Stahl: gegen höchste Belastungen gewappnet

Zäher, fester, robuster

| Autor / Redakteur: Guido Olschewski, Leiter Qualität & Entwicklung bei Steeltec / Luca Meister

Standardstähle, die das XTP-Verfahren von Steeltec durchlaufen, gewinnen deutlich an Kaltzähigkeit, Zugfestigkeit und dynamischer Belastbarkeit. Im Ergebnis steigen die Leistungsfähigkeit und die Lebensdauer der Anwendungen.
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Standardstähle, die das XTP-Verfahren von Steeltec durchlaufen, gewinnen deutlich an Kaltzähigkeit, Zugfestigkeit und dynamischer Belastbarkeit. Im Ergebnis steigen die Leistungsfähigkeit und die Lebensdauer der Anwendungen. (Bild: Steeltec)

Steeltec hat eine innovative Fertigungslinie aufgebaut, mit der Stahl so behandelt werden kann, dass er noch leistungsfähiger wird und dabei auch Tiefsttemperaturen bis minus 101 Grad standhält. Die dynamische Belastbarkeit steigt um mindestens zehn Prozent, was sich positiv auf die Lebensdauer beanspruchter Bauteile auswirkt.

Anwendern ermöglicht dies, bestehende Bauteile widerstandsfähiger zu machen oder ohne Kräfteverlust zu redimensionieren. Wegbereiter ist die innovative «Xtreme Performance»-(XTP-)Technology, die eine gezielte Temperaturführung vor und nach der Hochumformung von Stabstahl ermöglicht. Dadurch entsteht ein extrem homogenes, feinkörniges Stahlgefüge mit Korngrössen von weniger als fünf Mikro­meter – der Garant für exzellente Zähigkeit und dynamische Belastbarkeit.

Hohe Festigkeit sowohl bei Quer- als auch bei Längszugbeanspruchung

Als Entwicklungspartner seiner Kunden arbeitet Steeltec, ein Tochterunternehmen der Schmolz + Bickenbach Gruppe, permanent an der Verbesserung der technologischen Möglichkeiten in der Stahlherstellung. Ziel ist es, die Spitze immer wieder neu zu besetzen – die zentrale Voraussetzung für die Technologieführerschaft als Anbieter von Spezialstahl in innovationsgetriebenen Branchen wie Automotive und Maschinenbau. Ein Fachgebiet des Spezialstahlherstellers ist Stabstahl für dynamisch hoch belastete Bauteile. Beispiele sind Bolzen und Schrauben für Baumaschinen oder Schneeraupen, Federbügel für Lastwagen und Wellen in Getriebe- und Elektromotoren.

Wo ein enormer Arbeitsdruck herrscht, ist die Anforderung an die Prozesssicherheit sehr hoch. Eine exzellente Zähigkeit des Stabstahls verhindert, dass er bei schlagender Belastung bricht. Für die Widerstandskraft des Stabes bei Quer- und Längszugbeanspruchung ist eine hohe Festigkeit unerlässlich. Stahl mit einem extrem hohen Niveau beider, eigentlich gegenläufiger Eigenschaften ist jedoch eine Seltenheit. Sinkt zudem die Umgebungstemperatur in den tiefen Minusbereich, lässt die Zähigkeit des Werkstoffs häufig nach. Bauteilversagen ist die Folge.

Widerstandskraft dauerhaft stärken

Die Stahleigenschaften und die Anwendungsbedingungen bestimmen die konstruktiven und funktionalen Grenzen von Bauteilen. Um diese breiter zu stecken, hat Steeltec gemeinsam mit weiteren Spezialisten die XTP-Technology entwickelt, die das ganze Eigenschaftspotenzial des Stahls entfaltet. Das Verfahren ist anwendbar auf eine Vielzahl von Stählen wie z. B. unlegierten und mikrolegierten Stahl oder Vergütungsstahl mit einem Durchmesser von 18 bis 40 Millimeter. Das Ergebnis der Hochumformung des Stahls mit kontrollierter Temperaturführung ist die gezielte Kornfeinung. Feinkörnige Gefüge besitzen den Vorteil, dass sie das Verhältnis von Festigkeit und Zähigkeit verbessern. Im Vergleich zu marktüblichen Verfahren unterschreitet Steeltec mit seiner weiterentwickelten Technologie die konventionell erreichbaren Korngrössen: Beispielsweise wurden beim mikrolegierten 38MnVS6 mittlere Korngrössen von 2,8 Mikrometer erreicht. Dieser Wert entspricht der Korngrössenklasse 14 nach ASTM 112. Das Korn ist noch nicht einmal halb so gross wie das mit dem marktüblichen thermomechanischen Verfahren erzeugte.

Das hervorragende Korngrössenniveau ist das Ergebnis der technologischen Feinjustierung der XTP-Anlage durch Steeltec. Dabei wirken extrem hohe Umformkräfte bei sehr niedrigen Prozesstemperaturen auf den Stahl ein. Signifikante Verbesserungen werden dadurch sowohl bei der Festigkeit als auch bei der Zähigkeit erreicht. Für die Optimierung der Stahleigenschaften kann dabei zwischen zwei Möglichkeiten gewählt werden. Zum einen kann der Schwerpunkt in der Prozessführung auf die überproportionale Steigerung der Festigkeitskennwerte gelegt werden. Dabei wird auch eine deutliche Anhebung der Zähigkeit erreicht. Zum anderen kann der Fokus auf einer extremen Steigerung der duktilen Eigenschaften bei gleichzeitig deutlicher Anhebung der Festigkeit liegen. Wird bei dem ausscheidungshärtenden ferritisch-perlitischen (AFP) Stahl 38MnVS6 das Hauptaugenmerk auf die Zähigkeit gelegt, weist er im Kerbschlagversuch 100 Joule bei minus 40 Grad und bei Raumtemperatur 170 Joule auf. Zusammen mit 850 Megapascal Zugfestigkeit ergibt sich eine Eigenschaftskombination, die mit konventionellen Stählen nicht oder nur unter Einsatz von Zusatzprozessen erreichbar ist.

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