20MnCr5 (1.7147)
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 | 1000–1300 MPa | höchste ertragene Spannung im Zugversuch |
| Streckgrenze Rp0,2 | 695 MPa | ab hier bleibt Verformung zurück — die Größe, gegen die ausgelegt wird |
| Bruchdehnung A | 8 % | 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 | 146 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 | 1.7147 (EN 10027-2) |
| Kurzname | 20MnCr5 (EN 10027-1) |
| Werkstoffgruppe | Einsatzstahl |
| Norm | EN ISO 683-3 |
| Kennwerte gelten für | einsatzgehärtet, Kernfestigkeit bei d 11–30 mm |
| Andere Bezeichnungen | 20MnCrS5 (1.7149) |
Schweißen und Zerspanen
| Eigenschaft | Beurteilung |
|---|---|
| Schweißen | nicht vorgesehen |
| Zerspanen | gut im weichgeglühten Zustand |
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.
20MnCr5 (1.7147) — wofür der Werkstoff genommen wird
Höher belastete Zahnräder und Wellen als 16MnCr5, etwa in Fahrzeug- und Industriegetrieben. Gleiche Randhärte, höhere Kernfestigkeit.
Die höhere Kernfestigkeit ist bei großen Modulen entscheidend: Bei dickem Zahnfuß trägt die gehärtete Randschicht anteilig weniger, und der Kern bestimmt die Zahnfußfestigkeit.
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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