S136 Stahl: Eigenschaften und wichtige Anwendungen im Formenbau

S136-Stahl, auch bekannt als rostfreier Formstahl, ist ein Hochleistungswerkzeugstahl, der hauptsächlich in der Herstellung von Formen und Stempeln verwendet wird. Als austenitischer rostfreier Stahl klassifiziert, zeichnet sich S136 durch hohe Korrosionsbeständigkeit, ausgezeichnete Polierbarkeit und gute Bearbeitbarkeit aus. Die wichtigsten Legierungselemente in S136 sind Chrom (Cr), Nickel (Ni) und Molybdän (Mo), die erheblich zu seinen Eigenschaften beitragen.

Umfassender Überblick

S136-Stahl ist für Anwendungen konzipiert, die hohe Verschleißfestigkeit und Korrosionsschutz erfordern. Seine Zusammensetzung beinhaltet typischerweise etwa 13 % Chrom, 0,3 % Kohlenstoff und 1 % Molybdän, die seine Härte und Zähigkeit erhöhen. Der Stahl wird häufig in der Produktion von Formen für die Spritzgussverfahren verwendet, wo die Fähigkeit, hohen Temperaturen und korrosiven Umgebungen standzuhalten, entscheidend ist.

Vorteile:
- Korrosionsbeständigkeit: S136 zeigt ausgezeichnete Resistenz gegen Rost und Korrosion, was ihn für die Verwendung in feuchten oder chemisch aggressiven Umgebungen geeignet macht.
- Hohe Härte: Der Stahl kann hohe Härtegrade erreichen, was vorteilhaft für die Verschleißfestigkeit in Formanwendungen ist.
- Polierbarkeit: S136 kann auf eine hohe Oberfläche poliert werden, was für ästhetische Anwendungen und die Reduzierung von Reibung auf Formoberflächen unerlässlich ist.

Beschränkungen:
- Kosten: S136 ist im Allgemeinen teurer als andere Werkzeugstähle aufgrund seiner Legierungselemente und der Verarbeitungsanforderungen.
- Schweißbarkeit: Obwohl er geschweißt werden kann, müssen besondere Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden, um Rissbildung zu vermeiden und die Integrität der Verbindung sicherzustellen.

Historisch gesehen hat S136 aufgrund seiner überlegenen Leistung im Vergleich zu herkömmlichen Kohlenstoffenstahl in der Formenbauindustrie an Popularität gewonnen. Seine einzigartigen Eigenschaften haben ihn als bevorzugte Wahl für hochwertige Formen positioniert, insbesondere in der Kunststoffindustrie.

Alternative Namen, Standards und Äquivalente

Normenorganisation	Bezeichnung/Grad	Land/Region des Ursprungs	Bemerkungen/Hinweise
UNS	S13600	USA	Nächstes Äquivalent zu AISI 420
AISI/SAE	AISI 420	USA	Kleine zusammensetzungsbedingte Unterschiede
ASTM	ASTM A681	USA	Speziifikation für rostfreie Werkzeugstähle
EN	EN 1.2083	Europa	Äquivalenter Grad mit ähnlichen Eigenschaften
JIS	JIS SUS420J2	Japan	Ähnliche Korrosionsbeständigkeit, aber andere mechanische Eigenschaften

Die obige Tabelle hebt verschiedene Standards und Äquivalente für S136-Stahl hervor. Besonders zu beachten ist, dass AISI 420 oft als Äquivalent angesehen wird, es jedoch möglicherweise nicht das gleiche Maß an Korrosionsbeständigkeit oder Polierbarkeit bietet, die in Formanwendungen entscheidend sind.

Schlüsselattribute

Chemische Zusammensetzung

Element (Symbol und Name)	Prozentbereich (%)
C (Kohlenstoff)	0,30 - 0,40
Cr (Chrom)	12,0 - 14,0
Ni (Nickel)	0,5 - 1,0
Mo (Molybdän)	0,5 - 1,0
Mn (Mangan)	max. 1,0
Si (Silizium)	max. 1,0
P (Phosphor)	max. 0,03
S (Schwefel)	max. 0,03

Die wichtigsten Legierungselemente in S136-Stahl spielen entscheidende Rollen:
- Chrom: Erhöht die Korrosionsbeständigkeit und Härte.
- Nickel: Verbessert Zähigkeit und Verformbarkeit.
- Molybdän: Erhöht die Härte und die Widerstandsfähigkeit gegen Lochkorrosion.

Mechanische Eigenschaften

Eigenschaft	Zustand/Temperatur	Prüftemperatur	Typischer Wert/Bereich (metrisch)	Typischer Wert/Bereich (imperial)	Referenzstandard für Prüfmethoden
Zugfestigkeit	Geglüht	Raumtemp	600 - 800 MPa	87 - 116 ksi	ASTM E8
Streckgrenze (0,2 % Offset)	Geglüht	Raumtemp	400 - 600 MPa	58 - 87 ksi	ASTM E8
Dehnung	Geglüht	Raumtemp	10 - 15 %	10 - 15 %	ASTM E8
Härte (HRC)	Geglüht	Raumtemp	30 - 40 HRC	30 - 40 HRC	ASTM E18
Schlagfestigkeit	Geglüht	-20 °C	30 - 50 J	22 - 37 ft-lbf	ASTM E23

Die mechanischen Eigenschaften von S136-Stahl machen ihn geeignet für Anwendungen mit erheblicher mechanischer Belastung. Seine hohe Zugfestigkeit und Streckgrenze gewährleisten strukturelle Integrität unter Belastung, während seine Dehnung auf eine gute Verformbarkeit hinweist, die eine Deformation ohne Bruch ermöglicht.

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Zustand/Temperatur	Wert (metrisch)	Wert (imperial)
Dichte	Raumtemp	7,8 g/cm³	0,282 lb/in³
Schmelzpunkt/-bereich	-	1400 - 1450 °C	2552 - 2642 °F
Wärmeleitfähigkeit	Raumtemp	25 W/m·K	14,5 BTU·in/(hr·ft²·°F)
Spezifische Wärmefähigkeit	Raumtemp	500 J/kg·K	0,12 BTU/lb·°F
Elektrische Widerstandsfähigkeit	Raumtemp	0,72 µΩ·m	0,0000013 Ω·in

Wichtige physikalische Eigenschaften wie Dichte und Schmelzpunkt sind für die Verarbeitung und Anwendung von Bedeutung. Der relativ hohe Schmelzpunkt erlaubt es S136, seine Integrität bei erhöhten Temperaturen beizubehalten, was ihn für Hochtemperaturanwendungen geeignet macht.

Korrosionsbeständigkeit

Korrsiver Agent	Konzentration (%)	Temperatur (°C/°F)	Widerstandsbewertung	Bemerkungen
Chloride	3-10	20-60 / 68-140	Gut	Risiko der Lochkorrosion
Säuren	10-20	20-40 / 68-104	Befriedigend	Empfänglich für Spannungsrisskorrosion
Alkalische Lösungen	5-15	20-60 / 68-140	Ausgezeichnet	Beständig gegen alkalische Umgebungen
Atmosphärisch	-	-	Ausgezeichnet	Gut für Außenanwendungen

S136-Stahl zeigt ausgezeichnete Resistenz gegen verschiedene korrosive Umgebungen, insbesondere in alkalischen Lösungen. Er ist jedoch anfällig für Lochkorrosion in chloride-reichen Umgebungen und Spannungsrisskorrosion in sauren Bedingungen. Im Vergleich zu anderen Grades wie AISI 420 und AISI 440C bietet S136 eine überlegene Korrosionsbeständigkeit, insbesondere in feuchten und chemisch aggressiven Umgebungen.

Hitzebeständigkeit

Eigenschaft/Grenzwert	Temperatur (°C)	Temperatur (°F)	Bemerkungen
Max. kontinuierliche Betriebstemperatur	300	572	Geeignet für lange Exposition
Max. intermittierende Betriebstemperatur	400	752	Nur kurzfristige Exposition
Skalierungstemperatur	600	1112	Risiko der Oxidation über dieser Temperatur
Berücksichtigung der Kriechfestigkeit	400	752	Beginnt bei dieser Temperatur abzubauen

S136-Stahl behält seine mechanischen Eigenschaften bei erhöhten Temperaturen, was ihn für Anwendungen mit Hitze geeignet macht. Es muss jedoch darauf geachtet werden, eine langfristige Exposition gegenüber Temperaturen über 300 °C zu vermeiden, da dies zu Oxidation und Abbau des Materials führen kann.

Fabrikationseigenschaften

Schweißbarkeit

Schweißprozess	Empfohlener Zusatzwerkstoff (AWS-Klassifikation)	Typisches Schutzgas/Flussmittel	Bemerkungen
TIG	ER 308L	Argon	Vorglühen empfohlen
MIG	ER 308L	Argon + CO2-Gemisch	Nachbehandlung empfohlen

S136-Stahl kann mit gängigen Verfahren wie TIG und MIG geschweißt werden. Es wird jedoch empfohlen, vorzuwärmen, um das Risiko von Rissen zu minimieren. Eine Nachbehandlung kann helfen, Spannungen abzubauen und die Gesamtheit der Schweißnahtintegrität zu verbessern.

Bearbeitbarkeit

Bearbeitungsparameter	S136-Stahl	AISI 1212	Bemerkungen/Hinweise
Relativer Bearbeitungsindex	70	100	Moderate Bearbeitbarkeit
Typische Schnittgeschwindigkeit	30 m/min	50 m/min	Für Werkzeugverschleiß anpassen

S136-Stahl hat eine moderate Bearbeitbarkeit im Vergleich zu Benchmark-Stählen wie AISI 1212. Optimale Schnittgeschwindigkeiten und Werkzeuge sollten verwendet werden, um die besten Ergebnisse zu erzielen, und es sollte darauf geachtet werden, übermäßige Wärmeerzeugung während der Bearbeitung zu vermeiden.

Formbarkeit

S136-Stahl weist eine gute Formbarkeit auf und ermöglicht sowohl Kalt- als auch Warmumformungsprozesse. Aufgrund seiner hohen Härte sollte jedoch darauf geachtet werden, umformungsbedingte Verfestigung beim Kaltformen zu vermeiden. Empfohlene Biegeradien sollten beachtet werden, um Rissbildung zu verhindern.

Wärmebehandlung

Behandlungsprozess	Temperaturbereich (°C/°F)	Typische Haltezeit	Kühlmethode	Primäres Ziel / Erwartetes Ergebnis
Glühen	800 - 850 / 1472 - 1562	1 - 2 Stunden	Luft	Weichmachen, Verbesserung der Bearbeitbarkeit
Härten	1000 - 1100 / 1832 - 2012	30 Minuten	Öl	Erhöhung der Härte
Tempern	200 - 300 / 392 - 572	1 Stunde	Luft	Reduzierung der Sprödigkeit

Die Wärmebehandlungsprozesse wirken sich erheblich auf die Mikrostruktur und Eigenschaften von S136-Stahl aus. Das Glühen macht das Material weicher und verbessert die Bearbeitbarkeit, während das Härten die Härte und Verschleißfestigkeit erhöht. Das Tempern ist entscheidend, um die Sprödigkeit zu reduzieren und die Zähigkeit zu verbessern.

Typische Anwendungen und Endverwendungen

Branche/Sektor	Konkret Anwendungsbeispiel	Wesentliche Stahleigenschaften, die in dieser Anwendung genutzt werden	Grund für die Auswahl
Automobil	Spritzgussformen für Stoßfänger	Hohe Härte, Korrosionsbeständigkeit	Haltbarkeit und Langlebigkeit
Konsumgüter	Formen für Haushaltsgegenstände	Ausgezeichnete Polierbarkeit, Verschleißfestigkeit	Ästhetisches Finish und Leistung
Medizinische Geräte	Formen für chirurgische Instrumente	Korrosionsbeständigkeit, Biokompatibilität	Sicherheit und Hygiene

Weitere Anwendungen umfassen:
- Formen für elektronische Komponenten
- Lebensmittelverarbeitungsanlagen
- Luftfahrtkomponenten

S136-Stahl wird für diese Anwendungen aufgrund seiner einzigartigen Kombination aus Härte, Korrosionsbeständigkeit und der Fähigkeit, eine hochwertige Oberfläche zu erreichen, ausgewählt, was ihn ideal für sowohl funktionale als auch ästhetische Anforderungen macht.

Wichtige Überlegungen, Auswahlkriterien und weitere Einblicke

Merkmal/Eigenschaft	S136-Stahl	AISI 420	AISI 440C	Kurze Pro-/Kontra- oder Abwägungshinweise
Wesentliche mechanische Eigenschaft	Hohe Härte	Moderate Härte	Hohe Härte	S136 bietet eine bessere Korrosionsbeständigkeit als AISI 420
Wesentliches Korrosionsmerkmal	Ausgezeichnet	Gut	Befriedigend	S136 ist überlegen in korrosiven Umgebungen
Schweißbarkeit	Moderat	Gut	Schlecht	S136 erfordert sorgfältige Schweißpraktiken
Bearbeitbarkeit	Moderat	Gut	Schlecht	AISI 420 lässt sich besser bearbeiten
Formbarkeit	Gut	Befriedigend	Schlecht	S136 kann mit Sorgfalt geformt werden
Ungefährer relativer Preis	Hoch	Moderat	Moderat	S136 ist aufgrund der Legierungselemente teurer
Typische Verfügbarkeit	Moderat	Hoch	Hoch	S136 ist möglicherweise nicht so leicht verfügbar wie AISI 420

Bei der Auswahl von S136-Stahl sind Kostenwirksamkeit, Verfügbarkeit und spezifische Anforderungen der Anwendung zu berücksichtigen. Seine einzigartigen Eigenschaften machen ihn für Hochleistungsanwendungen geeignet, jedoch können die höheren Kosten und die moderate Bearbeitbarkeit seine Verwendung in einigen Szenarien einschränken. Das Verständnis der Abwägungen zwischen S136 und alternativen Grades ist entscheidend für die optimale Materialauswahl in technischen Anwendungen.