibilität sicherzustellen und die Korrosionsbeständigkeit zu erhalten.

Bearbeitbarkeit

Bearbeitungsparameter	N690-Stahl	AISI 1212	Hinweise/Tipps
Relativer Bearbeitungsindex	50%	100%	Schwieriger zu bearbeiten aufgrund der Härte
Typische Schnittgeschwindigkeit (Drehen)	30-40 m/min	80-100 m/min	Verwenden Sie Hartmetallwerkzeuge für die besten Ergebnisse

N690-Stahl stellt aufgrund seiner Härte Herausforderungen bei der Bearbeitung dar. Optimale Bedingungen umfassen die Verwendung von Hartmetallwerkzeugen und die Einhaltung niedrigerer Schnittgeschwindigkeiten, um Werkzeugverschleiß zu verhindern. Eine ordnungsgemäße Kühlung und Schmierung sind entscheidend, um die gewünschten Oberflächenfinishs zu erzielen.

Formbarkeit

N690-Stahl ist nicht besonders bekannt für seine Formbarkeit, da es sich um einen harten Stahl handelt, der schwierig zu formen ist. Kaltes Formen ist möglich, kann jedoch zu Kaltverfestigung führen, was eine sorgfältige Kontrolle der Biege-Radien und der Formprozesse erfordert. Heißformen ist machbarer, aber die Temperaturen müssen überwacht werden, um die Eigenschaften des Stahls nicht zu gefährden.

Wärmebehandlung

Behandlungsprozess	Temperaturbereich (°C/°F)	Typische Haltezeit	Kühlungsmethode	Hauptzweck / Erwartetes Ergebnis
Glühen	800 - 900 °C / 1472 - 1652 °F	1-2 Stunden	Luft oder Öl	Härte reduzieren, Duktilität verbessern
Härten	1000 - 1100 °C / 1832 - 2012 °F	30 Minuten	Öl oder Wasser	Härte erhöhen
Tempern	200 - 600 °C / 392 - 1112 °F	1 Stunde	Luft	Sprödigkeit reduzieren, Zähigkeit erhöhen

Der Wärmebehandlungsprozess für N690-Stahl umfasst Härten und Tempen, um die gewünschte Härte und Zähigkeit zu erreichen. Während des Härtens wird der Stahl schnell abgekühlt, um die martensitische Struktur zu fixieren, während das Tempern hilft, innere Spannungen abzubauen und die Duktilität zu verbessern. Das Verständnis dieser Transformationen ist entscheidend für die Optimierung der Leistung des Stahls in verschiedenen Anwendungen.

Typische Anwendungen und Endverwendungen

Branche/Sektor	Beispiel für spezifische Anwendung	Schlüssige Stahleigenschaften, die in dieser Anwendung genutzt werden	Wahlgrund (kurz)
Messermacherei	Hochwertige Küchenmesser	Exzellente Schnitthaltigkeit, Korrosionsbeständigkeit	Ideal für kulinarische Anwendungen
Werkzeugherstellung	Schneidwerkzeuge	Hohe Härte, Abriebfestigkeit	Wesentlich für Haltbarkeit
Medizinische Instrumente	Chirurgische Werkzeuge	Korrosionsbeständigkeit, Festigkeit	Sicherheits- und Hygienebestimmungen
Luftfahrt	Komponenten in Flugzeugtriebwerken	Hoher Festigkeits-Gewichts-Verhältnis, Hitzebeständigkeit	Kritisch für die Leistung

N690-Stahl wird in Branchen eingesetzt, die Hochleistungsmaterialien erfordern. Seine hervorragende Schnitthaltigkeit macht ihn bei Messermachern beliebt, während seine Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit für chirurgische Instrumente und Luftfahrtkomponenten entscheidend sind.

Wichtige Überlegungen, Auswahlkriterien und weitere Einblicke

Merkmal/Eigenschaft	N690-Stahl	440C	154CM	Kurz Pro-/Kontra- oder Trade-off-Hinweis
Schlüsselmechanische Eigenschaft	Hohe Härte	Hohe Härte	Mittlere Härte	N690 bietet bessere Korrosionsbeständigkeit als 440C
Schlüssel-Korrosionsaspekt	Gut	Ausreichend	Gut	N690 ist überlegen in chloridreichen Umgebungen
Schweißbarkeit	Moderat	Schlecht	Moderat	N690 erfordert sorgfältige Schweißtechniken
Bearbeitbarkeit	Herausfordernd	Moderat	Gut	N690 ist schwieriger zu bearbeiten als 154CM
Formbarkeit	Begrenzt	Moderat	Gut	N690 ist weniger formbar als 154CM
Ungefähre relative Kosten	Moderat	Niedrig	Moderat	N690 ist in der Regel teurer aufgrund der Legierungselemente
Typische Verfügbarkeit	Moderat	Hoch	Moderat	N690 ist möglicherweise weniger leicht verfügbar als 440C

Bei der Auswahl von N690-Stahl sind Überlegungen wie Kosten-Nutzen-Verhältnis, Verfügbarkeit und spezielle Anwendungsanforderungen wichtig. Während es teurer sein kann als einige Alternativen, rechtfertigen seine überlegenen Eigenschaften oft die Investition, insbesondere bei Hochleistungsanwendungen. Darüber hinaus sind die magnetischen Eigenschaften minimal, was ihn für Anwendungen geeignet macht, bei denen magnetische Störungen eine Rolle spielen.

Zusammenfassend ist N690-Stahl ein vielseitiges und hochleistungsfähiges Material, das in verschiedenen Anwendungen, insbesondere dort, wo Härte, Korrosionsbeständigkeit und Schnitthaltigkeit entscheidend sind, herausragt. Das Verständnis seiner Eigenschaften, Vorteile und Einschränkungen ist entscheidend für fundierte Entscheidungen bei der Materialauswahl.