1.3401: Ein Manganhartstahl mit hohem Verschleißwiderstand bei großer Stoßbelastung und Schlagbeanspruchung

Der Werkstoff 1.3401 bzw. X120Mn12 zählt zu der Kategorie Hartmanganstahl – auch Manganhartstahl genannt. Charakteristisch für Manganhartstahl ist seine Arbeitshärte von etwa 600 HV, die durch eine Kaltverfestigung erreicht werden kann. Der geläufige Lieferzustand vom 1.3401 ist  abgeschreckt und lösungsgeglüht, in dem der Werkstoff eine vergleichsweise hohe Zähigkeit besitzt. Diese steht in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit beim Abkühlen nach der Erwärmung. Darüber hinaus verfügt der Hartmanganstahl im Zustand naturhart über eine hohe Zugfestigkeit und Streckgrenze, welche im Zustand abgeschreckt allerdings variieren. Die Bruchdehnung A5 beträgt mindestens 35%. Zugleich liegt die Einschnürung bei mindestens 35% und die Kerbschlagarbeit bei ca. 100 J.

Gemäß der Richtanalyse besitzt 1.3401 Anteile von 1,10 – 1,30 % Kohlenstoff, 0,30 – 0,50 % Silicium,  12,0 – 13,0 % Mangan, max. 0,100 % Phosphor, max. 0,04 % Schwefel und max. 1,5 % Chrom.

Zum Lieferumfang der Georg Grimm Edelstahlgroßhandlung GmbH bei der Güte 1.3401 gehören Stabstahl in den Ausführungen rund und flach sowie Blech.

1.3401: Sehr gute mechanische Eigenschaften im Zustand abgeschreckt 

Während 1.3401 in seinem Zustand naturhart eine Zugfestigkeit von ca. 880 MPa und eine 0,2-Streckgrenze von ca. 785 MPa besitzt, ändern sich diese Werte, sobald der Hartmanganstahl abgeschreckt wurde. In diesem Zustand liegt die Zugfestigkeit in einem Rahmen von etwa 780 bis 1080 MPa, die 0,2-Streckgrenze hingegen bei ungefähr 390 MPa.

Wird der 1.3401 Druckbelastung oder Schlagbelastung ausgesetzt, so verwandelt sich das Gefüge in dem Hartmanganstahl mit der Zeit von einem Austenit in ein Martensit. Die Kaltverformung und die Schlagbelastung sorgen für eine Verfestigung im Manganhartstahl sowie eine Beständigkeit gegen Gleitabrieb und Prallverschleiß. Gegenüber Reibverschleiß ist 1.3401 allerdings nur wenig widerstandsfähig. Bei der Reibung kann – wenn auch nur vorübergehend – eine Erhitzung von bis zu 1000 °C auftreten. Über die abgeriebenen Stellen wird Gas aufgenommen, was Beschädigungen an der Oberfläche und eine Beschleunigung der Abnutzung bewirken kann. Mit dem Einsatz von Schmiermitteln kann verhindert werden, dass Gas aus der Luft aufgenommen wird. Dies führt zu einer erheblichen Reduktion von Verschleißerscheinungen.

1.3401:   Einfache Wärmebehandlung von verschleißfestem Hartmanganstahl 

Generell ist es zu empfehlen, den Werkstoff 1.3401 im abgeschreckten Zustand zu verwenden, da er in diesem ein austenitisches Gefüge besitzt und unmagnetisch ist. Soll der Hartmanganstahl einer Warmformgebung unterzogen werden, so ist eine Behandlungstemperatur zwischen 1100 und 850 °C zu wählen. Eine anschließende Abkühlung kann in einem Wasserbad erfolgen.

Des Weiteren besteht die Möglichkeit, die Härte des Werkstoffes zu beeinflussen. Hierzu wird ein Glühvorgang angewendet, woraufhin das Werkstück abgeschreckt werden muss. Besonders zu beachten ist hierbei, dass das Werkstück bei einer hohen Temperatur angelassen wird, wobei sich das Gefüge von einem Austenit in ein Sorbit wandelt. Wird die Temperatur über längere Zeit gehalten, so bildet sich schließlich aus dem Sorbit ein Martensit. Während durch diesen Vorgang die Härte erhöht wird, wird das Werkstück gleichzeitig auch magnetisch. Die genauen Temperatur und Haltezeit, die für diesen Ablauf vonnöten sind, können je nach Werkstück in Abhängigkeit von u. a. der Abmessung variieren.

1.3401: Gute Voraussetzungen für elektrisches Schweißen von Hartmangangstahl   

Der Manganhartstahl 1.3401 zeichnet  sich  durch eine gute elektrische Schweißbarkeit aus. Hierfür ist das Vorwärmen des Werkstückes nicht erforderlich. Darüber hinaus ist es möglich, den Hartmanganstahl auch mit dem Autogenschweißverfahren zu bearbeiten. Bei dem Autogenschweißen kann es allerdings schnell dazu kommen, dass  ein Abbrand von Kohlenstoff und Mangan aufkommt. Aufgrund dessen sollte man die Elektroschweißung für den Werkstoff 1.3401 nach Möglichkeit bevorzugen. Ist dies der Fall, so sind umhüllte Elektroden mit etwa 15 – 18 % Mangan und 0,8 – 1,0 % Kohlenstoff für die Schweißung zu benutzen. Ferner muss Rücksicht darauf genommen werden, dass die Wärme während dem elektrischen Schweißverfahren so niedrig wie möglich gehalten wird, um  möglichen Versprödungen oder Warmrisse entgegenzuwirken. Vorteilhaft ist das Schweißen dünner Strichraupen, die nachträglich einzeln mit Wasser gekühlt und dann gehämmert werden. Im Vergleich mit dem restlichen Material kann es an der Schweißnaht selber zu marginalen Einbußen in Hinblick auf die Verschleißfestigkeit kommen.

1.3401: Beliebter Hartmanganstahl mit großem Anwendungsbereich

Seitdem der 1.3401 auf dem Markt eingeführt wurde, erfreut er sich einer hohen Beliebtheit. Dies zeigt sich darin, dass zu dem Hauptanwendungsbereich von diesem Hartmanganstahl u. a. die Aufbereitungstechnik wie auch die Verfahrenstechnik zählen.

Zwar erlaubt der Manganhartstahl 1.3401 aufgrund seiner hohen Verfestigungsfähigkeit eine Zerspanung nur unter zwingender Verwendung von Hartmetallwerkzeugen, welche regelmäßig nachgeschliffen werden müssen, bedingt dadurch aber einen außerordentlich gut geeigneten Einsatz in der Sicherheitstechnik. Hier werden z. B. Schutzgitter und Türverkleidungen aus dem Werkstoff gebaut werden. Auch Einzelteile für die Schüttgutförderung werden aus 1.3401 gefertigt. Darüber hinaus wird der Manganstahl häufig für Gehänge in Strahlanlagen oder für Schlagelemente in Schlagmühlen und Schleudermühlen verwendet. Des Weiteren kann man Werkstücke wie Brechbacken und Brechbackeneinlagen für den Bereich der Hartzerkleinerung aus dem Hartmanganstahl herstellen. Weitere Anwendung findet der 1.3401 unter anderem als Baggerbolzen, Baggerbuchsen, Löffelzähne, Baggerzähne wie auch Greiferzähne oder Kettenrollen, Laufrollen für Bagger und Eimerschaken. Andere Anwendungsmöglichkeiten sind außerdem Prallkörper und Elevatorbecher.