Die richtige Stahlgüte wählen: 6 Gütegruppen und ihre Anwendungen

„Stahl“ ist kein einzelner Werkstoff, sondern eine große Familie, deren Eigenschaften sich mit Kohlenstoffgehalt, Legierungselementen und Wärmebehandlung stark ändern. Zwei Wellen mit gleichem Durchmesser, eine aus S235JR und eine aus 42CrMo4, tragen völlig unterschiedliche Lasten und kosten unterschiedlich viel in der Bearbeitung. In diesem Artikel fassen wir die Fragen zusammen, die zur richtigen Güte führen, und die sechs gebräuchlichsten Gruppen.

Vier Fragen vor der Auswahl

1. Welcher Belastung ist das Teil ausgesetzt? Einer ruhenden Last, einer ständig wechselnden (Dauerfestigkeits-)Last oder plötzlichen Stößen?
2. Gibt es Verschleiß an der Oberfläche? Kontaktflächen wie Zahnflanken, Bolzen oder Nocken brauchen Härte.
3. Wie wird es gefertigt? Schweißen, Zerspanen, Schmieden oder Kaltumformen begünstigen jeweils andere Güten.
4. Wird es wärmebehandelt? Ob einsatzgehärtet, vergütet oder randschichtgehärtet wird, bestimmt die Güte direkt.

Kommen Kosten und Verfügbarkeit zu den Antworten auf diese vier Fragen hinzu, bleiben meist nur noch ein oder zwei Güten übrig.

Die sechs wichtigsten Gütegruppen

1. Baustähle

Unlegierte Stähle wie S235JR, S275JR und S355J2 (früher St37, St44 und St52). Sie sind gut schweiß- und umformbar und werden im Stahlbau, für Gestelle, Plattformen und Maschinengehäuse eingesetzt. Eine Härtung durch Wärmebehandlung ist nicht vorgesehen.

2. Kohlenstoffstähle

Bei Stählen wie C35, C45 und C60 (SAE 1035–1060) bestimmt vor allem der Kohlenstoffgehalt die mechanischen Eigenschaften. Mehr Kohlenstoff bedeutet mehr Festigkeit und Härte, aber weniger Duktilität und Schweißbarkeit. C45 ist der verbreitetste Vertreter: für Wellen, Passfedern, Zahnräder und allgemeine Maschinenteile, randschichthärtbar durch Induktion oder Flamme.

3. Einsatzstähle

Kohlenstoffarme Stähle wie 16MnCr5, 20MnCr5 und 20NiCrMo2. Ihre Oberfläche wird mit Kohlenstoff angereichert und gehärtet; so entsteht eine harte, verschleißfeste Randschicht über einem zähen, stoßdämpfenden Kern. Zahnräder, Ritzel, Bolzen und Nockenwellen sind typische Anwendungen.

4. Vergütungsstähle

Mittelkohlenstoffhaltige, meist legierte Stähle wie 42CrMo4, 34CrNiMo6 und 41Cr4. Durch Härten und anschließendes Anlassen erreichen sie über den ganzen Querschnitt hohe Festigkeit und Zähigkeit. Sie werden für Achsen, Kurbelwellen, hochfeste Schrauben und hoch belastete Wellen eingesetzt. Den Unterschied zwischen Einsatzhärten und Vergüten erklären wir in einem eigenen Artikel.

5. Automatenstähle

Stähle mit Schwefel- und/oder Bleizusatz wie 11SMnPb30 und 11SMn37 (SAE 12L14, 1215). Die Späne brechen kurz, die Standzeit steigt, und auf Drehautomaten lässt sich mit hoher Geschwindigkeit in Serie fertigen. Dafür sind Schweißbarkeit und Zähigkeit gering. Mehr dazu: Was ist Automatenstahl?

6. Mikrolegierte Stähle

Vanadiumhaltige Stähle wie 38MnSiVS5 und 30MnSiVS6. Durch kontrollierte Abkühlung nach dem Schmieden erreichen sie hohe Festigkeit ohne separates Vergüten. Weil ein Wärmebehandlungsschritt entfällt, sparen sie Kosten bei Serienschmiedeteilen wie Kurbelwellen und Pleueln.

Wie werden Kurznamen gelesen?

Die Namen sind nicht zufällig; oft fassen sie den Werkstoff zusammen:

• S355J2 — S: Baustahl, 355: Mindeststreckgrenze (MPa), J2: 27 J Kerbschlagarbeit bei −20 °C.
• C45 — C: unlegierter Kohlenstoffstahl, 45: etwa 0,45 % Kohlenstoff. CK45 / C45E ist die Edelstahlvariante mit engeren Grenzen für Schwefel und Phosphor.
• 42CrMo4 — 42: etwa 0,42 % Kohlenstoff, Cr und Mo als Legierungselemente; die 4 ist das Vierfache des Chromgehalts (etwa 1 % Cr). Werkstoffnummer 1.7225, US-Entsprechung SAE 4140.
• St52 — Alte DIN-Bezeichnung; 52 ist die Mindestzugfestigkeit in kgf/mm². Heutige Entsprechung ist die Klasse S355.

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