7 beliebte Stähle zum Schmieden: Ein umfassender Leitfaden

1. Schmieden von Kohlenstoffbaustahl

Der Kohlenstoffgehalt von Kohlenstoffbaustahl ist niedrig und der Schmiedetemperaturbereich ist groß. Bei hohen Temperaturen weist er einen geringen Verformungswiderstand und eine gute Plastizität auf und ist leicht zu schmieden. Ob aus Stahlblöcken oder Knüppeln geschmiedet wird, es gibt keine Probleme, die gewünschte Form der Schmiedestücke zu gewährleisten. Nachlässigkeit und Unachtsamkeit in der Produktion sind die Hauptgründe für die Abfallprodukte dieser Art von Schmiedestahl.

2. Schmieden von legiertem Konstruktionsstahl

Legierter Baustahl hat aufgrund seines niedrigen Kohlenstoffgehalts und des nicht hohen Gehalts an Legierungselementen eine gute Plastizität, Wärmeleitfähigkeit, geringe Verformungsbeständigkeit und ein breites Spektrum an Schmiedetemperatur ohne besondere Anforderungen an das Erhitzen und Schmieden.

Besondere Anforderungen. Die Hochtemperaturverformungsbeständigkeit vieler niedrig legierter Stähle ist die gleiche wie die von Kohlenstoffbaustählen. Beim ersten Schmieden sollte jedoch die Schmiedekraft geringer sein, da das ursprüngliche Gefüge noch nicht zerstört wurde. Sobald der Stahl eine höhere Plastizität aufweist, kann eine größere Schmiedekraft zum Schmieden verwendet werden.

Das Phänomen des Anhaftens von Oxidzunder auf der Oberfläche von Nickel-Chrom-Baustahl ist sehr schwerwiegend, insbesondere bei Stählen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, und manchmal kann eine dünne und zähe Oxidschicht entstehen, die während des Schmiedeprozesses sorgfältig entfernt werden muss.

3. Schmieden von Kohlenstoff-Werkzeugstahl

Zu den gängigen Kohlenstoff-Werkzeugstählen gehören T7, T8, T10, T12 usw. mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,7% bis 1,2% (Massenanteil), die sich für die Herstellung von Stempeln, Meißeln, Räumnadeln, Matrizen und Scherenmessern eignen. Diese Stähle haben eine höhere Härte und Festigkeit, aber schlechtere Plastizität und allgemeine Schmiedbarkeit. Daher ist ein Vorschmieden erforderlich, insbesondere bei Stählen mit einem höheren Kohlenstoffgehalt. Die Plastizität dieses Stahls nimmt mit sinkender Temperatur deutlich ab.

Die anfängliche Schmiedetemperatur liegt im Allgemeinen zwischen 1100 und 1150 °C, und der Schmiedetemperaturbereich von Kohlenstoff-Werkzeugstahl ist kleiner als der von Kohlenstoff-Baustahl. Je höher der Kohlenstoffgehalt, desto niedriger sollte die Erwärmungstemperatur sein, da es sonst leicht zu Überhitzung oder Verbrennungen kommen kann. Daher ist es manchmal notwendig, die Anzahl der Erhitzungen beim Knüppeln dieses Stahls zu erhöhen. Die anfängliche Schmiedetemperatur von T12-Stahl sollte 1100°C nicht überschreiten, da sonst die Körner vergröbert werden und es beim Schmieden leicht zu Rissen kommt.

Beim Schmieden von Kohlenstoff-Werkzeugstahl sollte das Hämmern von leicht bis schwer gehen, mit einem angemessenen Schmiedeverhältnis (im Allgemeinen Y=2~4): das Umkippen sollte gleichmäßig sein, scharfe Kanten sollten jederzeit abgeflacht werden, um Eckrisse zu vermeiden: wenn die Temperatur zu niedrig ist, sollte das Schmieden gestoppt, wieder erwärmt und dann erneut geschmiedet werden. Nach dem Schmieden an der Luft auf ca. 700°C abkühlen lassen, dann zum Abkühlen in Sandasche vergraben, um zu verhindern, dass sich beim Schmieden grobe Netzwerkkarbide absetzen.

Wird beim Schmieden von Kohlenstoff-Werkzeugstahl der Hammer für längere Zeit angehalten, so dass der Stahl über einen längeren Zeitraum auf hohe Temperaturen erhitzt wird, nimmt die Tiefe der Entkohlungsschicht zu. Wenn der Stahl nach der Hochtemperaturerwärmung langsam abgekühlt wird, können die Karbide graphitieren und zu Schwachstellen im Stahl werden, was zu Ausschuss führt.

4. Schmieden von legiertem Werkzeugstahl

Das Schmieden von niedrig legiertem Werkzeugstahl ist das gleiche wie das von Kohlenstoffwerkzeugstahl. Um die Bildung von Netzwerkkarbiden zu verhindern, ist es besser, die Endtemperatur beim Schmieden zu senken (in der Nähe der unteren kritischen Temperatur) und gleichzeitig dafür zu sorgen, dass das Schmiedestück schnell unter die kritische Temperatur abgekühlt wird, um eine erneute Karbidbildung und ein Wachstum zu verhindern.

Schnelles Abkühlen unter die kritische Temperatur für die Isolierung, um zu verhindern, dass sich Karbid wieder ansammelt und wächst.

Legierter Werkzeugstahl mit hohem Kohlenstoffgehalt und hoher Legierungszusammensetzung, sein Knüppel und sein Schmiedestahl sind die gleichen wie beim Schmieden von Schnellarbeitsstahl.

5. Schmieden von Federstahl

Federstahl wird für das Schmieden verschiedener Federn verwendet. Federstähle werden in Kohlenstoff-Federstahl (Kohlenstoff-Massenanteil von 0,6% bis 0,9%) und legierten Federstahl (Kohlenstoff-Massenanteil von 0,5% bis 0,7%) unterteilt.

Federstahl hat einen hohen Kohlenstoffgehalt und enthält Legierungselemente wie Chrom, Mangan und Silizium. Er hat eine geringe Plastizität, eine hohe Verformungsbeständigkeit und einen ähnlichen Schmiedetemperaturbereich und eine ähnliche Schmiedbarkeit wie Kohlenstoff-Werkzeugstahl. Zu den allgemeinen Verarbeitungsschritten für Federn gehören das Schmieden von gewalzten Materialien und das Wickeln der Feder.

Während des Erhitzens müssen die Erhitzungstemperatur und die Haltezeit streng kontrolliert werden, um Defekte wie Kornvergröberung und Entkohlung zu vermeiden, wobei die Erhitzungstemperatur 950°C nicht überschreiten sollte. Die Oberfläche des geschmiedeten Werkstücks sollte keine Defekte wie Risse, Falten und Entkohlung aufweisen, um eine hohe Ermüdungsfestigkeit der Feder zu gewährleisten.

6. Schmieden von Lagerstahl

Zu den gebräuchlichen Lagerstählen gehören die Sorten GCr4, GCr15 und GCr15SiMn. Der durchschnittliche Kohlenstoffmassenanteil von Wälzlagerstahl liegt bei etwa 1% und der Chrommassenanteil bei 0,6% bis 1,5%, die üblicherweise zur Herstellung von Lagerringen und -kugeln verwendet werden.

Aufgrund des hohen Kohlenstoffgehalts von Wälzlagerstahl liegen im Gusszustand Chromkarbide in Netzwerkform vor, die eine starke Seigerung aufweisen, so dass die Plastizität gering, die Festigkeit hoch und der Verformungswiderstand groß ist, so dass es beim Schmieden leicht zu Rissen kommt. Lagerstahl hat eine schlechte Wärmeleitfähigkeit, die höchste Schmiedetemperatur liegt bei 1100°C. Beim Erhitzen sollte er bei niedriger Temperatur geladen und langsam auf 800°C erhitzt werden, bevor er schnell erhitzt werden kann.

Beim Schmieden von Wälzlagerstahl liegt der Schwerpunkt auf dem Aufbrechen von Karbiden, der Homogenisierung des Gefüges und der Verfeinerung der Körner. Das Verfahren erfordert ein größeres Schmiedeverhältnis (Y = 4 bis 6) und beinhaltet 1 bis 2 Stauchvorgänge. Bei der letzten Erwärmung sollte eine kritische Verformung vermieden werden: bei 1100°C sollte der Verformungsgrad größer als 20% sein; bei 900 bis 1000°C sollte der Verformungsgrad > 15% sein; bei 800 bis 850°C während der Endbearbeitung sollte der Verformungsgrad < 10% sein. Die Endtemperatur beim Schmieden sollte bei 800 bis 850°C liegen.

Nach dem Schmieden schnell (sprühend) auf 600 bis 650°C abkühlen, dann in Sand abkühlen, um die Bildung weißer Flecken oder grobmaschiger Karbidstrukturen zu vermeiden. Um kugelförmige aufgekohlte Körper zu erhalten, ist nach dem Schmieden ein Kugelglühen erforderlich. Treten beim Schmieden Netzwerkkarbide auf, sollte vor dem Kugelglühen ein Normalglühen durchgeführt werden.

7. Schmieden von hochlegiertem Stahl

Aufgrund des Vorhandenseins mehrerer Legierungselemente (Gesamtmassenanteil größer als 10%) und eines höheren Kohlenstoffgehalts (mit Ausnahme von rostfreiem Stahl) hat hochlegierter Stahl ein komplexes Gefüge, eine niedrigere Wärmeleitfähigkeit als allgemeiner legierter Stahl und Kohlenstoffstahl, eine geringere Plastizität und ist anfällig für Risse. Einige hochlegierte Stähle neigen beim Erhitzen auch zu Kornwachstum, was zu Überhitzung und Verbrennungen führen kann. Beim Schmieden von hochlegiertem Stahl sind die folgenden Merkmale zu beachten:

1) Oberflächenfehler sollten vor dem Erhitzen des Blocks entfernt werden, um eine weitere Vergrößerung der Fehler während des Erhitzens und Schmiedens zu verhindern. Oberflächendefekte können im Allgemeinen durch Schleifen mit einer Schleifscheibe beseitigt werden, und bei einigen Stahlsorten sind auch Methoden wie Drehen und Hobeln erforderlich.

2) Die Erwärmung sollte streng nach den Erwärmungsvorschriften erfolgen. Da hochlegierter Stahl eine besonders niedrige Wärmeleitfähigkeit bei niedrigen Temperaturen und eine geringe Plastizität aufweist, sollte er bei niedrigen Temperaturen und strukturellen Übergängen langsam erwärmt werden; bei hohen Temperaturen, wenn die Wärmeleitfähigkeit gestiegen ist und die Plastizität zugenommen hat, kann er schnell erwärmt werden.

3) Strenge Kontrolle des Schmiedetemperaturbereichs. Die anfängliche Schmiedetemperatur von hochlegiertem Stahl ist im Allgemeinen niedriger als die von Kohlenstoffbaustahl, und die Endtemperatur beim Schmieden ist höher als die von Kohlenstoffbaustahl. Der wählbare Bereich der Schmiedetemperatur für allgemeinen Kohlenstoffstahl beträgt 350 bis 400°C, während er für einige hochlegierte Stähle nur 100 bis 200°C beträgt.

Daher ist der Schmiedetemperaturbereich von hochlegiertem Stahl relativ klein, und die Maßnahmen während des Schmiedens müssen schnell erfolgen. Um Risse zu vermeiden, sollte die Schmiedeendtemperatur nicht unterschritten werden. Um die endgültige Schmiedetemperatur genau zu kontrollieren, können Sie jederzeit ein Hochtemperaturmessgerät verwenden.

4) Das Gussgefüge von hochlegiertem Stahl weist starke säulenförmige Kristalle und eine schlechte Plastizität bei hohen Temperaturen auf. Daher sollte zu Beginn des Schmiedens von Stahlblöcken leicht und schnell gehämmert werden, gefolgt von schweren Schlägen, um grobe Karbide und säulenförmige Kristalle aufzubrechen und die Plastizität zu verbessern; das leichte Schmieden sollte in der Nähe der endgültigen Schmiedetemperatur wiederholt werden.

5) Wenn hochlegierter Stahl gestreckt wird, sollte er gleichmäßig zugeführt werden, beginnend mit dem Steigrohr des Barrens, wobei jeder Schmiedeschlag so gesteuert wird, dass er 3/5 bis 4/5 der Ambossbreite vorrückt; häufiges Zuführen und Drehen sollte praktiziert werden, um wiederholtes Schmieden an einer Stelle zu vermeiden. Wenn der Vorschub variiert, führt dies zu ungleichmäßiger Verformung und leicht zu Rissen.

6) Die Verteilung der Netzwerkkarbide in hochlegiertem Stahl ist extrem ungleichmäßig, und die Körner sind grob. Daher sollten Schmiedeeinrichtungen mit großer Tonnage und ein größeres Schmiedeverhältnis verwendet werden, und die Schmiedemethoden des Stauchens und Streckens sollten abwechselnd angewendet werden, um die Karbide zu verfeinern und gleichmäßig zu verteilen.

7) Wenn während des Schmiedevorgangs Risse auftreten, sollten diese umgehend entfernt werden, um eine weitere Ausdehnung der Risse zu verhindern. Wenn die Risse schwerwiegend sind, sollte das Schmieden sofort eingestellt werden.

8) Beim Dehnen von Knüppeln aus hochlegiertem Stahl auf einem flachen Amboss wird der Kern oft gerissen. Daher kann der Knüppel in einem V-förmigen unteren Amboss und oberen und unteren Gesenken gestreckt werden (Gesenkschmieden), um den Kern von Spannung auf Druck zu bringen.

9) Beim Stanzen von hochlegierten Stahlknüppeln muss der Stempel zunächst auf ca. 300°C vorgewärmt werden, um Risse in den Lochwänden zu vermeiden.

10) Hochlegierter Stahl sollte nach dem Schmieden langsam abgekühlt werden.