O1 Werkzeugstahl: Eigenschaften und wichtige Anwendungen
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O1 Werkzeugstahl, klassifiziert als ein hochkohlenstoffhaltiger Kaltarbeitswerkzeugstahl, besteht hauptsächlich aus Eisen mit signifikanten Legierungselementen wie Kohlenstoff, Chrom und Mangan. Diese Stahlgüte ist bekannt für ihre hervorragende Härte und Verschleißfestigkeit, was sie für verschiedene Werkzeuganwendungen geeignet macht. Der Kohlenstoffgehalt liegt typischerweise zwischen 0,90 % und 1,00 %, was zu ihrer hohen Härte nach der Wärmebehandlung beiträgt. Chrom verbessert die Härtbarkeit und Korrosionsbeständigkeit, während Mangan die Zähigkeit und Verschleißfestigkeit erhöht.
Umfassende Übersicht
O1 Werkzeugstahl ist weithin anerkannt für seine Fähigkeit, hohe Härtegrade zu erreichen, die typischerweise nach ordnungsgemäßer Wärmebehandlung 60-65 HRC erreichen. Seine einzigartige Kombination von Eigenschaften macht ihn ideal für die Herstellung von Schneidwerkzeugen, Stempeln und Formen. Die Fähigkeit des Stahls, eine scharfe Kante zu behalten und sich unter Last nicht zu verformen, wird in der Werkzeugherstellungsindustrie besonders geschätzt.
Vorteile und Einschränkungen
| Vorteile (Pro) | Einschränkungen (Contra) |
|---|---|
| Exzellente Härte und Verschleißfestigkeit | Neigt zu Rost, wenn nicht richtig gepflegt |
| Gute Bearbeitbarkeit im geglühten Zustand | Begrenzte Zähigkeit im Vergleich zu anderen Werkzeugstählen |
| Behält scharfe Kanten gut | Erfordert sorgfältige Wärmebehandlung, um Rissbildung zu vermeiden |
| Relativ einfach zu schärfen | Nicht geeignet für Hochtemperaturanwendungen |
O1 Werkzeugstahl hat aufgrund seiner historischen Verwendung in der Werkzeugherstellung, insbesondere vor dem Aufkommen fortschrittlicherer Legierungen, eine bedeutende Stellung auf dem Markt. Zu seinen häufigen Anwendungen gehören die Herstellung von Messern, Stempeln und Matrizen, was ihn zu einem Grundpfeiler sowohl in kleinen Werkstätten als auch in großen Fertigungsanlagen macht.
Alternative Namen, Standards und Äquivalente
| Standardorganisation | Bezeichnung/Grad | Land/Region des Ursprungs | Hinweise/Anmerkungen |
|---|---|---|---|
| UNS | T31501 | USA | Nächster Äquivalent zu AISI O1 |
| AISI/SAE | O1 | USA | Standardbezeichnung für O1 Werkzeugstahl |
| ASTM | A681 | USA | Spezifikation für Werkzeugstähle |
| EN | 1.2510 | Europa | Geringfügige Zusammensetzungsunterschiede |
| JIS | SKS3 | Japan | Ähnliche Eigenschaften, aber mit unterschiedlichen Wärmebehandlungsempfehlungen |
Die obige Tabelle hebt verschiedene Standards und Äquivalente für O1 Werkzeugstahl hervor. Besonders bemerkenswert ist, dass SKS3 aus Japan ähnliche Eigenschaften bietet, jedoch der Wärmebehandlungsprozess abweichen kann, was die Leistung in bestimmten Anwendungen beeinflusst.
Wichtige Eigenschaften
Chemische Zusammensetzung
| Element (Symbol und Name) | Prozentsatzbereich (%) |
|---|---|
| C (Kohlenstoff) | 0,90 - 1,00 |
| Cr (Chrom) | 0,50 - 1,00 |
| Mn (Mangan) | 0,20 - 0,50 |
| Si (Silizium) | 0,10 - 0,40 |
| P (Phosphor) | ≤ 0,030 |
| S (Schwefel) | ≤ 0,030 |
Die primären Legierungselemente im O1 Werkzeugstahl spielen entscheidende Rollen:
- Kohlenstoff (C): Erhöht Härte und Verschleißfestigkeit.
- Chrom (Cr): Verbessert Härtbarkeit und Korrosionsbeständigkeit.
- Mangan (Mn): Verbessert Zähigkeit und Verschleißfestigkeit und trägt zur Gesamtbeständigkeit des Stahls bei.
Mechanische Eigenschaften
| Eigenschaft | Zustand/Temperatur | Typischer Wert/Bereich (metrisch) | Typischer Wert/Bereich (imperial) | Referenzstandard für Prüfmethoden |
|---|---|---|---|---|
| Zugfestigkeit | Abgeschreckt & Vergütet | 700 - 900 MPa | 101,5 - 130 ksi | ASTM E8 |
| Streckgrenze (0,2 % Offset) | Abgeschreckt & Vergütet | 600 - 800 MPa | 87 - 116 ksi | ASTM E8 |
| Dehnung | Abgeschreckt & Vergütet | 5 - 10 % | 5 - 10 % | ASTM E8 |
| Härte (Rockwell C) | Abgeschreckt & Vergütet | 60 - 65 HRC | 60 - 65 HRC | ASTM E18 |
| Schlagfestigkeit (Charpy) | Raumtemperatur | 10 - 20 J | 7,4 - 14,8 ft-lbf | ASTM E23 |
Die mechanischen Eigenschaften von O1 Werkzeugstahl machen ihn geeignet für Anwendungen, die hohe Verschleißfestigkeit und die Fähigkeit erfordern, scharfe Kanten zu behalten. Seine Zug- und Streckfestigkeiten zeigen eine gute Leistung unter mechanischer Belastung, während seine Härte die Haltbarkeit in Schneidanwendungen gewährleistet.
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 | 25 W/m·K | 17,3 BTU·in/h·ft²·°F |
| Spezifische Wärmekapazität | Raumtemperatur | 460 J/kg·K | 0,11 BTU/lb·°F |
Die Dichte und der Schmelzpunkt von O1 Werkzeugstahl zeigen seine Eignung für Hochtemperaturanwendungen, während seine Wärmeleitfähigkeit für Werkzeuganwendungen, bei denen Wärmeableitung erforderlich ist, ausreichend ist. Die