Werkzeugstähle, Härte und Wärmebehandlung

Werkzeugstähle werden nach dem Einsatz gewählt. Kaltarbeitsstähle wie 1.2379 haben viel Kohlenstoff und Chrom und damit harte Karbide, die beim Schneiden dem Verschleiß widerstehen; 1.2842 ist ein einfacher, im Öl härtbarer Stahl für Lehren und kleinere Schneidteile. 1.2312 wird vorvergütet geliefert und eignet sich für Formrahmen ohne Härten. Warmarbeitsstähle wie 1.2343 behalten ihre Festigkeit bei hohen Temperaturen, etwa im Druckguss. Schnellarbeitsstahl wie 1.3343 verbindet Härte mit Zähigkeit. Die Kurzbezeichnung verrät die Zusammensetzung: Das X steht für hochlegiert, die erste Zahl ist der Kohlenstoffgehalt mal 100.

Beim Härten wird der Stahl stufenweise vorgewärmt, auf Härtetemperatur gebracht, durchgewärmt und abgeschreckt. Es entsteht harter, spröder Martensit. Sofort danach wird mehrfach angelassen; das baut Spannungen ab und erhöht die Zähigkeit. Beim Vergüten wird hoch angelassen, Festigkeit und Zähigkeit sind dann ausgewogen. Verzug und Härterisse vermeidet man durch Spannungsarmglühen nach dem Schruppen, Radien statt scharfer Ecken, gleichmäßige Wanddicken und Abschrecken nach Datenblatt.

Randschichten lassen sich gezielt verbessern. Nitrieren, meist um 500 °C, bildet eine dünne, harte Schicht mit wenig Verzug. PVD-Schichten entstehen je nach Schicht meist unter etwa 500 °C, CVD bei etwa 900 bis 1050 °C; ein gehärteter Stempel wird deshalb meist PVD-beschichtet und vorher über der Beschichtungstemperatur angelassen. Die Härte wird am Ende an der Funktionsfläche geprüft.