Was ist EN 10297-1 20NiCrMo2-2?
20NiCrMo2-2, Stahlnummer 1.6523, ist ein Nickel-Chrom-Molybdän-Härtungsstahl-, der als nahtloses Rohr gemäß EN 10297-1 geliefert wird. Die Bezeichnung folgt der europäischen Konvention für Einsatzstähle: Die führende Zahl gibt den nominellen Kohlenstoffgehalt in Hundertstel Prozent an, gefolgt von den Legierungselementen und deren nominellen Gehalt.
Rohre aus dieser Qualität werden dort eingesetzt, wo eine harte, verschleißfeste Oberfläche mit einem zähen, stoßfesten Kern kombiniert werden muss. Der niedrige Kohlenstoffgehalt hält den Kern nach dem Abschrecken duktil, während die Zusätze von Nickel, Chrom und Molybdän für die Härtbarkeit sorgen, die das aufgekohlte Gehäuse benötigt, um eine wirksame Härtetiefe zu entwickeln.
Chemische Zusammensetzung und Legierungsdesign
| Element | Inhalt % | Beitrag |
|---|---|---|
| Kohlenstoff | 0,17 bis 0,23 | Kernfestigkeit nach dem Aushärten, Fallverhalten |
| Silizium | 0,40 max | Desoxidation |
| Mangan | 0,60 bis 0,90 | Härtbarkeit, Schwefelkontrolle |
| Phosphor | 0,025 max | Rest, begrenzt auf Zähigkeit |
| Schwefel | Maximal 0,035, niedriger für verbesserte Noten | Rest, kontrolliert für ausgewogene Bearbeitbarkeit |
| Chrom | 0,40 bis 0,60 | Härtbarkeit und Aufkohlungsverhalten |
| Nickel | 0,40 bis 0,70 | Zähigkeit, insbesondere bei niedrigen Temperaturen |
| Molybdän | 0,15 bis 0,25 | Beständigkeit gegen Anlassversprödung |
Die Zusammensetzung ist bewusst ausgewogen und nicht hochlegiert. Nickel verbessert die Tieftemperaturzähigkeit des Kerns, Chrom und Mangan sorgen für die für das Gehäuse erforderliche Härtbarkeit und Molybdän unterdrückt die Anlassversprödung während des Anlassschritts, der auf das Abschrecken folgt. Die Restmenge an Elementen wird niedrig gehalten, so dass das Rohr sauber und im Betrieb vorhersehbar bleibt.
Mechanische Eigenschaften und Härte
Die Eigenschaften hängen vom Wärmebehandlungsweg und von der Wandstärke des Rohrs ab, da die Härtbarkeit durch die Querschnittsgröße begrenzt ist. Die beiden üblicherweise genannten Zustände sind der normalisierte oder geglühte Lieferzustand, in dem das Rohr weich und leicht zu bearbeiten ist, und der vergütete Zustand, in dem das Rohr seine Arbeitsfestigkeit erreicht.
| Zustand | Typisches Ergebnis |
|---|---|
| Weichgeglühter oder normalisierter Lieferzustand | Bearbeitbare Struktur zum Formen, Drehen und Schneiden |
| Vergütet und angelassen | Hohe Zug- und Dehngrenze bei guter Kerbzähigkeit |
| Aufgekohltes und gehärtetes Gehäuse | Einsatzhärte im Bereich von 58 bis 62 HRC mit kontrollierter Einsatztiefe |
| Kern nach dem Aufkohlen und Härten | Zäher Kern, Härte abhängig von Abschnittsgröße und Härtbarkeit |
Da die Härtbarkeit mäßig ist, sinkt die erreichbare Kernhärte mit zunehmender Wandstärke, und die Eigenschaften werden daher anhand des Wandstärkenbandes und nicht als einzelne Zahl angegeben. Wenn die Konstruktion auf die Kernfestigkeit angewiesen ist, müssen die Rohrwand und die Abschreckhärte auf die Härtbarkeit des Stahls abgestimmt sein. Wenn bei der Konstruktion Verschleißfestigkeit im Vordergrund steht, sind Einsatztiefe und Einsatzhärte die maßgeblichen Werte, die mit dem Wärmebehandler für die jeweilige Rohrgröße vereinbart werden.
Wärmebehandlungszyklus
Austenitisierung im Bereich von etwa 830 bis 860 Grad Celsius, gefolgt von einer Ölabschreckung, um die Struktur in Martensit umzuwandeln.
Anlassen im Bereich von etwa 550 bis 600 Grad Celsius, um Festigkeit und Zähigkeit in Einklang zu bringen. Eine Erhöhung der Anlasstemperatur erhöht die Zähigkeit und verringert die Festigkeit.
Optionales Einsatzhärten durch Aufkohlen im Bereich von etwa 900 bis 930 Grad Celsius und anschließendes Abschrecken, um einen harten Einsatz über einem zähen Kern zu erzeugen.
Kein langsames Abkühlen über den Versprödungsbereich des Anlasses nach dem Anlassen, um die Kerbzähigkeit zu bewahren.
Die angelassene Struktur besteht aus angelassenem Martensit mit fein verteilten Legierungskarbiden. Die Kontrolle der Austenitisierungstemperatur und -zeit ist wichtig, da eine unnötig grobe vorherige Austenitkorngröße die Zähigkeit des fertigen Teils verringert.
Typische Anwendungen
Wellen- und Strukturrohrkomponenten für die Luft- und Raumfahrt, die Ermüdungsbelastungen ausgesetzt sind
Teile des Automobilantriebsstrangs wie Getriebewellen und rotierende Komponenten mit hoher Beanspruchung
Komponenten für die Energieindustrie, die bei Umgebungstemperaturen unter-belastbar sein müssen
Werkzeugmaschinenspindeln, Hülsen und Buchsen benötigen eine strapazierfähige Oberfläche
Hydraulische und pneumatische Antriebskomponenten, bei denen eine harte Bohrung oder Stangenoberfläche erforderlich ist
Allgemeine mechanische Präzisionsteile, die auf automatischen Maschinen aus Rohrmaterial hergestellt werden
Prüfung und Rückverfolgbarkeit
Die Inspektion von EN 10297-1-Rohren umfasst normalerweise die Dimensionsüberprüfung des Außendurchmessers und der Wandstärke, die chemische Analyse pro Guss, die Zugprüfung pro Charge und die Härteprüfung, sofern die Bestellung dies erfordert. Ultraschallprüfungen werden für die innere Festigkeit und die Magnetpartikel- oder Farbeindringprüfung auf Oberflächenfehler an Rohren eingesetzt, die für ermüdungskritische Komponenten vorgesehen sind.
Zu den metallurgischen Kontrollen kann die vorherige Bestimmung der Austenitkorngröße und die Bewertung nicht{0}}metallischer Einschlüsse gehören, wenn die Anwendung sauberen Stahl erfordert. Die Materialzertifizierung erfolgt auf der in der Bestellung vereinbarten Prüfstufe mit vollständiger Rückverfolgbarkeit von der Gussnummer bis zum fertigen Rohr. Zusätzliche Anforderungen wie eine bestimmte Oberflächenbeschaffenheit oder Endvorbereitung werden in der Kaufspezifikation angegeben.
FAQ
F: Was bedeutet die Bezeichnung 20NiCrMo2-2?
Die führende Zahl 20 gibt etwa 0,20 Prozent Kohlenstoff an, die Buchstaben kennzeichnen Nickel, Chrom und Molybdän als Legierungselemente und die letzten Zahlen geben ihren Nenngehalt an, was die Stahlnummer 1.6523 ergibt.
F: Ist diese Sorte für die Oberflächenhärtung oder die Durchhärtung gedacht?
Es handelt sich um einen einsatz-härtenden Stahl. Komponenten werden normalerweise aufgekohlt und gehärtet, um eine harte, verschleißfeste Oberfläche über einem zähen Kern zu erhalten, obwohl das Rohr für eine durchgehende Festigkeit auch vergütet werden kann.
F: Welche Gehäusehärte ist zu erwarten?
Ein korrekt aufgekohlter und gehärteter Einsatz erreicht typischerweise den Bereich von 58 bis 62 HRC, während die Kernhärte von der Wandstärke und der Härtbarkeit des Stahls abhängt.
F: Warum ist Molybdän in der Zusammensetzung enthalten?
Molybdän verbessert die Härtbarkeit und, was noch wichtiger ist, verhindert Anlassversprödung, so dass die Kerbzähigkeit nach dem Anlassen erhalten bleibt.
F: Was ist der empfohlene Temperaturbereich für die Wärmebehandlung?
Die Austenitisierung erfolgt bei etwa 830 bis 860 Grad Celsius, gefolgt von einer Ölabschreckung mit Anlassen im Bereich von 550 bis 600 Grad Celsius und einer Aufkohlung bei etwa 900 bis 930 Grad Celsius, wenn eine Einsatzhärtung erforderlich ist.
F: Wie wird die Röhre geprüft?
Die Inspektion umfasst Maßprüfungen, chemische Analysen, Zugprüfungen und Härteprüfungen, ergänzt durch Ultraschall- und Oberflächenfehlerprüfungen für ermüdungskritische Anwendungen, alles mit Rückverfolgbarkeit auf die Gussnummer.
