Welche Materialien werden zum Schmieden verwendet?

Schmieden ist ein weit verbreitetes Fertigungsverfahren zur Formung von Metallen unter hohem Druck. Es ist bekannt für die Herstellung robuster, zuverlässiger und fehlerresistenter Komponenten, die in Hochleistungsbranchen wie der Automobil-, Luft- und Raumfahrt-, Öl- und Gasindustrie, dem Baugewerbe und dem Maschinenbau unverzichtbar sind. Allerdings eignen sich nicht alle Metalle zum Schmieden.

DerMaterialien zum Schmiedenmüssen die richtige Kombination aus Festigkeit, Duktilität, thermischer Stabilität und Bearbeitbarkeit aufweisen, um den Anforderungen des Prozesses und der Endanwendung gerecht zu werden. Dieser Artikel untersucht die gängigsten Schmiedematerialien, ihre wichtigsten Eigenschaften und warum sie für unterschiedliche Branchen und Umgebungen ausgewählt werden.

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Übersicht Schmiedewerkstoffe

Die beim Schmieden verwendeten Materialien lassen sich in drei Hauptkategorien einteilen:

1. Eisenmetalle(eisenhaltig)

2. Nichteisenmetalle(nicht primär Eisen)

3. Speziallegierungen(Nickel-Basis-, Titan- und Kobaltlegierungen)

Jeder Typ bietet einzigartige Vorteile hinsichtlich Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Kosteneffizienz oder Hochtemperaturleistung.

Beim Schmieden verwendete Eisenmetalle

1. Kohlenstoffstahl

Kohlenstoffstahl ist aufgrund seiner Vielseitigkeit und Kosteneffizienz eines der am häufigsten verwendeten Schmiedematerialien.

• Kohlenstoffarmer Stahl (bis zu 0,3 % Kohlenstoff)

  • Hohe Duktilität und Bearbeitbarkeit

  • Wird in Autoteilen, Handwerkzeugen und Armaturen verwendet

• Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt (0,3 %–0,6 % Kohlenstoff)

  • Bessere Festigkeit und Härte

  • Häufig in Wellen, Zahnrädern, Pleuelstangen

• Kohlenstoffstahl (0,6 %–1,0 % Kohlenstoff)

  • Sehr hart und verschleißfest

  • Wird in Messern, Matrizen und Federn verwendet

Schlüsselnoten: AISI 1018, AISI 1045, AISI 1095

2. Legierter Stahl

Legierte Stähle werden mit Elementen wie Chrom, Molybdän, Nickel und Vanadium angereichert, um Zähigkeit, Festigkeit und Verschleißfestigkeit zu verbessern.

• Hervorragende Härtbarkeit und Dauerfestigkeit

• Kann für spezifische mechanische Eigenschaften wärmebehandelt werden

• Ideal für anspruchsvolle Anwendungen

Häufige Verwendungen: Kurbelwellen, Getriebezahnräder, Strukturbauteile

Schlüsselnoten: 4140, 4340, 8620, 42CrMo4

3. Edelstahl

Wenn Korrosionsbeständigkeit eine wichtige Rolle spielt, wird rostfreier Stahl zum Schmieden gewählt.

• Hoher Chromgehalt bietet Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit

• Gute Festigkeit und Zähigkeit

• Geeignet für die Lebensmittelverarbeitung, die Schifffahrt und die Medizinindustrie

Arten:

• Austenitisch (z. B. 304, 316): Nicht magnetisch, hohe Korrosionsbeständigkeit

• Martensitisch (z. B. 410, 420): Magnetisch, höhere Härte

• Ferritisch (z. B. 430): Mäßige Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit

Gängige Schmiedeteile: Flansche, Pumpenwellen, chirurgische Instrumente, Befestigungselemente

sakysteelbietet eine große Auswahl an Schmiedeteilen aus rostfreiem Stahl, die auf unterschiedliche Anwendungen zugeschnitten sind.

Nichteisenmetalle, die beim Schmieden verwendet werden

1. Aluminium und Aluminiumlegierungen

Aluminium wird aufgrund seines geringen Gewichts, seiner Korrosionsbeständigkeit und seines hervorragenden Festigkeits-Gewichts-Verhältnisses häufig zum Schmieden verwendet.

• Leicht zu schmieden und zu bearbeiten

• Ideal für Teile aus der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und dem Transportwesen

Schlüsselnoten:

• 6061 – Hohe Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit

• 7075 – Hohe Festigkeit, wird häufig in der Luft- und Raumfahrt verwendet

• 2024 – Hervorragende Ermüdungsbeständigkeit

Typische Anwendungen: Querlenker, Flugzeugbeschläge, Radnaben

2. Kupfer und Kupferlegierungen (Bronze und Messing)

Materialien auf Kupferbasis bieten eine hervorragende elektrische und thermische Leitfähigkeit.

• Wird in elektrischen Steckverbindern, Sanitärarmaturen und Schiffskomponenten verwendet

• Geschmiedete Teile widerstehen Verschleiß und Korrosion

Wichtige Legierungen:

• C110 (reines Kupfer)

• C360 (Messing)

• C95400 (Aluminiumbronze)

3. Magnesiumlegierungen

Obwohl weniger verbreitet, werden Magnesiumlegierungen dort eingesetzt, wo leichte Materialien entscheidend sind.

• Hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht

• Wird häufig in der Luft- und Raumfahrt und Elektronik verwendet

• Erfordert kontrollierte Schmiedebedingungen

Einschränkungen: Teurer und reaktiver bei der Verarbeitung

Speziallegierungen für das Schmieden

1. Nickelbasierte Legierungen

Nickellegierungen werden aufgrund ihrer hervorragenden Hochtemperatur- und Korrosionsbeständigkeit geschmiedet.

• Unverzichtbar in der chemischen Verarbeitung, Energieerzeugung und Luft- und Raumfahrt

• Widersteht extremer Belastung, Hitze und chemischen Angriffen

Schlüsselnoten:

• Inconel 625, 718

• Monel 400

• Hastelloy C-22, C-276

sakysteelliefert Schmiedeteile aus Nickellegierungen für anspruchsvolle Einsatzbedingungen.

2. Titan und Titanlegierungen

Titan bietet eine einzigartige Kombination aus Festigkeit, geringer Dichte und Korrosionsbeständigkeit.

• Wird in der Luft- und Raumfahrt, der Schifffahrt und in der Medizin verwendet

• Teuer, aber ideal, wenn die Leistung die Kosten rechtfertigt

Schlüsselnoten:

• Grad 2 (kommerziell rein)

• Ti-6Al-4V (hochfeste Luft- und Raumfahrtqualität)

3. Kobaltlegierungen

Schmiedeteile auf Kobaltbasis sind äußerst verschleißfest und behalten ihre Festigkeit auch bei hohen Temperaturen.

• Häufig in Turbinenkomponenten, Motorteilen und medizinischen Implantaten

• Hohe Kosten beschränken die Nutzung auf sehr spezialisierte Anwendungen

Einflussfaktoren auf die Werkstoffauswahl beim Schmieden

Die Wahl des richtigen Materials zum Schmieden hängt von mehreren Schlüsselfaktoren ab:

• Anforderungen an die mechanische Festigkeit

• Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit

• Betriebstemperatur

• Bearbeitbarkeit und Umformbarkeit

• Ermüdungs- und Verschleißfestigkeit

• Kosten und Verfügbarkeit

Ingenieure müssen diese Faktoren gegeneinander abwägen, um sicherzustellen, dass das geschmiedete Bauteil in seiner Endanwendungsumgebung zuverlässig funktioniert.

Gängige Schmiedeprodukte nach Materialtyp