Werkstoffe II: Titan, Kunststoffe, Stähle
C45 oder 42CrMo4 — welcher Stahl für Wellen und hochbelastete Teile?
C45 (1.0503) ist ein unlegierter, 42CrMo4 (1.7225) ein legierter Vergütungsstahl. Der entscheidende Unterschied ist die Einhärtetiefe: C45 vergütet nur in kleinen Querschnitten vollständig durch, während Chrom und Molybdän bei 42CrMo4 auch dicke Wellen gleichmäßig durchvergüten lassen. Für hoch und dynamisch belastete Teile ist deshalb 42CrMo4 die Wahl.
Passende Leistungen
Der Kern: Einhärtetiefe
Beide Stähle enthalten genug Kohlenstoff, um härtbar zu sein. Der Unterschied liegt darin, wie schnell das Gefüge beim Abschrecken umwandeln muss. Bei unlegiertem C45 gelingt die Martensitbildung nur in der Randzone; ab einem gewissen Querschnitt bleibt der Kern weicher, die Festigkeitswerte des Datenblatts werden dort nicht erreicht.
Chrom und Molybdän verzögern die Umwandlung. Deshalb erreicht 42CrMo4 auch in dickeren Wellen über den Querschnitt annähernd gleichmäßige Eigenschaften. Für eine schwingend belastete Welle ist das entscheidend, denn die Spannung ist am Rand am höchsten, ein weicher Kern reduziert jedoch die Gesamtsteifigkeit und die Sicherheit gegen bleibende Verformung.
Vergleich
| Merkmal | C45 (1.0503) | 42CrMo4 (1.7225) |
|---|---|---|
| Norm | EN 10083-2, unlegiert | EN 10083-3, legiert |
| Legierung | rund 0,45 % C, keine Zusätze | rund 0,42 % C, Chrom und Molybdän |
| Durchvergütbarkeit | nur kleine Querschnitte | auch große Durchmesser |
| Festigkeit vergütet | deutlich niedriger | deutlich höher |
| Zerspanbarkeit | gut, besonders normalgeglüht | etwas aufwendiger, Span bricht sauber |
| Schweißeignung | bedingt, Vorwärmen üblich | eingeschränkt, Vor- und Nachwärmen nötig |
| Preisniveau | niedriger | höher |
Wann C45 völlig genügt
C45 ist die richtige Wahl für Bauteile mit moderater Belastung: Bolzen, Buchsen, Aufnahmen, Distanzstücke, Wellen kleineren Durchmessers ohne hohe Wechselbeanspruchung und Vorrichtungsteile. Er ist günstiger, breit verfügbar und lässt sich im normalgeglühten Zustand angenehm zerspanen.
Ein Wechsel zu 42CrMo4 lohnt, sobald Durchmesser, Dauerfestigkeit oder Kerbwirkung ins Spiel kommen — also bei Antriebswellen, Kolbenstangen, hoch belasteten Zapfen und überall dort, wo eine bleibende Verformung Folgeschäden verursacht. Wichtig ist in beiden Fällen, den geforderten Lieferzustand auf die Zeichnung zu schreiben, denn nur er legt die tatsächlichen Eigenschaften fest.
Wer zwischen beiden schwankt, prüft zwei Fragen: Wie groß ist der maßgebende Querschnitt, und wird das Teil statisch oder schwingend belastet? Statisch belastete Bauteile kommen mit C45 meist aus, schwingend belastete selten.
Das Wichtigste in Kürze
- Der Unterschied ist nicht die Härte, sondern die Einhärtetiefe im Querschnitt.
- C45 vergütet nur kleine Querschnitte durch; große Wellen bleiben im Kern weicher.
- 42CrMo4 liefert über den Querschnitt gleichmäßige Eigenschaften und höhere Festigkeit.
- Lieferzustand gehört auf die Zeichnung — er entscheidet über die realen Kennwerte.
Weitere Fragen dazu
Was ist der Unterschied zwischen C45, C45E und C45R?
C45E ist die Qualitätsvariante mit begrenzten Phosphor- und Schwefelgehalten und damit besser für die Wärmebehandlung geeignet. C45R hat einen kontrollierten Schwefelbereich, was die Zerspanbarkeit verbessert. Für vergütete Bauteile wird üblicherweise C45E eingesetzt.
Kann man beide Stähle bereits vergütet kaufen?
Ja, beide sind im Lieferzustand +QT erhältlich. Die Kennwerte der Norm beziehen sich dabei auf den Querschnitt des gelieferten Erzeugnisses. Wird aus einer dicken Stange eine schlanke Welle herausgearbeitet, entsprechen die Eigenschaften weiterhin dem ursprünglichen Querschnitt, nicht dem fertigen Teil.
Ist 42CrMo4 immer die sicherere Wahl?
Technisch oft, wirtschaftlich nicht. Er kostet mehr, ist schwieriger zu schweißen und bringt bei gering belasteten Teilen keinen Nutzen. Werkstoffwahl heißt, die Anforderung zu treffen und nicht sie zu übertreffen.
Verwandte Fragen
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