Chrom-Molybdän (auch Chrom-Molybdän, Chrom-Moly oder Cr-Mo genannt) und Chrom-Vanadium (auch Chrom-Vanadium oder Cr-V genannt) sind Namen für zwei Familien von Stahllegierungen, die in der Handwerkzeugherstellung verwendet werden. Welche ist besser? Wenn sie richtig hergestellt und wärmebehandelt werden, sind sie chemisch fast identisch und haben ähnliche Eigenschaften.

Was ist Stahl?

Stahl besteht gewichtsmäßig größtenteils aus Eisen (oft 90% oder mehr) mit geringen Mengen an Kohlenstoff (in der Regel 0,1% bis 2%) und manchmal mit Legierungselementen versetzt. Ohne Wärmebehandlung und ohne Legierungselemente ist der Stahl zu weich für die Verwendung in den besten Handwerkzeugen. Durch die Beimischung von Legierungselementen und die Wärmebehandlung der Mischung zur Veränderung der Härte können wir die mechanischen Eigenschaften wie Härte, Festigkeit, Zähigkeit und Duktilität verändern.

Selbst unter den besten Bedingungen sind einige dieser Eigenschaften jedoch mit Kompromissen verbunden. So ist beispielsweise extrem harter Stahl zwar fest, aber auch spröde. Anstatt sich elastisch zu verformen und dann wieder zurückzuspringen, wenn die Spannung aufgehoben wird, neigt harter Stahl dazu, unter hoher Belastung zu brechen.

Einige gängige Stahleigenschaften sind die folgenden:

• Härte: die Widerstandsfähigkeit eines Materials gegen Abnutzung und Kratzer.
• Festigkeit: die Fähigkeit eines Materials, beansprucht zu werden, ohne sich dauerhaft zu verformen.
• Duktilität: die Fähigkeit eines Materials, sich unter Belastung dauerhaft zu verformen, bevor es bricht.
• Zähigkeit: die Kombination aus Festigkeit und Dehnbarkeit eines Materials, die es ihm ermöglicht, Energie zu absorbieren, ohne zu brechen.

Wärmebehandlung

Bei der Wärmebehandlung wird die Temperatur des Stahls erhöht und in präzisen, kontrollierten Schritten abgekühlt, um seine innere Struktur zu verändern. Auf mikroskopischer Ebene besteht Stahl aus kleinen Körnern, d. h. aus Gruppen von Metallatomen, die in Kristallen angeordnet sind.

Die Wärmebehandlung kann sowohl die Korngrößen als auch die geometrische Anordnung der Atome im Stahl verändern. Unterschiedliche Korngrößen und Anordnungen reagieren unterschiedlich auf Spannungen. Größere Körner gleiten beispielsweise leichter aneinander vorbei, wodurch der Stahl weicher wird, als wenn er mehr kleine Körner hätte, die der Bewegung besser widerstehen.

Die Wärmebehandlung kann auch die Anordnung der Atome verändern. Die Wissenschaftler haben den verschiedenen geometrischen Anordnungen Namen gegeben, wie "Austenit", "Ferrit" und "Martensit". Dieselbe Stahllegierung hat unterschiedliche Eigenschaften, je nachdem, wie die Atome angeordnet sind.

Legierungselemente

Stahl, der nur aus Eisen und Kohlenstoff besteht, wird als "Kohlenstoffstahl" bezeichnet. Er wird nicht als legierter Stahl betrachtet. Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, der sehr wenig Kohlenstoff enthält, ist schwach und lässt sich nicht gut wärmebehandeln. Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt ist anfangs ebenfalls schwach, kann aber durch Wärmebehandlung in einen starken, spröden Stahl umgewandelt werden.

Legierungselemente können Eisen und Kohlenstoff zugesetzt werden, um Stahl mit gewünschten Kombinationen mechanischer Eigenschaften für bestimmte Anwendungen herzustellen. Zu den üblichen Legierungselementen gehören Bor, Chrom, Mangan, Molybdän, Nickel und Vanadium.

Hier sind einige Eigenschaften, die von diesen Elementen beeinflusst werden:

• Bor: Erleichtert die Härtung von Stahl.
• Chrom: macht Stahl fester, härter und leichter zu härten; erhöht die Korrosionsbeständigkeit. In hohen Konzentrationen ergibt es "rostfreien Stahl", der sehr korrosionsbeständig ist.
• Mangan: Verbessert die Stahlverarbeitung durch Begrenzung der Oxidation.
• Molybdän: macht Stahl fester, härter und leichter zu härten. Erhöht die Zähigkeit bei hoher Festigkeit.
• Nickel: Erhöht die Zähigkeit bei hoher Festigkeit. Es erhöht auch die Korrosionsbeständigkeit.
• Vanadium: erhöht die Zähigkeit bei hoher Festigkeit; verringert die Korngröße.

Aus welchem Stahl sollten Handwerkzeuge hergestellt werden?

Obwohl kohlenstoffreicher Stahl für Handwerkzeuge geeignet sein kann, deren Hauptanforderung eine harte Oberfläche ist, wie z. B. einige Klingen, profitieren die meisten Handwerkzeuge von einer Kombination aus Härte, Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Legierungen wie Chrom-Molybdän und Chrom-Vanadium eignen sich besser als kohlenstoffreicher Stahl, um diese Eigenschaften in Kombination zu erreichen.

Chrom-Molybdän bezeichnet speziell eine Familie von Stahllegierungen, die bei der Verwendung für Handwerkzeuge einen mäßigen Kohlenstoffgehalt (oft etwa 0,4% bis 0,5%), etwa 1% Chrom, etwa 0,15% bis 0,20% Molybdän und eine Reihe anderer Legierungselemente aufweisen. Die von der Society of Automotive Engineers (SAE) vergebene Bezeichnung folgt normalerweise dem Muster 4XXX. So ist beispielsweise 4140 ein gewöhnlicher Chrom-Molybdän-Stahl mit 0,40% Kohlenstoff, worauf die 40 in 4140 hinweist.

Chrom-Vanadium bezeichnet speziell eine Familie von Stahllegierungen, die bei der Verwendung für Handwerkzeuge einen mäßigen Kohlenstoffgehalt (oft etwa 0,4% bis 0,5%), etwa 1% Chrom, etwa 0,15% - 0,20% Vanadium und eine Reihe anderer Legierungselemente aufweisen. Die SAE-Bezeichnung folgt in der Regel dem Muster 6XXX. Zum Beispiel ist 6150 ein gewöhnlicher Chrom-Vanadium-Stahl mit 0,50% Kohlenstoff, worauf die 50 in 6150 hinweist.

Chrom-Molybdän und Chrom-Vanadium, die mit gleicher Sorgfalt hergestellt und auf ähnliche Werte gehärtet werden, haben sehr ähnliche mechanische Eigenschaften. In der Tat sind sie chemisch fast identisch, wobei der Hauptunterschied in Form von Molybdän oder Vanadium weit weniger als 0,5% nach Gewicht beträgt. Daher kann man nicht sagen, dass entweder Chrom-Molybdän oder Chrom-Vanadium besser ist. Sowohl Cr-Mo als auch Cr-V sind eine ausgezeichnete Wahl für alle normalen Verwendungszwecke von Schraubenschlüsseln, handbetriebenen Steckschlüsseln, Schlagsteckschlüsseln, Knarren und anderen ähnlichen Werkzeugen. Der metallurgische Unterschied zwischen Cr-Mo und Cr-V ist bei diesen Anwendungen unbedeutend. Stattdessen bestimmen die Beschaffenheit des Materials, die Werkzeuggeometrie, die Härte, auf die es erhitzt wird, und die Gestaltung und Durchführung des Herstellungsprozesses die Qualitätsunterschiede bei Handwerkzeugen.

Manchmal kosten Cr-Mo-Werkzeuge mehr als Cr-V-Werkzeuge, und die Werkzeugbenutzer wollen den Grund dafür wissen. Der Kostenunterschied ist in der Regel nicht darauf zurückzuführen, dass der eine Stahl besser ist als der andere. Aufgrund der ähnlichen Leistungsmerkmale von Cr-Mo und Cr-V scheinen die höheren Kosten für Cr-Mo-Werkzeuge eine Marketingpraxis zu sein, die wissenschaftlich schwer zu rechtfertigen ist. Wahrnehmungen bestätigen sich selbst, da Werkzeugbenutzer manchmal erwarten, bestimmte Legierungen in bestimmten Werkzeugen zu sehen. Um diese Wahrnehmungen herum bilden sich Lieferketten, und das kann dazu führen, dass eine Stahllegierung für ein bestimmtes Produkt weitaus kostengünstiger ist als eine andere.

Was verwendet die UF?

Bei UF verwenden wir für die Herstellung unserer Werkzeuge unter anderem Legierungen aus der Chrom-Molybdän- und der Chrom-Vanadium-Familie. Sobald die Lieferketten in einer Branche etabliert sind, kann es am effizientesten sein, die Stahlsorten innerhalb dieser Lieferketten nicht zu variieren. In unseren US-amerikanischen Lieferketten ist beispielsweise 4140 Chrom-Molybdän in der gewalzten Form, die wir für die Herstellung unserer Winkelschraubendreher benötigen, am leichtesten verfügbar, und 8650 Nickel-Chrom-Molybdän ist für die Herstellung unserer Schraubendreher am leichtesten verfügbar. Aus ähnlichen Gründen verwenden einige unserer in Taiwan hergestellten Hand- und Schlagschraubereinsätze eine 4140 Cr-Mo-Legierung und andere eine 50BV30 Cr-V-Legierung. In all diesen Fällen erfüllen die Legierungen alle Leistungsspezifikationen, und die Wahl hängt von der Dynamik der Lieferkette und den Kosten ab.

Auch das Herstellungsverfahren kann unsere Materialauswahl beeinflussen. So enthält beispielsweise die Chrom-Vanadium-Variante 50BV30 Bor und eignet sich besser für einige kaltgeschmiedete Werkzeuge. Durch den Zusatz von Bor ist der Stahl für das Kaltschmieden weich und kann nach dem Schmieden durch eine Wärmebehandlung hoch gehärtet werden.

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