Werkzeugstahl - der Werkzeugwerkstoff
Werkzeugstahl ist eine Möglichkeit, um Stahl mit der Abkürzung „WS“ einzuteilen.
Der Verbrauch von Werkzeugstahl liegt bei ungefähr 1 Millionen Tonnen im Jahr.
Es wird in legierten und unlegierten Werkzeugstahl unterschieden.
Der legierte Werkzeugstahl ist für höher beanspruchte Werkzeuge geeignet
und verzieht sich beim Härten nicht so stark. Zu den Legierungselemente gehören Chrom,
Mangan, Molybdän, Nickel oder Wolfram. Beim legierten Werkzeugstahl wird nochmals zwischen Kaltarbeitsstahl,
Warmarbeitsstahl und Schnellarbeitsstahl unterschieden. Der Kaltarbeitsstahl ist für Betriebstemperatur bis 200°C geeignet,
wohngegen der Warmarbeitsstahl bei Betriebstemperatur ab 200°C genutzt wird.
Der Schnellarbeitsstahl ist für die höchsten Betriebstemperatur bis 600°C verwendbar.
Unlegierter Werkzeugstahl ist nicht für so hohe Betriebstemperatur wie legierter Werkzeugstahl geeignet.
Aus diesem Grund handelt es sich hierbei meist um Kaltarbeitsstahl. Sein Kohlenstoffanteil liegt zwischen 0,5% und
1,5% und er enthält etwas Wolfram. Unlegierter Werkzeugstahl ist zudem nicht durchhärtbar.
Zu den Eigenschaften von Werkzeugstahl zählen eine hohe Zugfestigkeit und Verschleißfestigkeit.
Weiterhin besitzt er eine hohe Härte trotz hoher Zähigkeit mancher Stähle.
Manche der Werkzeugstähle sind zudem noch korrosionsbeständig oder für hohe Temperaturen geeignet,
wie beispielsweise der oben genannte Schnellarbeitsstahl. Sie können zerspanbar,
das heißt für das Fräsen oder Drehen geeignet sein.
Gewinnung und Verwendung von Werkzeugstahl
Um Werkzeugstahl herzustellen, wird Eisen benötigt. Dabei wird 75% des Werkzeugstahls mithilfe der Schmelz-Methode aus Eisenschrott hergestellt und 25% des Werkzeugstahls durch das Einschmelzen von Eisenerz. Kurz zusammengefasst wird zuerst Eisenerz und Koks zu Roheisen verarbeitet, dieser Prozess wird als Schmelzprozess bezeichnet. Dann findet die Veredelung zu Stahl statt.
Der Schmelzprozess ist teuer, da er im Lichtbogenofen stattfindet.
Dort wird Schrott mit Eisenschwamm, Roheisen und Kalk bei 3500°C zu Stahl verflüssigt. Der flüssige Stahl fließt nun in eine Vakuumanlage,
wo ihm Schwefel und Phosphor entzogen wird. Als Nächstes folgt die Reinigung durch die SU-Methode. Hier werden Stoffe wie Sauerstoff, Stickstoff, Mangan oder Blei entfernt. Im Schlackebad werden jetzt Schwefel und nichtmetallische Einschlüsse von der Schlacke aufgenommen und so von der Schmelze abgeschieden.
Schlussendlich erstarrt die Schmelze zu einem Block, wobei bei legiertem Werkzeugstahl vor dem Erstarren noch Metalle hinzugefügt werden. Die Schlacke fällt bei der Herstellung von Werkzeugstahl als Nebenprodukt an. Wie der Name des Stahls es vermuten lässt, wird Werkzeugstahl für die Herstellung von Werkzeugen verwendet.
Andererseits findet er ebenfalls Verwendung für Normteile wie Schrauben, Muttern oder Bolzen. Bei Normteile handelt es sich um Bauteile/Werkstücke, welche in ihrem Aussehen und ihren Maßen genormt sind.
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