42CrMoS4: Vergütungsstahl mit erhöhtem Schwefelgehalt

Bei dem Werkstoff 42CrMoS4, der die Werkstoffnummer 1.7227 trägt, handelt es sich um einen mit Chrom und Mangan legierten Vergütungsstahl. Gemäß der Richtanalyse enthält 42CrMoS4 Anteile von 0,38-0,45 % Kohlenstoff, max. 0,40 % Silizium, 0,60-0,90 % Mangan, max. 0,035 % Phosphor, 0,020-0,040 % Schwefel, 0,90-1,20 % Chrom und 0,15-0,30 % Molybdän.

Der Werkstoff unterscheidet sich von der Variante 42CrMo4 bzw. 1.7225 hauptsächlich durch einen höheren Schwefelgehalt und dadurch durch eine verbesserte Zerspanbarkeit. Falls statt der Zerspanbarkeit eher Wert auf die Dauerfestigkeit gelegt wird, sollte der Einsatz von der schwefelärmeren Variante 42CrMo4 erwägt werden, denn bei 42CrMo4 liegt der Schwefelhöchstwert bei 0,035 % und damit 0,005 % unter dem Schwefelhöchstwert von 42CrMoS4. Eine Schwefel-Untergrenze gibt es bei dieser Werkstoffvariante im Gegensatz zu 42CrMoS4 nicht.

Im vergüteten Zustand und in Abhängigkeit von der Materialstärke bzw. dem Durchmesser beträgt bei 42CrMoS4 die Streckgrenze mind. 550 MPa und die Zugfestigkeit 800 MPa bis 1.300 MPa. Ferner liegt die Bruchdehnung bei mind. 10 %, die Einschnürung bei mind. 40 % und die Kerbschlagarbeit bei 30 J bis 35 J. Außerdem ist 42CrMoS4 durch eine gute Zähigkeit und Magnetisierbarkeit gekennzeichnet.

Zum Lieferumfang der Georg Grimm Edelstahlgroßhandlung GmbH bei der Güte 42CrMoS4 gehören Stabstahl sowohl in gewalzt als auch in blank in den Ausführungen rund, flach, vierkant und sechskant sowie Blech, Sondermaße und Brennteile.

42CrMoS4: Vergütet oder geglüht im Lieferzustand einsetzbar

Im Zuge der Wärmebehandlung von 42CrMoS4 erfolgt die Warmformgebung im Temperaturbereich von 1.050 °C bis 850 °C. Weichgeglüht wird 42CrMoS4 bei Temperaturen von 680 °C bis 720 °C, wodurch eine Brinell-Härte von bis zu 241 HB erzielbar ist. Dagegen findet das Normalglühen bei Temperaturen zwischen 840 °C und 880 °C statt. Das Härten von 42CrMoS4 wird bei Temperaturen von 820 °C bis 860 °C durchgeführt. Als Abschreckmedien sollte auf Wasser oder Öl zurückgegriffen werden. Im Anschluss daran lassen sich beim Stirnabschreckversuch etwa 53 HRC bis 61 HRC messen. Zudem kann man 42CrMoS4 bei 540 °C bis 680 °C anlassen, wodurch zum Beispiel bei gehärtetem Band bis 2 mm etwa 560 HV erreicht werden können. Die Härtbarkeit von 42CrMoS4 ist im Allgemeinen als gut zu bewerten. Normalerweise findet der Werkstoff Verwendung im Lieferzustand, der meistens vergütet ist, aber auf Bestellwunsch auch geglüht sein kann. Von einer nachträglichen Wärmebehandlung sollte in der Regel abgesehen werden, außer in der Bestellvorschrift des Kunden sind außerhalb der Norm liegende Werte festgelegt.

42CrMoS4: Gute Zerspanbarkeit bei zugleich sehr bedingter Schweißbarkeit

Als Vergütungsstahl kann 42CrMoS4 unter Einwirkung von Wärme gut verformt werden. Dagegen variiert seine Kaltumformbarkeit, je nachdem wie das Gefüge und der Kohlenstoffanteil beschaffen sind. Die Zerspanbarkeit von 42CrMoS4 wird ebenso von seinem Gefüge beeinflusst, aber auch maßgeblich durch den vergleichsweise hohen Schwefelgehalt begünstigt. Der relativ hohe Kohlenstoffgehalt von bis 0,45 % führt dazu, dass sich 42CrMoS4 dagegen nur sehr bedingt zum Schweißen eignet, da es in den Wärmeeinflusszonen und in den Schweißnähten zu einer Aufhärtung kommen kann. Deswegen ist davon abzuraten, den Stahl für das Schweißen zu verwenden, insbesondere für das offene Lichtbogenschweißen. Falls das Schweißen von 42CrMoS4 dennoch unumgänglich ist, muss der Schweißzusatzwerkstoff gründlich geprüft und ausgewählt werden. Der Anwender sollte zwingend davon Kenntnis haben, in welchem Wärmebehandlungszustand der Stahl 42CrMoS4 vorliegt – also geglüht oder vergütet – und ob nach dem Schweißen noch eine weitere Wärmebehandlung vorgenommen werden soll. Oftmals ist es empfehlenswert, 42CrMoS4 vor dem Schweißen vorzuwärmen, die Arbeitstemperatur streng einzuhalten und das Werkstück danach langsam abzukühlen. Vorteilhaft kann es auch sein, das Werkstück mit Wärme nachzubehandeln, um ein gleichmäßigeres Gefüge zu erhalten. Allgemeingültige Empfehlungen für das Schweißen gibt es bei 42CrMoS4 allerdings nicht.

42CrMoS4: Hohe Festigkeit und Zähigkeit für hochbeanspruchte Bauteile

Der legierte Vergütungsstahl 42CrMoS4 erfüllt vielfältige Aufgaben in einem breiten Anwendungsspektrum. Der Hauptanwendungsbereich von 42CrMoS4 ist im Maschinenbau wie auch im Automobilbau, Fahrzeugbau und Flugzeugbau zu verorten. Die Voraussetzung dafür ist, dass das Vormaterial vergütet und zudem randschichtgehärtet ist. Ist dies der Fall, so eröffnet sich für den Werkstoff ein breites Spektrum an Einsatzmöglichkeiten. Die aus dem Werkstoff hergestellten Bauteile müssen in der Regel keiner nachträglichen Wärmebehandlung unterzogen werden. Der legierte Vergütungsstahl bietet den Anwendern in den zuvor genannten Anwendungsbereichen eine sehr günstige Kombination von Eigenschaften. Durch die hohe Zähigkeit, gepaart mit einer hohen Festigkeit empfiehlt sich 42CrMoS4 für Bauteile, die hohen Belastungen ausgesetzt sind. Solche hochbeanspruchten Bauteile sind für gewöhnlich an der Übertragung von Kräften beteiligt, was ein hohes Maß an Festigkeit und Zähigkeit erfordert. In diesem Zusammenhang hat sich 42CrMoS4 unter anderem für Achsschenkel, Getriebewellen, Pleuelstangen oder Zahnräder bewährt. Weitere hochbeanspruchte Teile, die aus dem Stahl gefertigt werden, sind Bandagen, Kurbelwellen und Ritzel.

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