C45 Stahl – Eigenschaften, Legierung und Verwendungszwecke

C45 Stahl – Eigenschaften, Legierung und Verwendungszwecke

Ein Werkstoff, der dank seiner besonderen Eigenschaften in zahlreichen unterschiedlichen Bereichen eingesetzt werden kann, ist C45 Stahl. Gerade im Maschinen- und Fahrzeugbau ist er eine äußerst häufig eingesetzte Stahlsorte. In diesem Artikel von Heimhelden.de möchten wir Ihnen ausführlich erläutern, welche Besonderheiten dieser Stahl besitzt und zu welcher Art von Stahl er zählt. Außerdem verraten wir Ihnen, für welche Einsatzbereiche er sich besonders gut eignet – und wann er eher nicht in Frage kommt.

Was genau ist C45 Stahl?

Bei C45 handelt es sich um einen unlegierten Stahl. Das bedeutet, dass der einzige Zusatz, den er besitzt, Kohlenstoff ist. Der Kohlenstoffanteil liegt bei 0,45 Massenprozent, womit er vergleichsweise hoch ist. Genau das bedingt auch die typischen Eigenschaften dieses Materials. Die mechanischen Eigenschaften hängen erheblich davon ab, wie dieser Stahl technisch behandelt wird. Wenn er vergütet wurde, liegt seine Zugfestigkeit beispielsweise bei 700 bis 850 N/mm², während sie im normal geglühten Zustand lediglich 620 N/mm² beträgt.

Der Stahl kann grundsätzlich für fast alle Bereiche des Stahlbaus genutzt werden, weil er sehr vielseitig ist. Allerdings sollten Sie beachten, dass es für jeden Verwendungszweck oftmals auch noch bessere Stähle gibt, die sich dann jedoch nur für den jeweiligen Einsatzbereich eignen.

Insbesondere als Baustahl für Maschinenteile sowie im Fahrzeugbau kommt dieser Stahl zum Einsatz. Gut geeignet ist er speziell für Teile, die einer geringeren Beanspruchung unterliegen.

Legierung

Die genaue Legierung des Stahls können Sie in der folgenden Tabelle nachlesen:

ElementAnteil (Massenprozent nach der Schmelzanalyse
Kohlenstoff (C)0,42 bis 0,50 %
Silizium (Si)0 bis 0,40 %
Mangan (Mn)0,50 bis 0,80 %
Phosphor (P)0 bis 0,045 %
Schwefel (S)0 bis 0,045 %
Chrom (Cr)0 bi 0,40 %
Nickel (Ni)0 bis 0,40 %
Molybdän (Mo)0 bis 0,40 %

Einsatzbereiche für C45 Stahl

Die mechanischen Eigenschaften, die dieser Stahl aufweist, hängen erheblich davon ab, wie er technisch behandelt wurde. Das zeigt sich am besten am Beispiel der Zugfestigkeit: Sie beträgt nach der Vergütung 700 bis 850 N/mm² und liegt im normal geglühten Zustand bei 620 N/mm². Aus diesem Grund kann der Stahl auch für eine Vielzahl an Bereichen des Stahlbaus eingesetzt werden. Allerdings stellt er für viele Einsatzbereiche lediglich einen Kompromiss und eben nicht die beste Option dar. Insbesondere als Baustahl für Maschinenteile und für den Fahrzeugbau kommt er zum Einsatz.

Auch Standardmesser, die nicht härter als 58 HRC sind, können aus C45 hergestellt werden, weil der Stahl leicht gehärtet werden kann. Es genügt, ihn auf 820 bis 850 Grad Celsius zu erhitzen, damit er hart wird. Er beginnt dann, hellrot zu glühen und kann mit Wasser abgeschreckt werden. Sofern Sie ihn noch stärker erhitzen und mit Öl härten, so entsteht auch insgesamt eine größere Härte. Im Anschluss sollte der Stahl aber in der Luft auf 550 bis 660 Grad Celsius erwärmt werden, da er andernfalls zerspringen könnte.

Klassifizierung des Stahls

Es handelt sich bei C45 um einen Vergütungsstahl, der speziell für das Vergüten und Aushärten gedacht ist. Durch diese Behandlung wird der Stahl nicht nur härter und belastbarer, er bekommt gleichzeitig auch eine höhere Zug- und Dauerfestigkeit. Zudem handelt es sich hierbei um einen ferritischen Stahl mit lamellarem Perlit.

Er gilt im Allgemeinen nicht als Massenstahl, sondern als Qualitätsstahl. Es handelt sich hierbei um einen beruhigten Stahl, was bedeutet, dass er als gegossener Block oder Strang eine nahezu gleiche Zusammensetzung aufweist und dass es nicht zu Blasen oder Seigerungen kommt. Es ist insbesondere der gleichmäßige Gefügeaufbau, der bei diesem Stahl herausragend ist.

Andere Bezeichnungen

C45 ist nicht nur der umgangssprachlich genutzte Name für den Stahl, sondern auch die korrekte Bezeichnung laut DIN 17200.

Gerade einfache Bezeichnungen wie etwa C45 können in der Praxis zu Problemen führen, weil Verwechselungen nicht auszuschließen sind. So handelt es sich bei C45 um einen unlegierten Baustahl, während C45E ein unlegierter Edelstahl ist.  Aus diesem Grund ist es immer hilfreich, die Werkstoffnummern zu nutzen.

Technisch richtig ist in diesem Fall die Werkstoffnummer 1.0503. Allerdings hat der Stahl in der amerikanischen AISI-Nomenklatur die Nummer 1045.

Für die Verarbeitung notwendige Temperaturen

Wenn Sie mit dem Stahl arbeiten möchten, ist es wichtig, die Temperaturen zu kennen, die dafür erforderlich sind. Es ist möglich, den Stahl bei Temperaturen zwischen 850 und 1100 Grad Celsius zu schmieden oder zu walzen. Ein Normalglühen hingegen kann bei Temperaturen zwischen 840 und 880 Grad Celsius durchgeführt werden. Die Härttemperatur liegt bei flüssigen Medien zwischen 820 und 860 Grad Celsius, während die Anlasstemperatur für den Stahl zwischen 550 und 660 Grad Celsius beträgt.

Schweißeignung

Obwohl der Kohlenstoffgehalt von C45 Stahl vergleichsweise hoch ist, ist ein Schweißen prinzipiell noch möglich. Allerdings gibt es in Bezug auf die Schweißeignung einige Einschränkungen, die Sie berücksichtigen sollten. So ist es beispielsweise unbedingt notwendig, an das Vor- und Nachwärmen zu denken. Außerdem sollten Sie gängige Vorsichtsmaßnahmen einhalten. Prinzipiell besteht für den Stahl aber eine Schweißeignung.

Härtbarkeit

Es handelt sich bei C45 zwar um einen Vergütungsstahl, dennoch ist er aber nur in einem verhältnismäßig niedrigen Maße härtbar. Das Durchhärten ist – ebenso wie bei allen anderen unlegierten Stählen – grundsätzlich nicht möglich. Beim Randhärten lassen sich jedoch hohe Randhärten erzielen. Im normalgeglühten Zustand liegt die maximale mechanische Zugspannung, die der Werkstoff aushält, zwischen 580 und 620 MPa, während sie in der vergüteten Version bei 630 bis 800 MPa liegt.

Wie lässt sich die Zerspanbarkeit verbessern?

Damit die Zerspanbarkeit des Stahls verbessert werden kann, können Sie Blei als Zusatz hinzugeben. Deshalb wird dem Stahl in der Regel auch Blei in Mengen von etwa 0,15 bis 0,35 % (Massenprozent) hinzugefügt.

Beim Einsatz müssen die Besonderheiten des Materials berücksichtigt werden

Der C45 Stahl ist gut für das Schmieden und Walzen bei Temperaturen von 850 bis 1100 Grad Celsius geeignet. In den meisten Fällen wird er sowohl ungehärtet als auch unvergütet im Handel verkauft sowie verarbeitet. In diesem Rohzustand eignet sich der Stahl gut dazu, um spanabhebend zu arbeiten. Genau dafür wird das Material auch von vielen Anwendern geschätzt.

Wenn Sie vorhaben, den Stahl zu biegen, ist es empfehlenswert, ihn durch Normalglühen bei Temperaturen von 840 bis 880 Grad Celsius in der Härte zu reduzieren. Da der Kohlenstoffanteil vergleichsweise hoch ist, raten wir zum Weichglühen des Materials. Das funktioniert in einem Ofen bei 680 bis 710 Grad Celsius. Auf diese Weise kann der C45 Stahl gut verformt werden.

Obwohl eine grundsätzliche Schweißeignung besteht, gibt es für Schweißkonstruktionen bessere Stahlsorten als C45, denn er lässt sich eher schwer schweißen. Eine seiner negativen Eigenschaften besteht nämlich darin, dass beim Abkühlen schnell Spannungsrisse entstehen. Diese können Sie nur verhindern, indem Sie den Stahl äußerst langsam abkühlen lassen. Aus diesem Grund bietet es sich an, für Schweißkonstruktionen einen anderen Stahl auszusuchen.

Sie können aus C45 Stahl auch Messer herstellen. Der Stahl kann nämlich leicht vergütet und ausgehärtet werden. Allerdings eignet er sich nur für Standardmesser, die nicht härter sind als 58 HRC. Zudem sollten sie keine übermäßige Biegsamkeit benötigen, da C45 eine leichte Neigung zum Zerspringen hat.

Das Aushärten des Stahls gestaltet sich problemlos:

  • Erhitzen Sie den Stahl, bis er kirschrot glüht.
  • Das klappt bei Temperaturen von 820 bis 850 Grad Celsius.
  • Schrecken Sie ihn mit Wasser ab.
  • Eine noch größere Härte erzielen Sie, indem Sie ihn stärker erhitzen und mit Öl härten.
  • Erwärmen Sie ihn dann auf 550 bis 660 Grad Celsius an der Luft, damit er nicht zerspringt.

Unter diesen Voraussetzungen hat der Stahl auch gute Eigenschaften für Messer.

Zusammenfassung

Der Vergütungsstahl C45 ist speziell für das Aushärten und Vergüten gedacht. Er eignet sich insbesondere für das Schmieden und Walzen bei Temperaturen von 850 bis 1100 Grad Celsius. Herausragend bei dieser Stahlsorte ist der gleichmäßige Gefügeaufbau, für den er sehr geschätzt wird.

Artikelbild: Everyonephoto / Bigstock.com

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