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Zwei Werkstoffe gegenüberstellen

Werkstoffnummer und Kurzname: dieselbe Sache, zwei Sprachen

Auf der Zeichnung steht 1.0038, im Angebot des Händlers S235JR, im alten Datensatz St 37-2 — und gemeint ist dreimal derselbe Stahl. Beide gültigen Systeme stehen gleichberechtigt in der EN 10027: Teil 1 regelt den Kurznamen, Teil 2 die Werkstoffnummer. Wer Werkstoffe vergleicht, muss beide lesen können.

Wie ein Kurzname aufgebaut ist

S235JR S = Stahlbau · 235 = Mindeststreckgrenze in MPa · JR = 27 J bei +20 °C C45 unlegierter Stahl mit 0,45 % Kohlenstoff 42CrMo4 0,42 % C · legiert mit Chrom und Molybdän · Cr-Faktor 4/4 = 1 % X5CrNi18-10 X = hochlegiert · 0,05 % C · 18 % Chrom · 10 % Nickel

Bei den unlegierten und niedrig legierten Stählen steht die erste Zahl für den hundertfachen Kohlenstoffgehalt. Bei den hochlegierten — erkennbar am vorangestellten X — folgen auf den Kohlenstoff die Legierungsanteile in Prozent, in der Reihenfolge ihrer Bedeutung. Bei Baustählen ist es anders: dort ist die Zahl die Mindeststreckgrenze in MPa, nicht der Kohlenstoff.

Wie eine Werkstoffnummer aufgebaut ist

1.4301 │ └── Stahlgruppe 43: nichtrostend mit ≥ 2,5 % Ni, ohne Mo └──── Werkstoffhauptgruppe 1 = Stahl 1.0xxx Grundstahl / unlegierter Qualitätsstahl (1.0038 S235JR) 1.1xxx unlegierter Edelstahl (1.1191 C45E) 1.2xxx Werkzeugstahl (1.2379 X153CrMoV12) 1.4xxx nichtrostend und hitzebeständig (1.4301, 1.4404) 1.7xxx legierter Vergütungs- und Einsatzstahl (1.7225 42CrMo4) 2.xxxx Schwermetalle außer Eisen (Kupfer, Zink) (2.0401 CuZn39Pb3) 3.xxxx Leichtmetalle (Aluminium, Titan, Magnesium) (3.7165 Ti6Al4V)

Die erste Ziffer ist die Hauptgruppe, die beiden folgenden ordnen den Werkstoff einer Sortengruppe zu. Wer die Gruppen kennt, liest aus 1.7225 ohne Tabelle ab, dass es sich um einen legierten Vergütungsstahl handelt — und aus 1.4404, dass ein nichtrostender Stahl mit Molybdän gemeint ist.

V2A und V4A — was dahintersteckt

Beides sind Handelsnamen aus den 1920er-Jahren („Versuchsschmelze A“), keine Normbezeichnungen. V2A meint heute im Sprachgebrauch 1.4301 oder 1.4307, V4A die molybdänhaltigen Sorten 1.4401, 1.4404 und 1.4571. Der Unterschied ist praktisch relevant: Molybdän stabilisiert die Passivschicht gegen Chloride. In Meerwasser, Streusalz oder Schwimmbadluft rostet V2A, V4A nicht. Bei Schrauben heißen dieselben Gruppen A2 und A4.

Rm, Re und Rp0,2 auseinanderhalten

Rm ist die Zugfestigkeit — die höchste Spannung, die der Probestab erträgt, bevor er einschnürt. Re ist die Streckgrenze: ab hier bleibt eine Verformung zurück. Viele Werkstoffe zeigen keine ausgeprägte Streckgrenze; dort tritt Rp0,2 an ihre Stelle, die Spannung bei 0,2 % bleibender Dehnung. Ausgelegt wird gegen die Streckgrenze, nicht gegen die Zugfestigkeit — ein Bauteil ist unbrauchbar, sobald es sich bleibend verformt, lange bevor es bricht.

Der E-Modul ist nicht verhandelbar

Jeder Stahl hat 210 GPa — S235 genauso wie 34CrNiMo6 mit der fünffachen Streckgrenze. Wer ein Bauteil wegen zu großer Durchbiegung verstärken will, gewinnt durch einen festeren Stahl nichts; das schafft nur mehr Querschnitt oder ein anderer Werkstoff. Aluminium liegt bei 70 GPa, also einem Drittel: Ein Aluminiumteil gleicher Geometrie biegt sich dreimal so weit durch, wiegt dabei aber nur ein Drittel.

Beispiel: Warum Titan trotz niedrigerer Festigkeit gewinnt

42CrMo4 vergütet: Rm ≈ 1200 MPa bei ρ = 7,85 g/cm³ → spezifische Festigkeit 153 kN·m/kg

Ti6Al4V: Rm ≈ 1030 MPa bei ρ = 4,43 g/cm³ → 233 kN·m/kg

Der Stahl ist der festere Werkstoff, das Titanbauteil trägt bei gleicher Masse trotzdem gut die Hälfte mehr. Genau diese Kennzahl — Rm/ρ — entscheidet im Leichtbau, nicht die Zugfestigkeit allein.

Häufige Fragen

Was ist der Unterschied zwischen 1.4301 und 1.4404?

1.4404 (V4A, AISI 316L) enthält rund 2 % Molybdän, 1.4301 (V2A, AISI 304) nicht. Molybdän schützt die Passivschicht gegen Chloride: In Meerwasser, Streusalz und Schwimmbadluft bekommt 1.4301 Lochkorrosion, 1.4404 nicht. Mechanisch sind beide nahezu gleich, 1.4404 kostet rund 30 % mehr.

Welche Festigkeit hat S235JR?

Streckgrenze 235 MPa, Zugfestigkeit 360 bis 510 MPa — beides für Erzeugnisdicken bis 16 mm. Die 235 stecken im Namen. Mit zunehmender Dicke fällt die Streckgrenze ab, bei über 100 mm auf 195 MPa.

Ist Edelstahl magnetisch?

Kommt auf die Sorte an. Austenitische Sorten wie 1.4301 und 1.4404 sind im geglühten Zustand unmagnetisch, werden durch Kaltumformung — Tiefziehen, Biegen, Gewindewalzen — aber schwach magnetisch. Martensitische und ferritische Sorten wie 1.4021 oder 1.4104 sind immer magnetisch. Der Magnettest sagt also nichts darüber, ob ein Werkstoff rostfrei ist.

Was bedeutet das +QT hinter der Bezeichnung?

Den Behandlungszustand. +QT heißt vergütet (quenched and tempered), +N normalgeglüht, +A weichgeglüht, +C kaltverfestigt. Bei C45 macht das den Unterschied zwischen 490 MPa Streckgrenze (+QT) und 340 MPa (+N) — derselbe Stahl, dieselbe Nummer. Ohne Angabe des Zustands ist eine Festigkeitsangabe wertlos.

Welcher Werkstoff lässt sich am besten zerspanen?

Als Bezugswerte gelten CuZn39Pb3 (Messing) und 11SMn30 (Automatenstahl) mit 100 % Zerspanbarkeit. Beide verdanken das Blei- oder Schwefeleinschlüssen, die den Span brechen — und bezahlen es mit fehlender Schweißeignung. Schwierig sind austenitische Edelstähle, weil sie unter der Schneide kaltverfestigen, und Titan, weil es die Wärme nicht abführt.

Kann man S235 härten?

Nein. Mit rund 0,17 % Kohlenstoff bildet sich beim Abschrecken kein tragfähiger Martensit. Wer eine harte Oberfläche braucht, nimmt einen Einsatzstahl wie 16MnCr5 und härtet ihn ein, oder einen Vergütungsstahl wie C45 und härtet die Randschicht durch Flammen oder Induktion.

Welcher Stahl eignet sich für Wellen?

Für normal belastete Wellen C45 im vergüteten Zustand (Rm etwa 700 N/mm²), für höhere Belastung 42CrMo4 (bis rund 1100 N/mm²), für einsatzgehärtete Verzahnungen 16MnCr5. Wo Korrosion eine Rolle spielt, kommt 1.4021 oder 1.4104 in Frage — beide sind härtbar, anders als der weit verbreitete 1.4301.

Was ist der Unterschied zwischen S235JR und St37?

Es ist derselbe Werkstoff unter zwei Bezeichnungen. St37-2 war die alte Bezeichnung nach DIN 17100, S235JR ist die heutige nach EN 10025. Die Zahl 235 nennt die Mindeststreckgrenze in N/mm², JR die Kerbschlagarbeit von 27 J bei Raumtemperatur. In älteren Zeichnungen begegnet einem St37 weiterhin; ein Materialzeugnis wird heute auf S235JR ausgestellt.

Welche Dichte hat Edelstahl?

Austenitische Stähle wie 1.4301 und 1.4571 liegen bei etwa 7,9 kg/dm³, ferritische und martensitische wie 1.4021 bei 7,7 kg/dm³. Zum Vergleich: unlegierter Stahl 7,85, Aluminium 2,70, Messing 8,4 bis 8,7 und Titan 4,5 kg/dm³. Ein Bauteil aus 1.4301 wiegt also praktisch dasselbe wie eines aus S235 — der Unterschied liegt in Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit, nicht im Gewicht.