16MnCr5 (1.7131)
Einsatzstahl nach EN ISO 683-3 · einsatzgehärtet, Kernfestigkeit bei d 11–30 mm
Dichte 7,85 g/cm³ · E-Modul 210 GPa · Ausdehnung 11,5 · 10⁻⁶/K. Gültig für einsatzgehärtet, Kernfestigkeit bei d 11–30 mm.
Mechanische und physikalische Kennwerte
| Kennwert | Wert | Bedeutung |
|---|---|---|
| Zugfestigkeit Rm | 780–1080 MPa | höchste ertragene Spannung im Zugversuch |
| Streckgrenze Rp0,2 | 590 MPa | ab hier bleibt Verformung zurück — die Größe, gegen die ausgelegt wird |
| Bruchdehnung A | 10 % | Verlängerung der Probe bis zum Bruch — ein Maß für die Zähigkeit |
| Härte | 58–62 HRC | Rockwell C, im gehärteten Zustand |
| Dichte ρ | 7,85 g/cm³ | Rundstab Ø 20 mm wiegt 2,47 kg/m |
| E-Modul | 210 GPa | bestimmt die Durchbiegung, nicht die Tragfähigkeit |
| Längenausdehnung α | 11,5 · 10⁻⁶/K | 1 m dehnt sich bei 100 K um 1,15 mm |
| Wärmeleitfähigkeit λ | 44 W/(m·K) | maßgeblich für Kühlung, Schweißen und Zerspanung |
| Spezifische Festigkeit | 118 kN·m/kg | Rm/ρ — die Kennzahl des Leichtbaus |
Die Festigkeitswerte gelten für den angegebenen Behandlungs- und Dickenzustand (einsatzgehärtet, Kernfestigkeit bei d 11–30 mm). Bei Stählen fällt die Streckgrenze mit zunehmender Erzeugnisdicke ab; Dichte, E-Modul und Ausdehnung sind davon unberührt. Für eine Nachweisrechnung gilt das Datenblatt des Lieferanten.
Bezeichnung, Norm und Zustand
| Angabe | Wert |
|---|---|
| Werkstoffnummer | 1.7131 (EN 10027-2) |
| Kurzname | 16MnCr5 (EN 10027-1) |
| Werkstoffgruppe | Einsatzstahl |
| Norm | EN ISO 683-3 |
| Kennwerte gelten für | einsatzgehärtet, Kernfestigkeit bei d 11–30 mm |
| Andere Bezeichnungen | 16MnCrS5 (1.7139) · AISI 5115 |
Schweißen und Zerspanen
| Eigenschaft | Beurteilung |
|---|---|
| Schweißen | im weichen Zustand bedingt möglich, nach dem Härten nicht |
| Zerspanen | gut im weichgeglühten Zustand — so wird er auch bearbeitet |
| Einsatzhärtetiefe (CHD) | typisch 0,6–1,0 mm |
Einsatzstahl im Vergleich
| Werkstoff | Rm | Streckgrenze | Dichte | Rm/ρ |
|---|---|---|---|---|
| 16MnCr5 (1.7131) | 780–1080 MPa | 590 MPa | 7,85 g/cm³ | 118 |
| 20MnCr5 (1.7147) | 1000–1300 MPa | 695 MPa | 7,85 g/cm³ | 146 |
| 18CrNiMo7-6 (1.6587) | 1080–1380 MPa | 785 MPa | 7,85 g/cm³ | 157 |
Rm/ρ in kN·m/kg — die spezifische Festigkeit. Sie entscheidet dort, wo Masse zählt: Bei gleicher Bauteilmasse trägt der Werkstoff mit dem höheren Wert mehr, unabhängig davon, welcher die höhere Zugfestigkeit hat.
16MnCr5 (1.7131) — wofür der Werkstoff genommen wird
Zahnräder, Ritzel, Wellen mit Laufflächen, Buchsen, Bolzen. Überall dort, wo eine harte Oberfläche auf zähem Kern sitzen muss.
Die Härteangabe gilt für die Randschicht, die Festigkeitswerte für den Kern — das ist der Sinn des Einsatzhärtens. Bearbeitet wird vor dem Härten; danach geht nur noch Schleifen. Einhärtetiefe üblicherweise 0,6 bis 1,0 mm.
Was die Zahlen praktisch bedeuten
Mit 7,85 g/cm³ liegt die Dichte auf dem Wert, mit dem im Stahlbau gerechnet wird. Ein Rundstab Ø 20 mm wiegt 2,47 kg je Meter — für andere Abmessungen rechnet das der Halbzeug-Gewichtsrechner.
Der E-Modul von 210 GPa bestimmt, wie weit sich ein Bauteil unter Last durchbiegt — nicht, wie viel es trägt. Beides zu verwechseln ist der häufigste Fehler bei der Werkstoffwahl: Ein festerer Stahl macht einen Träger nicht steifer. Was er unter Last tut, zeigt die Trägerbiegung; die Querschnittswerte dazu liefert das Flächenträgheitsmoment.
Mit α = 11,5 · 10⁻⁶/K dehnt sich ein Meter bei 100 K Erwärmung um 1,15 mm. Das ist der Grund, weshalb Passungen zwischen verschiedenen Werkstoffen im Betrieb wandern — wie stark, rechnet der Wärmeausdehnungs-Rechner, die Auswirkung auf die Fügestelle der ISO-Passungsrechner.
Die Härte von 58–62 HRC lässt sich mit dem Härte-Umrechner in die übrigen Härteskalen umwerten. Die Schnittwerte für die Bearbeitung stellt der Schnittdaten-Rechner zusammen.
Weitere Werkstoffe: Einsatzstahl
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