Wärmebehandlung und Anlasszustände für CNC-Legierungen

Anlasszustände für CNC-Legierungen: Härte von vergütetem Stahl nach Temperatur, 6061-O bis T651, 7075-T73 und 17-4PH H900 bis H1150 mit NACE-Grenzen.

Kohlenstoff- und legierter Stahl — Wärmebehandlungsprozesse und typische Härte

Prozess	Was er bewirkt	Typische Härte	Typische Anwendung	Maßgebende Norm
Annealing	Über oder nahe der kritischen Temperatur erhitzen, dann im Ofen sehr langsam abkühlen, um zu erweichen und Spannungen abzubauen	160–217 HB (grade-dependent)	Zerspanungs-Rohware, Kaltumformung, Spannungsarmglühen vor dem erneuten Härten	GB/T 16923; ASTM A29; SAE J412
Normalizing	30–50 °C über Ac3/Acm erhitzen, dann an ruhender Luft abkühlen, um das Korn zu verfeinern und das Gefüge zu homogenisieren	187–300 HB (grade-dependent)	Große Schmiedeteile, Konstruktionsteile, wo Abschrecken Verzugsrisiken birgt	GB/T 16923; ASTM A29
Quenching + tempering	Austenitisieren, in Wasser oder Öl zu Martensit abschrecken, dann unter Ac1 wiedererwärmen, um Spannungen abzubauen und die Härte einzustellen	24–57 HRC (depends on tempering temperature)	Fertige Maschinenbauteile: Wellen, Zahnräder, Verbindungselemente	GB/T 16924; ASTM A29
Quench and high temper (Q&T)	Abschrecken gefolgt von Hochtemperatur-Anlassen bei 500–650 °C, das angelassenen Sorbit mit der besten Festigkeits-Zähigkeits-Balance erzeugt	28–34 HRC (common supply band)	Pleuel, Bolzen, Zahnräder, Wellen unter Wechsellast	GB/T 16924; GB/T 7232

So lesen Sie diese Tabelle. Typische Werte schwanken mit Güte, Querschnitt und Ofenpraxis; nach der maßgebenden Spezifikation und dem Werkszeugnis konstruieren. Vergüten (Q&T) auf Zeichnungen bedeutet Abschrecken, gefolgt von Hochtemperatur-Anlassen bei etwa 500–650 °C — eine kombinierte Bezeichnung, kein separater Prozess. Ungetemperter Martensit im Abschreckzustand ist spröde und wird im Betrieb nicht verwendet.

Welche Härte sollte ich von geglühtem gegenüber normalisiertem 1045-Stahl erwarten?

Geglühtes 1045 liegt bei etwa 160–200 HB (163 HB typisch warmgewalzt), während normalisiertes 1045 etwa 187 HB mit 640 MPa Zugfestigkeit erreicht — Normalisieren tauscht etwas Zerspanbarkeit gegen ein festeres, gleichmäßigeres Gefüge.

Zustand	Zugfestigkeit (MPa)	Streckgrenze (MPa)	Dehnung (%)	Härte	Quelle
Hot-rolled / annealed	565 (typical hot-rolled)	310	16	163 HB; annealed band 160–200 HB	S21 / S22 / S5
Normalized	640	410	22	187 HB	S6 / S5
Quenched and tempered	—	—	—	220–290 HB	S5
As-quenched (water, surface)	—	—	—	55–60 HRC	S5
Flame / induction hardened (surface)	—	—	—	55–58 HRC, case depth 1.5–5 mm	S5

Mit welcher Härte wird 4140 im vorgehärteten Zustand geliefert?

Vorgehärtetes 4140 kommt mit 28–34 HRC; die Standard-Wärmebehandlung bei 540 °C landet bei 28–32 HRC und 1,000–1,100 MPa Zugestifigkeit. Chrom und Molybdän geben 4140 eine deutlich bessere Härtbarkeit als 1045, daher behält es seine Anlass-Härte in größeren Querschnitten — große Stangen am Werkszeugnis verifizieren, weil die Härte mit dem Querschnitt fällt.

Zustand / Anlasstemperatur	Zugfestigkeit (MPa)	Streckgrenze (MPa)	Dehnung (%)	Härte	Quelle
Annealed	~655	~415	25	197–217 HB	S4
Normalized	~1,020	~650	17	250–300 HB	S4
As-quenched (oil)	—	—	—	55–60 HRC	S4
Q&T at 205 °C	~2,000	~1,600	8	52–57 HRC	S4
Q&T at 315 °C	~1,700	~1,450	10	45–50 HRC	S4
Q&T at 425 °C	~1,400	~1,250	12	38–42 HRC	S4
Q&T at 540 °C (standard HT)	1,000–1,100	850–950	18	28–32 HRC	S4
Q&T at 650 °C (high ductility)	~850	~700	22	24–28 HRC	S4
Pre-hardened as-supplied	—	—	—	28–34 HRC	S4

Wie hart ist Stahl unmittelbar nach dem Abschrecken, vor dem Anlassen?

Sowohl 1045 (Wasser-Abschrecken) als auch 4140 (Öl-Abschrecken) erreichen etwa 55–60 HRC im Abschreckzustand — aber dieser unangelassene Martensit ist zu spröde für den Betrieb, daher wird jedes abgeschreckte Teil vor der Verwendung auf seine Arbeitärte angelassen.

Stahl	Abschreckmedium	Nach dem Abschrecken (HRC)	Angelassene Betriebshärte	Anmerkung
1045	Water	55–60	220–290 HB (Q&T)	Flach abschreckender Kohlenstoffstahl; der Kern wird in großen Querschnitten weich
4140	Oil	55–60	28–32 HRC (tempered at 540 °C)	Cr-Mo-Legierung mit tiefer Durchhärtung; für größere Querschnitte

Was bedeutet Abschrecken und Anlassen und warum wird es vorgeschrieben?

Abschrecken und Anlassen bedeutet: zu Martensit abschrecken, dann unter der kritischen Temperatur wiedererwärmen; Abschrecken und Hochtemperatur-Anlassen (500–650 °C) erzeugt getemperten Sorbit — typisch 28–32 HRC — die beste Festigkeits-Zähigkeits-Balance für Wellen und Zahnräder. Anlassen tauscht immer Härte gegen Zähigkeit: dasselbe 4140, das mit 55–60 HRC das Abschrecken verlässt, reicht von 52–57 HRC bis herunter zu 24–28 HRC, wenn die Anlasstemperatur von 205 °C auf 650 °C steigt.

Stahl	Vergütungslieferband	Nur nach dem Abschrecken	Warum anlassen
1045	220–290 HB	55–60 HRC (water)	Ungelassener Martensit in Betrieb bricht; Anlassen kauft Zähigkeit zu einem kontrollierten Härtepreis zurück
4140	28–34 HRC pre-hard	55–60 HRC (oil)	Hochtemperatur-Anlassen bei 500–650 °C erzeugt getempasten Sorbit — den Zustand, in dem Wellen und Zahnräder spezifiziert werden

Wie viel fester ist 6061-T6 gegenüber 6061-O?

6061-T6 erreicht 310 MPa (45 ksi) Zugfestigkeit gegen 125 MPa (18 ksi) für 6061-O — etwa 2.5× — mit Streckgrenze 276 gegenüber 55 MPa und Härte 95 gegenüber 30 HB; die Wärmebehandlung, nicht die Legierung, erzeugt den gesamten Unterschied. Norm-Minimumwerte stehen neben den typischen: 6061-T6-Blech und -Platte müssen 290 MPa (42 ksi) Zug und 240 MPa (35 ksi) Streckgrenze erreichen, während 310/276 MPa typische Werte sind.

Legierung und Anlass	Zug, MPa (ksi)	Streckgrenze, MPa (ksi)	Dehnung (%)	Härte (HB)	Quelle
6061-O	125 (18)	55 (8)	25–27	30	S7 / S8
6061-T4 / T451	240 (35)	145 (21)	22	65	S7 / S8
6061-T6 / T651	310 (45)	276 (40)	12–15	95	S7 / S8

Ist 6061-T651 fester als 6061-T6?

Nein — beide haben 310 MPa (45 ksi) Zug und 276 MPa Streckgrenze. T651 fügt nach dem Abschrecken 1–3 % bleibende Dehnung zur Spannungsabräume hinzu, hält so beim Zerspanen engere Maße; darum beginnt Platten- und Tafelarbeit bei T651-Rohmaterial.

Anlass	Prozess	Mechanischer Unterschied	Maßgebende Norm	Quelle
O	Vollständig geglüht — erhitzt und langsam bis zum weichsten Zustand abgekühlt	Niedrigste Festigkeit, höchste Umformbarkeit	ISO 2107; ASTM B209/B221	S14 / S19 / S7
T4	Lösungsgeglüht, dann bei Raumtemperatur natürlich ausgelagert	Mittlere Festigkeit, noch umformbar	ISO 2107; ASTM B209/B221	S14 / S15 / S7
T6	Lösungsgeglüht, dann künstlich auf Spitzenfestigkeit ausgelagert	Höchste Festigkeit der Legierung	ISO 2107; ASTM B209/B221	S14 / S15 / S7
T651	T6 plus 1–3 % Streckung zur Spannungsabräume vor der Auslagerung	Festigkeit gleich T6; bessere Maßbeständigkeit beim Zerspanen	ISO 2107; ASTM B209/B221	S14 / S7 / S24
T73	Lösungsgeglüht, dann in einem zweistufigen Auslagerungsschritt überaltert	Niedrigere Festigkeit als T6; deutlich bessere Spannungsrissbeständigkeit; hauptsächlich 7xxx-Serie	AMS 4078; ASTM B209; GB/T 3880	S9 / S2

Was ist der T73-Anlass und wann sollte ich ihn wählen?

T73 ist eine überalterte zweistufige Anlassung, gewählt für Spannungsrissbeständigkeit in Luftfahrtteilen. 7075-T73-Festigkeit kommt in zwei veröffentlichten Basen, die als getrennte Zeilen geführt werden — das ASM-Handbuch typische 505 MPa und die ASTM-B209-Plattenangabe 460–475 MPa — und die beiden werden nie gemittelt. 6061 wird nicht in T73 geliefert, daher trägt 7075 die Zahlen.

Anwendbare Basis	Zugfestigkeit (MPa)	Streckgrenze (MPa)	Dehnung (%)	Härte	Quelle
7075-T73 — ASM Handbook typical (bar / forging reference)	505	435	13	—	S1 / S2
7075-T73 — ASTM B209 / AMS 4078 plate, by thickness (spec)	460–475	385–390	5–8	126–140 HB	S9
7075-T6 — typical, for comparison	572 (83 ksi)	503 (73 ksi)	—	—	S7

Welcher ist der stärkste Standard-Anlasszustand für 17-4PH?

H900, ausgelagert bei 482 °C (900 °F) für 1 Stunde, ergibt mindestens 1,310 MPa (190 ksi) Zug, 1,170 MPa (170 ksi) Streckgrenze und mindestens 40 HRC — das Ende mit höchster Festigkeit und niedrigster Zähigkeit der drei Standardzustände. Alle Werte sind Stangen-Minimum-Spezifikationen nach ASTM A564 / AMS 5643.

Zustand	Auslagertemperatur / -zeit	Zug min, MPa (ksi)	Streckgrenze min, MPa (ksi)	Dehnung min (%)	Härte	Charpy-V-Probe (ft-lb)	Quelle
H900	482 °C (900 °F) / 1 h	1,310 (190)	1,170 (170)	10	≥40 HRC (typical 44)	10–15 (low)	S3 / S23
H1025	552 °C (1,025 °F) / 4 h	1,070 (155)	1,000 (145)	12	≥35 HRC (typical 38)	35–45 (moderate)	S3 / S23
H1150	621 °C (1,150 °F) / 4 h	930 (135)	725 (105)	16	28–33 HRC (typical 33)	60–80 (high)	S3 / S23

Welcher 17-4PH-Zustand bietet die höchste Zähigkeit?

H1150, ausgelagert bei 621 °C, hält 930 MPa (135 ksi) Mindestzug mit 16 % Dehnung und 28–33 HRC — die höchste Charpy-Zähigkeit der drei. Von H900 zu H1150 fällt die Zugfestigkeit um etwa 30 % und die Streckgrenze um etwa 38 %, während die Dehnung von 10 % auf 16 % steigt: die höhere Auslagertemperatur vergröbert die kupferreichen Ausscheidungen und tauscht Festigkeit gegen Zähigkeit. Charpy-Werte sind longitudinale repräsentative Bänder und ändern sich mit Produktform und Ausrichtung.

Zustand	Charpy-V-Probe (ft-lb)	Dehnung (%)	Härte	Am besten für
H900	10–15 (low)	10	≥40 HRC	Teile mit höchster Festigkeit ohne Stoß- oder Tieftemperatur-Beanspruchung
H1025	35–45 (moderate)	12	≥35 HRC	Der Allzweck-Ausgleichszustand
H1150	60–80 (high)	16	28–33 HRC	Stoß- und tieftemperaturbeanspruchte Teile; auch die NACE-konforme Wahl

Kann 17-4PH im NACE-Sauergasdienst eingesetzt werden?

Nur H1150 — oder H1025 mit schmelzenbezogener Verifizierung, dass die tatsächliche Härte bei oder unter 33 HRC bleibt — erfüllt NACE MR0175 / ISO 15156-3; H900 mit mindestens 40 HRC nicht. Die Regel ist härtegesteuert: Sauergas setzt die Obergrenze der Härte auf 33 HRC.

Zustand	Spezifizierte Härte	NACE MR0175-Status	Anmerkung
H900	≥40 HRC (typical 44)	Not qualified	Übersteigt die 33-HRC-Sauergas-Obergrenze deutlich
H1025	≥35 HRC (typical 38)	Conditional	Nur mit Schmelzverifikation, dass die tatsächliche Härte bei oder unter 33 HRC bleibt
H1150	28–33 HRC (typical 33)	Compliant	Die Standardwahl für Sauergas

So verwenden Sie diese Zahlen

Als min gekennzeichnete Werte sind Spezifikations-Minimums der maßgebenden Norm (ASTM / AMS); nicht gekennzeichnete Werte sind typisch und ändern sich mit Produktform, Querschnitt und Ofenpraxis — nach der maßgebenden Norm und dem Werkszeugnis konstruieren.
Die Härte fällt mit dem Querschnitt (MassesentEffekt): 4140-Vorverfahrt 28–34 HRC gilt für die gelieferte Stangengröße, daher große Querschnitte am Werkszeugnis prüfen statt den Katalogwert zu vermuten.
Repräsentative Wärmebehandlungsparameter: 6061-Lösungsbehandlung 530 °C Wasser-Abschreck, T6-künstliche Auslagerung 160 °C für etwa 18 h oder 177 °C für etwa 8 h, Anlassen bis O bei 413 °C; 7075-T73 zweistufige Auslagerung 110 °C für 8 h plus 175 °C für 8 h, nach Lösungsbehandlung bei 475 °C für 90 min und 3 Tagen natürlicher Auslagerung.
Die 17-4PH-Zustände sind ein lösungsbehandelter Grundzustand (Zustand A nach Abkühlen von etwa 1040 °C), ausgelagert bei verschiedenen Temperaturen — die H-Nummer ist die Auslagertemperatur in °F. Stangen ASTM A564/A564M, Platten und Blech ASTM A693, Luftfahrtteile AMS 5643/5604; das chinesische Gegenstück 05Cr17Ni4Cu4Nb steht in GB/T 1220.
Abgeschreckter, aber ungetemperter Martensite (55–60 HRC in beiden Ankerstählen) ist eine Zerspanungs- und Schleifgefahr, kein Lieferzustand — Stahl in geglühtem, normalisiertem oder vergütetem Zustand bestellen und den Rest dem Wärmebehandler überlassen.

Häufig gestellte Fragen

Welche Härte sollte ich von geglühtem versus normalisiertem 1045-Stahl erwarten?
Geglühtes 1045 liegt bei etwa 160–200 HB (163 HB typisch), während normalisiertes 1045 etwa 187 HB mit 640 MPa Zugfestigkeit erreicht.

Mit welcher Härte wird 4140 im vorgehärteten, vergüteten Zustand geliefert?
Vorgehärtetes 4140 ist typisch 28–34 HRC; die Standard-HT bei 540 °C liegt bei 28–32 HRC und 1,000–1,100 MPa Zug.

Wie hart ist Stahl unmittelbar nach dem Abschrecken, vor dem Anlassen?
Sowohl 1045 (Wasser-Abschrecken) als auch 4140 (Öl-Abschrecken) erreichen etwa 55–60 HRC im Abschreckzustand, aber unangehärteter Martensite ist zu spröde für den Betrieb.

Was bedeutet Abschrecken und Anlassen und warum wird es vorgeschrieben?
Abschrecken plus Hochtemperatur-Anlassen bei 500–650 °C zur Bildung von gettemperten Sorbit, typisch 28–32 HRC — die beste Festigkeits-/Zähigkeitsbalance für Wellen und Zahnräder.

Wie viel fester ist 6061-T6 im Vergleich zu 6061-O?
6061-T6 erreicht 310 MPa (45 ksi) Zug gegenüber 125 MPa (18 ksi) für 6061-O — etwa 2.5× die Festigkeit.

Ist 6061-T651 fester als 6061-T6?
Nein — beide haben 310 MPa (45 ksi) Zug und 276 MPa Streckgrenze; T651 fügt 1–3 % Streckung für die Spannungsabräume hinzu und hält so engere Maße beim Zerspanen.

Was ist der T73-Anlass und wann sollte ich ihn wählen?
Eine überalterte zweistufige Anlassung: 7075-T73 ergibt 505 MPa Zug laut ASM-Handbuch (460–475 MPa für Platten nach ASTM B209), gewählt für Spannungsrissbeständigkeit.

Welcher ist der stärkste Standard-Anlasszustand für 17-4PH?
H900, ausgelagert bei 482 °C für 1 Stunde: mindestens 1,310 MPa (190 ksi) Zug und mindestens 40 HRC — mit der geringsten Zähigkeit der drei.

Welcher 17-4PH-Zustand bietet die höchste Zähigkeit für Stoß- oder Kryoteile?
H1150, ausgelagert bei 621 °C: 930 MPa (135 ksi) Zug mit 16 % Dehnung und 28–33 HRC — die höchste Charpy-Zähigkeit der drei.

Kann 17-4PH in NACE-Sauergasdienst eingesetzt werden?
Nur H1150 oder schmelzenverifiziertes H1025 bei höchstens 33 HRC qualifiziert nach NACE MR0175; H900 bei 40 HRC Minimum nicht.

Normen und Quellen

S1 — ASM Metals Handbook, Bd. 2 (Properties and Selection: Nonferrous Alloys), 10. Auflage: 7075-T73 typische Werte
S2 — Peer-reviewte Studie zu AA7075-Schmiedeteilen (PMC): T73-Anlasssequenz und die ASM-Benchmarkwerte
S3 — JN Alloys, 17-4PH-Wärmebehandlung: H900 / H1025 / H1150 Zustandsdaten (gegen ASTM A564-Minimums abgeglichen)
S4 — Nifty Alloys, 4140-Stahl-Wärmebehandlung: Anlasstabelle nach Temperatur
S5 — Stahlstandard-Gütedaten für 1045: geglüht, vergütet und im Abschrecken gehärtet
S6 — Veröffentlichtes Werkszeugnis, 1045 mittelfester Kohlenstoffstahl, normalisierte Eigenschaften
S7 — Tech Steel, 6061 (UNS A96061) Eigenschaften: anlassbezogene typische Werte und der 7075-T6-Vergleich
S8 — Weltstahl, Aluminum 6061-Datenblatt: typische mechanische Eigenschaften
S9 — 7075-T73 / T7351 Blech- und Plattendaten: mechanische Eigenschaften nach Dicke (ASTM B-209-Basis)
S14 — ISO 2107, Aluminium-Temperbezeichnungen (GB/T 16475 ist das chinesische Gegenstück); S15 — AZoM-Aluminiumklassifikationen; S19 — GB/T 16475; S24 — Aluminium-Temperleitfaden (T651-Streckungspraxis)
S21 / S22 — 1045 geglühte Zustanddaten (The World Material; SAE 1045-Milldaten); S23 — Alloy 17-4PH-Kurzinfo: Härte und Charpy-Bänder
Maßgebende Normen tragen die lastragenden Minimumwerte: ASTM A-564/A564M, ASTM A693, ASTM B209/B221, AMS 4078/5643/5604, ISO 2107, SAE J412, GB/T 16923, GB/T 16924, GB/T 7232, GB/T 1220, NACE MR0175 / ISO 15156-3
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