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Warum hält Schnellarbeitsstahl hohen Temperaturen stand? Entdecken Sie das Geheimnis der Stahlhärte!
Schnellarbeitsstahl (HSS) wird häufig in Schneidwerkzeugmaterialien verwendet und wird wegen seiner hervorragenden Hochtemperaturbeständigkeit bevorzugt. Das Besondere an diesem Stahl ist, dass er höheren Temperaturen standhalten kann als Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt, ohne an Härte zu verlieren. Dadurch kann Schnellarbeitsstahl schneller geschnitten werden als Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt, daher der Name „Schnellarbeitsstahl“.
Schnellarbeitsstahl weist eine hohe Härte von über 60 Rockwell C und eine hohe Verschleißfestigkeit bei herkömmlicher Wärmebehandlung auf. Im Vergleich zu gewöhnlichem Kohlenstoffstahl und Werkzeugstahl ist seine Leistung sogar noch besser.
Die Geschichte des Schnellarbeitsstahls lässt sich bis ins Jahr 1868 zurückverfolgen. Der vom britischen Metallurgen Robert Forester Mushet entwickelte „Mushet-Stahl“ kann als Vorläufer des modernen Schnellarbeitsstahls angesehen werden. Dieser Stahl enthält 2 % Kohlenstoff, 2,5 % Mangan und 7 % Wolfram. Sein Hauptvorteil ist seine Fähigkeit, bei Luftkühlung zu härten, was bei Temperaturen erfolgt, bei denen die meisten Stähle zum Härten abgeschreckt werden müssen.
In den nächsten Jahrzehnten wurde das Mangan im Muhit-Stahl durch Chrom ersetzt, ein wichtiger Schritt in der Entwicklung von Schnellarbeitsstählen. Zwischen 1899 und 1900 führten Frederick Winslow Taylor und sein Team eine Reihe von Experimenten bei der Bethlehem Steel Company in Pennsylvania, USA, durch, um vorhandenen hochwertigen Werkzeugstahl auf Temperaturen zu erhitzen, die weit über den branchenüblichen Temperaturen liegen. Der Prozess ist als Taylor bekannt. Weißer Prozess.
Dieses Verfahren revolutionierte die Bearbeitungsindustrie, da es Werkzeugstahl ermöglichte, seine Härte bei hohen Temperaturen beizubehalten und die Schnittgeschwindigkeit von 30 auf 90 Fuß pro Minute zu steigern, was auf der Pariser Weltausstellung 1900 für Aufsehen sorgte.
Es gibt viele Arten von Schnellarbeitsstahl, die hauptsächlich durch Zugabe verschiedener Legierungsmetalle zu Kohlenstoffstahl erhalten werden, um die gewünschten Eigenschaften zu erzielen. Normalerweise enthält er Wolfram und Molybdän oder eine Kombination aus beiden und oft auch die Zugabe anderer Legierungen. Schnellarbeitsstahl gehört zum Mehrkomponentenlegierungssystem Fe-C-X, wobei X für Elemente wie Chrom, Wolfram, Molybdän, Vanadium oder Kobalt steht. Im Allgemeinen beträgt der Gehalt der X-Komponente mehr als 7 % und der Kohlenstoffgehalt mehr als 0,60 %. Gemäß dem Unified Numbering System (UNS) werden Wolframtypen (z. B. T1, T15) der T120xx-Serie zugeordnet, während Molybdäntypen (z. B. M2, M48) und Zwischentypen als T113xx klassifiziert werden.
Der Zusatz von etwa 10 % Wolfram und Molybdän kann die Härte und Zähigkeit von Schnellarbeitsstahl vollständig erhöhen und diese Eigenschaften bei den hohen Temperaturen, die beim Schneiden von Metallen entstehen, beibehalten.
Unter anderem kombiniert Molybdän-basierter Schnellarbeitsstahl (HSS) Molybdän, Wolfram und Chrom zu mehreren Legierungen, die oft als „HSS“ bezeichnet werden. Beispielsweise fehlen M1 einige der brandheißen Härteeigenschaften von M2, es ist jedoch schlagfester und weist eine bessere Flexibilität auf. M2 ist der am häufigsten verwendete industrielle Schnellarbeitsstahl mit kleinen und gleichmäßig verteilten Karbiden, die für eine hohe Verschleißfestigkeit sorgen.
M35 ist eine Legierung, die 5 % Kobalt zu M2 hinzufügt, um die Hitzebeständigkeit zu verbessern, und eine Härte von bis zu 70 Rockwell C aufweist, während M42 ein Schnellarbeitsstahl der Molybdänreihe mit 8 % Kobalt ist und dessen glühende Härte überlegen ist Neben anderen herkömmlichen Schnellarbeitsstählen wird er häufig in der metallverarbeitenden Industrie eingesetzt.
Die Anwendung von Schnellarbeitsstahl konzentriert sich immer noch hauptsächlich auf die Herstellung verschiedener Schneidwerkzeuge, darunter Bohrer, Zahnfräser, Fräser usw. Da sich die Nachfrage ändert, hat der Einsatz von Formen und Stempeln allmählich zugenommen. Werkzeuge aus Schnellarbeitsstahl erfreuen sich beim Drechseln von Holz besonders großer Beliebtheit, da sich das Werkstück bei Handwerkzeugarbeiten mit relativ hohen Geschwindigkeiten bewegt und HSS seine Schneidkanten über lange Zeiträume scharf halten kann.
Aber trotz der überlegenen Leistung von Schnellarbeitsstahl ist die Auswahl der geeigneten Stahlsorte für verschiedene Anwendungen immer noch ein Thema, das es wert ist, untersucht zu werden.
