Werkzeugstahl

Werkzeugstahl (Ws) ist Stahl, der zur Fertigung von Werkzeugen und Formen sowie von Normteilen verwendet wird. Nach der Zusammensetzung wird zwischen unlegierten und legierten Werkzeugstählen unterschieden. Der Verbrauch an Werkzeugstählen liegt weltweit bei ca. 1 Million Tonnen pro Jahr.

Unlegierte Werkzeugstähle

Der Kohlenstoffanteil unlegierter Werkzeugstähle liegt zwischen 0,5 % und 1,5 %, oft sind noch geringe Mengen Wolfram enthalten. Durch eine Vergütung wird ihre Oberflächenhärte drastisch erhöht, die Aufhärtbarkeit ist dabei im Wesentlichen vom Kohlenstoffgehalt des Stahls abhängig. Allerdings sind unlegierte Werkzeugstähle nicht durchhärtbar (große kritische Abkühlgeschwindigkeit) und auch nicht für hohe Betriebstemperaturen geeignet, da schon bei ca. 200 °C der temperaturbedingte Härteabfall eintritt. Deswegen fallen die unlegierten Werkzeugstähle in die Kategorie Kaltarbeitsstahl.

Hergestellt werden aus diesem Stahl einfache Schneidplatten und Stempel sowie Zieh- und Biegewerkzeuge.

Beispiele: C85W1 → Werkzeugstahl, Güteklasse 1; C85W2 → Werkzeugstahl, Güteklasse 2

Legierte Werkzeugstähle

Legierte Werkzeugstähle werden in höher beanspruchten Werkzeugen eingesetzt und sind meistens durchhärtbar. Zudem verziehen sie sich beim Härten nicht so sehr, je nach dem welche Legierungselemente vorhanden sind. Diese sind oft Chrom, Vanadium, Mangan, Molybdän, Nickel, Wolfram und Kobalt.

Man unterscheidet Kaltarbeitsstahl (Betriebstemperatur bis 200 °C), Warmarbeitsstahl (Betriebstemperatur bis 400 °C) und Schnellarbeitsstahl (Betriebstemperatur bis 600 °C).

Eigenschaften von Werkzeugstählen

Von einem Werkzeugstahl werden je nach Anwendung unterschiedliche Eigenschaften erwartet. In wenigen Fällen ist nur eine Eigenschaft relevant, oft werden aber mehrere Eigenschaften in Kombination seitens des Konstrukteurs gefordert. Zu den Hauptkriterien gehören z.B.:

Zugfestigkeit im Lieferzustand
gewünschte (erzielbare) Arbeitshärte
zulässige Arbeitstemperatur
Zerspanbarkeit im Lieferzustand
Zähigkeit
Verschleißfestigkeit
Korrosionsbeständigkeit

Um einen möglichst geeigneten Werkzeugstahl für ein Werkzeug auf Basis mehrerer Kriterien zu finden, werden Hilfsmittel auf Softwarebasis eingesetzt.

Basierend auf einem Artikel in:

Wikipedia.de