SK5 Stahllegierungen: Eigenschaften und Anwendungen

SK5-Stahl wird als eine der besten Arten von kohlenstoffreichem Stahl eingestuft. Er wird von Fachleuten und Bastlern gleichermaßen für seine hohe Härte und große Verschleißfestigkeit geschätzt, eine Eigenschaft, die bei der Herstellung von Schneidwerkzeugen in allen Industriezweigen und auch bei der Fertigung langlebiger Klingen von entscheidender Bedeutung ist. Im Folgenden soll untersucht werden, was SK5-Stahl ist und welche Eigenschaften er besitzt.

Übersicht Kohlenstoffstahl

Kohlenstoffstahl ist eine Reihe von Stählen, die hauptsächlich mit Kohlenstoff legiert sind. Der Kohlenstoffgehalt liegt zwischen 0,05% und 1%. Je höher der Kohlenstoffgehalt, desto höher die Festigkeit und desto geringer die Duktilität des Stahls. Er enthält auch andere Elemente wie Mangan, Silizium, Chrom usw. Diese Elemente haben einen gewissen Einfluss auf die Leistung von Kohlenstoffstahl. Kohlenstoffstähle werden anhand ihres Kohlenstoffgehalts in drei Hauptkategorien eingeteilt: Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt und Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt.

Kohlenstoffarmer Stahl

Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt ist Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,3%. Er ist die häufigste Sorte von Kohlenstoffstahl. Stähle mit niedrigem Kohlenstoffgehalt sind weich und dehnbar und daher leicht zu schweißen. Aufgrund seines geringen Kohlenstoffgehalts kann er nicht wärmebehandelt werden.

Typische Sorten: A36, 1018, 1020

Mittelkohlenstoffhaltiger Stahl

Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt ist Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von etwa 0,3% bis 0,5%. Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt stellt ein Gleichgewicht zwischen Festigkeit und Duktilität her. Er bietet eine höhere Festigkeit und Härte als Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt. Zur Verbesserung der Festigkeit wird er häufig wärmebehandelt.

Typische Klassen: 1045, 1060, 1040

Hochkohlenstoffhaltiger Stahl

Kohlenstoffarmer Stahl ist Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von mehr als 0,6%-1,0%. Stähle mit hohem Kohlenstoffgehalt sind die härtesten und verschleißfestesten Stähle und daher ideal für Federn, kantige Werkzeuge und hochfeste Drähte. Allerdings sind sie weniger dehnbar und schwer zu schweißen. Zur Erhöhung der Festigkeit kann er wärmebehandelt werden.

Typische Klassen: SK2, SK4, SK5

Tabelle 1. Zusammenfassung der Eigenschaften von Kohlenstoffstahlsorten

Eigenschaften	Kohlenstoffarmer Stahl	Mittelkohlenstoffhaltiger Stahl	Hochkohlenstoffhaltiger Stahl
Kohlenstoffgehalt	Weniger als 0,3%	0.3% – 0.5%	0.6% – 1.0%
Zugfestigkeit, MPA	240 – 2450	450 – 2730	1100 – 3200
Streckgrenze, MPa	140 – 2400	230 – 1740	890 – 3400
Bruchdehnung, %	3% – 48%	3% – 34%	10% – 20%
Härte, HB	86- 550	126 – 578	450 – 650
Dichte, g/cm³	7.75-8.08	7.75-7.89	7.54-8.26
Wärmebehandlung	Nicht verfügbar	Verfügbar	Verfügbar

Was ist SK5-Stahl?

SK5 ist eine Art von kohlenstoffreichem Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von etwa 0,8% bis 0,9%. SK85 ist der Name der neuen JIS G4401-Norm, die diese Stahlsorte ersetzt und die dem 1085 in AISI entspricht. Neben Eisen und Kohlenstoff besteht SK5-Stahl aus den Elementen 0,35% Si, 0,5-0,8% Mn, 0,03% und 0,003% S. Diese Elemente spielen auch eine Rolle bei der Leistung des SK5-Stahls.

Tabelle 2. Grenzüberschreitende Referenzen von SK5-Stahl

Japan	US	EU	Deutschland	UK	China
JIS	AISI/SAE	ISO, EN	DIN	BS	GB/T
SK5	1085	TC90, TC80	C89W1	060A81	1298

Eigenschaften von SK5-Stahl

SK5-Stahl ist ein Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt, der eine hohe Festigkeit und Härte aufweist und sich für die Herstellung von Teilen eignet, die in hochbeanspruchten Umgebungen eingesetzt werden. Neben seiner hohen Härte enthält SK5-Stahl auch einen gewissen Anteil an Mangan, der seine Zähigkeit und Haltbarkeit verbessert. SK5 kann wärmebehandelt werden, um seine Leistung zu verbessern. Zum Beispiel werden die Härte und die Verschleißfestigkeit von SK5-Stahl nach dem Abschrecken verbessert.

Tabelle 3. Eigenschaften von SK5-Stahl

Eigenschaften	Wert
Zugfestigkeit, MPa	460-625
Bruchdehnung, %	≤25
Härte, HV	150-190
Dichte, g/cm3	7.84
Wärmeleitfähigkeit, W/m・K	50.2
Elektrischer Widerstand, μΩ-m	0.18

SK5 gegenüber anderem Stahl

Im Vergleich zu Stählen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt bietet SK5 eine viel größere Härte und Festigkeit, kann aber auch spröder sein. SK5-Stahl ist nicht so korrosionsbeständig wie rostfreier Stahl. Wir wissen, dass Stahl mit einem Chromgehalt von mehr als 10,5% rostfrei ist, aber der Chromgehalt von SK5 beträgt nur etwa 0,1%, so dass er rostet.

SK2, SK4 und SK5 sind allesamt kohlenstoffreiche Stähle, deren Hauptunterschied im Kohlenstoffgehalt liegt.

SK2 vs. SK5 Stahl

SK2 ist ein kohlenstoffreicher Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 1,15% bis 1,25%. Der Kohlenstoffgehalt von SK2 ist höher als der von SK5 und macht ihn zu einem härteren Metall. Hier ist ein Vergleich zwischen SK2 und SK5:

Tabelle 4. Vergleich der Eigenschaften von SK2 und SK5 Stahl

Eigentum	SK2 Stahl	SK5 Stahl
Kohlenstoffgehalt, %	1.15 – 1.25	0.8 – 0.9
Härte, HV	170-210	150-190
Zugfestigkeit, MPa	520 – 685	460-625

SK4 vs. SK5 Stahl

SK4 ist ein weiterer kohlenstoffreicher Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt zwischen 0,90% und 1,0%. Sein Kohlenstoffgehalt liegt zwischen SK2 und SK5. Folglich sind auch seine Verschleißfestigkeit und Härte ein Kompromiss zwischen SK2 und SK5. Hier ist ein Vergleich zwischen SK2 und SK5:

Tabelle 5. Vergleich der Eigenschaften von SK4- und SK5-Stahl

Eigentum	SK4 Stahl	SK5 Stahl
Kohlenstoffgehalt, %	0.90 – 1.00	0.8 – 0.9
Härte, HV	160-200	150-190
Zugfestigkeit, MPa	490 – 645	460-625

SK5 gegenüber D2-Stahl

D2-Stahl ist ein Stahl mit einem höheren Kohlenstoffgehalt zwischen 1,4% und 1,60%, der seine Härte, Verschleißfestigkeit und Schneidhaltigkeit erhöht und sich daher ideal für Hochleistungswerkzeuge eignet, die einer starken Beanspruchung ausgesetzt sind, wie z. B. Schneidwerkzeuge, Matrizen und Formen.

Tabelle 6. Vergleich der Eigenschaften von SK5- und D2-Stahl

Eigentum	D2-Stahl	SK5 Stahl
Kohlenstoffgehalt, %	1.4 – 1.6	0.8 – 0.9
Chromgehalt, %	12%	0.5%
Härte, HRC	66-62	50-58

Wie aus der Tabelle hervorgeht, trägt der hohe Chromgehalt von D2-Stahl (12%) wesentlich zu seiner ausgezeichneten Korrosionsbeständigkeit bei, so dass D2 weniger anfällig für Rost ist. Der höhere Kohlenstoffgehalt sorgt dafür, dass D2 seine Schärfe viel länger behält.

Vorteile der Verwendung von SK5-Stahl

SK5-Stahl bietet mehrere entscheidende Vorteile:

Kantenerhalt: SK5 verfügt über eine beeindruckende Schärfe, mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,8-0,9%, was ihn zu einem sehr harten Stahl mit hervorragender Schnitthaltigkeit macht.

Abnutzungswiderstand: Hervorragende Verschleißfestigkeit aufgrund der feinen Körner und der Kohlenstoffkarbide.

Zähigkeit: SK5-Stahl ist ein zäher Stahl mit hoher Schlagzähigkeit, der ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Härte und Zähigkeit auf Kosten der Korrosionsbeständigkeit aufweist (man kann nicht gleichzeitig einen korrosionsbeständigen Stahl mit hoher Härte und hoher Zähigkeit haben).

Kosten-Nutzen-Verhältnis: Trotz seiner hohen Leistungsfähigkeit ist SK5-Stahl im Vergleich zu anderen hochlegierten Stählen eine relativ kostengünstige Wahl.

Anwendungen von SK5-Stahl

Mit seiner Einstufung als Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt bietet SK5-Stahl mehrere erhebliche Vorteile. Die hervorstechendsten Merkmale des SK5-Stahls sind seine hohe Härte und Festigkeit, wodurch er sich besser für Anwendungen eignet, die eine hohe Verschleißfestigkeit und eine hohe Belastungsintensität erfordern. Seine Korrosionsbeständigkeit ist relativ gering, kann jedoch durch eine Oberflächenbehandlung oder einen Beschichtungsschutz wirksam verbessert werden. SK5-Stahl hat sich in vielen Branchen bewährt:

Automobilindustrie

SK5-Stahl wird bei der Herstellung einiger wichtiger Teile in der Automobilindustrie verwendet, wie z. B. Zahnräder, Antriebswellen und Teile des Aufhängungssystems. Aufgrund der hohen Festigkeit und der guten Verschleißfestigkeit des SK5-Stahls können diese Teile einer großen Belastung und einer langjährigen Nutzung standhalten, was die Lebensdauer der Automobilteile verlängert und die Leistung des Fahrzeugs im Allgemeinen verbessert.

Werkzeuge

SK5-Stahl ist in der Werkzeugherstellung weit verbreitet, insbesondere bei Messern und Klingen. Die hohe Härte und Verschleißfestigkeit des SK5-Stahls sorgen dafür, dass die Kanten dieser Werkzeuge auch bei langfristigem Gebrauch scharf bleiben und ihre Lebensdauer verlängert wird: gängige Scherenklingen, Rasiermesser, Gartengeräte usw.

Haushaltsgerät

SK5-Stahl wird in der Haushaltsgeräteindustrie für die Herstellung einiger hochfester Teile wie Schneidmesser und Getriebeteile von Elektrowerkzeugen verwendet. Dank seiner Verschleißfestigkeit und seiner hohen Ermüdungsbeständigkeit können Teile aus SK5-Stahl auch unter hochintensiven Einsatzbedingungen gut funktionieren.

Herstellung

SK5-Stahl wird häufig für die Herstellung aller Arten von Werkzeugmaschinen, Schneidwerkzeugen und Stanzwerkzeugen in der Massenproduktion verwendet. Schneidwerkzeuge und Stanzwerkzeuge für die Großserienfertigung aus SK5-Stahl zeichnen sich beispielsweise durch eine lange Lebensdauer und Stabilität unter hohen Arbeitsbedingungen aus.

SK5-Stahl wird bei der Herstellung von hochpräzisen Zahnrädern, Lagern und mechanischem Zubehör im Bereich der Präzisionsmaschinen verwendet. Diese Bauteile müssen hoch belastbar sein und eine hohe Präzision aufweisen. SK5-Stahl kann den effizienten Betrieb der Geräte in solch schwierigen Umgebungen gewährleisten.

Schlussfolgerung

SK5-Stahl zeichnet sich durch seine einzigartige Zusammensetzung aus, die in der Regel einen Kohlenstoffgehalt zwischen 0,8% und 0,9% aufweist. Dieser hohe Kohlenstoffgehalt erhöht nicht nur seine Härte, sondern sorgt auch dafür, dass die Schärfe länger erhalten bleibt als bei vielen anderen Stahlsorten. Sie können sich auf SK5-Stahl über Jahre hinweg verlassen, sei es in Werkzeugen oder Produkten, ohne auf Leistung verzichten zu müssen. Seine bisherige Bilanz spricht Bände über seine Fähigkeiten, was ihn zu einem sehr wichtigen Material in der Werkzeugausrüstung eines jeden ernsthaften Handwerkers macht.