Werkstoffe im Maschinenbau: Auswahl, Normen & Praxis

Die richtige Werkstoffwahl entscheidet im Maschinenbau über Lebensdauer, Fertigungskosten und Betriebssicherheit. Trotzdem greifen viele Konstrukteure aus Gewohnheit immer zum gleichen Stahl — und verschenken Potenzial. Ein systematischer Blick auf Werkstoffgruppen, Kennwerte und Normen verhindert teure Überdimensionierungen und gefährliche Unterdimensionierungen.

Dieser Pillar-Artikel gibt Ihnen einen strukturierten Überblick über die wichtigsten Werkstoffe im Maschinenbau: von Baustählen über Gusswerkstoffe bis zu Aluminium und Kunststoffen. Sie erfahren, welche Kennwerte wirklich zählen, wie das Bezeichnungssystem funktioniert und nach welchen Kriterien Sie in der Praxis auswählen.

Ob Neukonstruktion oder Schadensfall — wer die Werkstoffgrundlagen beherrscht, trifft bessere Entscheidungen. Die folgenden Abschnitte liefern dafür das Fundament.

📌 TL;DR — Das Wichtigste in Kürze

  • Stahl dominiert: S235 und S355 decken 60-70 % aller Konstruktionsaufgaben ab — C45 und 42CrMo4 den Rest der hochbelasteten Bauteile.
  • Werkstoffnummer-System: Die fünfstellige Nummer (z. B. 1.0503 = C45) ist nach DIN EN 10027-2 die eindeutige Identifikation.
  • Vier Kennwerte entscheiden: Zugfestigkeit Rm, Streckgrenze Re, Bruchdehnung A5 und Härte HB/HRC — alles andere ist Spezialanwendung.
  • Guss statt Zerspanung: GJS (Kugelgraphit) erreicht 400-700 N/mm² Zugfestigkeit bei deutlich geringeren Fertigungskosten als Stahlschweißkonstruktionen.
  • Aluminium lohnt ab Stückgewicht >5 kg: Die höheren Materialkosten amortisieren sich über geringere Handlingkosten und Energieeinsparung.
  • Wärmebehandlung verdoppelt die Festigkeit: 42CrMo4 steigert durch Vergüten die Streckgrenze von 650 auf 900 N/mm².
  • Schweißbarkeit sinkt mit C-Gehalt: Kohlenstoffäquivalent CEV < 0,45 % gilt als Richtwert für gute Schweißeignung.
  • Fünf Kriterien für die Auswahl: Mechanik, Korrosion, Fertigung, Verfügbarkeit, Normen — in dieser Reihenfolge prüfen.

Warum die Werkstoffwahl über Erfolg und Misserfolg entscheidet

Ein zu weicher Werkstoff versagt unter Last. Ein zu harter Werkstoff bricht spröde. Ein korrosionsanfälliger Werkstoff in feuchter Umgebung kostet nach drei Jahren das Dreifache der Erstinvestition. Die Werkstoffwahl ist keine akademische Übung — sie hat direkte wirtschaftliche Konsequenzen.

Erfahrungswerte aus der Schadensanalyse zeigen: Bei 30-40 % aller mechanischen Ausfälle im Maschinenbau spielt eine fehlerhafte oder unzureichende Werkstoffwahl eine Rolle. Typische Fehler sind die Verwendung von Baustahl (S235) für dynamisch belastete Wellen, fehlende Wärmebehandlung bei vergütbaren Stählen oder die Unterschätzung von Korrosionseffekten.

💡 Faustregel: Prüfen Sie bei jedem Schadensfall zuerst den Werkstoff. In der Praxis zeigt sich häufig: Das Problem war nicht die Konstruktion, sondern der falsche Stahl. Eine systematische Werkstoffwahl nach definierten Kriterien verhindert die meisten dieser Fehler.

Die wichtigsten Werkstoffgruppen im Überblick

Im Maschinenbau arbeiten Konstrukteure mit fünf Hauptgruppen: Stahl, Gusswerkstoffe, Aluminium, Kupferlegierungen und technische Kunststoffe. Jede Gruppe hat klare Stärken und Grenzen. Die folgende Übersicht zeigt, wann welcher Werkstoff die richtige Wahl ist.

Stahl — das Rückgrat des Maschinenbaus

Stahl deckt im Maschinenbau den größten Anteil aller Konstruktionswerkstoffe ab. Die Bandbreite reicht vom einfachen Baustahl S235 mit 360 N/mm² Zugfestigkeit bis zum hochfesten Vergütungsstahl 42CrMo4 mit über 1.000 N/mm². Entscheidend ist die richtige Zuordnung zur Beanspruchung.

Drei Stahlgruppen dominieren die Praxis:

  • Baustähle (DIN EN 10025): S235, S355 — für Rahmen, Gestelle, Schweißkonstruktionen. Kostengünstig, gut schweißbar, ausreichend fest für statische Lasten.
  • Vergütungsstähle (DIN EN 10083): C45, 42CrMo4 — für Wellen, Achsen, Bolzen. Hohe Festigkeit nach Wärmebehandlung, gute Zähigkeit.
  • Einsatzstähle (DIN EN 10084): 16MnCr5, 20MnCr5 — für Zahnräder, Nockenwellen. Harte Oberfläche (58-62 HRC) bei zähem Kern.
Vergleich der wichtigsten Maschinenbau-Stähle
Stahl Re [N/mm²] Rm [N/mm²] Einsatz
S235JR ≥ 235 360-510 Gestelle, Rahmen
S355J2 ≥ 355 470-630 Stahlbau, Krane
C45 (1.0503) 305-490 580-770 Wellen, Bolzen
42CrMo4 (1.7225) 650-900 900-1.200 Hochbelastete Wellen

Die Auswahl zwischen Bau- und Vergütungsstahl hängt von der Belastungsart ab. Statisch belastete Strukturen brauchen selten mehr als S355. Dynamisch belastete Maschinenteile wie Wellen, Zahnräder und Bolzen erfordern vergütete oder einsatzgehärtete Stähle. Dabei spielt auch die Festigkeitsklasse bei Verbindungselementen eine entscheidende Rolle. Für Gewindespindeln — etwa Trapezspindeln aus C45 oder 42CrMo4 — sind außerdem die Gewindearten und Werkstoffpaarungen für Spindel und Mutter maßgeblich.

Gusswerkstoffe — GJL, GJS und Stahlguss

Gusswerkstoffe sind die wirtschaftliche Alternative, wenn komplexe Geometrien gefragt sind. Statt Schweißen und Zerspanen liefert ein Gussteil die endkonturnahe Form in einem Arbeitsgang.

Gusseisen mit Lamellengraphit (GJL) eignet sich für Maschinengestelle und Gehäuse. Die Graphitlamellen dämpfen Schwingungen — ein Vorteil, den kein Stahl bietet. Die Zugfestigkeit liegt bei 150-400 N/mm², die Druckfestigkeit ist 3-4x höher.

Gusseisen mit Kugelgraphit (GJS) kombiniert gute Zugfestigkeit (400-700 N/mm²) mit Duktilität. EN-GJS-400-15 erreicht 15 % Bruchdehnung — vergleichbar mit Baustahl. GJS ersetzt zunehmend Stahlschweißkonstruktionen, wenn die Stückzahl eine Modellform rechtfertigt.

Gusseisen-Vergleich: GJL vs. GJS
Eigenschaft GJL (Lamellengraphit) GJS (Kugelgraphit)
Rm [N/mm²] 150-400 400-700
Bruchdehnung < 1 % (spröde) 2-15 % (duktil)
Dämpfung Sehr gut Gut
Typischer Einsatz Gestelle, Gehäuse Kurbelwellen, Achsschenkel

Aluminium — Leichtbau mit System

Aluminium wiegt ein Drittel von Stahl (2,7 vs. 7,85 g/cm³). Dieser Vorteil rechtfertigt den höheren Materialpreis, sobald Gewicht eine Rolle spielt — im Handling, im Transport oder in bewegten Massen. Die Legierung EN AW-6082 (AlSi1MgMn) mit 310 N/mm² Zugfestigkeit ist der Standardwerkstoff im allgemeinen Maschinenbau. Für Hochfestanwendungen kommt EN AW-7075 (AlZn5.5MgCu) mit 570 N/mm² zum Einsatz.

Zwei Einschränkungen: Aluminium hat nur ein Drittel des E-Moduls von Stahl (70 vs. 210 GPa). Gleiche Steifigkeit erfordert dreifaches Flächenträgheitsmoment — also dickere Querschnitte. Und: Die Dauerfestigkeit ist im Vergleich zu Stahl deutlich geringer. Aluminiumteile unter wechselnder Last erfordern eine sorgfältige Auslegung.

Kupfer und Bronze — Gleiten, Leiten, Schützen

Kupferlegierungen haben im Maschinenbau drei Kernaufgaben: Gleitlager (Zinnbronze CuSn8), elektrische Kontakte (reines Kupfer, Messing) und korrosionsbeständige Armaturen. Zinnbronze CuSn8 erreicht 350-500 N/mm² Zugfestigkeit und besitzt exzellente Gleiteigenschaften bei Mischreibung. Messing CuZn37 bietet gute Zerspanbarkeit und wird für Buchsen, Muttern und Fittings verwendet.

Kunststoffe — Wann Metall nicht die beste Wahl ist

Technische Kunststoffe ersetzen Metalle, wenn Gewicht, Korrosion oder Reibung die Auswahlkriterien dominieren. PA (Polyamid) für Zahnräder, POM (Polyoxymethylen) für Gleitführungen und PEEK für Hochtemperaturanwendungen bis 250 °C sind die häufigsten Vertreter. Ihre Zugfestigkeit liegt bei 60-100 N/mm² — ein Bruchteil von Stahl, aber für viele Anwendungen ausreichend.

Der Trend zu neuen Materialien und Werkstoffkombinationen verstärkt den Einsatz von Kunststoffen in Hybridbauteilen: Metallkern für die Tragfähigkeit, Kunststoffmantel für Korrosionsschutz und Dämpfung.

Werkstoffkennwerte richtig lesen

Zugfestigkeit, Streckgrenze, Dehnung, Härte

Vier mechanische Kennwerte bestimmen die Werkstoffauswahl im Maschinenbau. Sie werden durch den Zugversuch nach DIN EN ISO 6892-1 ermittelt — das Standardverfahren der mechanischen Werkstoffprüfung:

  • Zugfestigkeit Rm: Die maximale Spannung vor dem Bruch. Relevant für die Auslegung gegen Versagen.
  • Streckgrenze Re (oder Rp0,2): Die Spannung, ab der plastische Verformung einsetzt. Der wichtigste Wert für die Dimensionierung — nicht Rm.
  • Bruchdehnung A5: Das Verformungsvermögen in Prozent. A5 > 10 % bedeutet duktiles (gutmütiges) Versagen mit Vorwarnung. A5 < 3 % bedeutet Sprödbruch ohne Vorwarnung.
  • Härte (HB, HRC, HV): Der Widerstand gegen Eindringen. Direkt proportional zur Verschleißbeständigkeit. Faustregel für Stahl: Rm ≈ 3,5 × HB.

💡 Praxisbeispiel: Datenblatt richtig interpretieren

Gegeben: 42CrMo4, vergütet (QT)

Datenblatt-Werte:
Re = 750 N/mm², Rm = 1.000 N/mm², A5 = 11 %, Härte 290-330 HB

Bewertung:

  • Streckgrenze 750 N/mm² → Dimensionierung gegen diese Grenze, nicht gegen 1.000
  • A5 = 11 % → Duktiles Versagen. Gut: Risse werden sichtbar, bevor das Bauteil bricht
  • Rm/Re = 1,33 → Ausreichende Reserve zwischen Fließen und Bruch
  • 290-330 HB → Gute Verschleißbeständigkeit, noch zerspanbar

Welcher Kennwert für welche Anwendung?

Statisch belastete Bauteile dimensionieren Sie gegen die Streckgrenze Re. Dynamisch belastete Bauteile gegen die Dauerfestigkeit (Wöhlerkurve). Verschleißbelastete Oberflächen erfordern hohe Härte. Schlagbeanspruchte Teile brauchen hohe Kerbschlagarbeit (Charpy-Test). In der Praxis kollidieren diese Anforderungen — hohe Härte bedeutet geringe Zähigkeit. Die Wärmebehandlung ist das Werkzeug, um diesen Konflikt zu lösen.

Normen und Bezeichnungssysteme

DIN EN vs. Werkstoffnummer vs. ASTM

Im europäischen Maschinenbau gelten drei parallele Bezeichnungssysteme nach DIN EN 10027:

  • Kurzname nach Teil 1: S355J2, C45, 42CrMo4 — sprechend, enthält Kennwerte oder Legierungselemente
  • Werkstoffnummer nach Teil 2: 1.0577, 1.0503, 1.7225 — eindeutig, maschinenlesbar
  • ASTM (US-System): A36, 1045, 4140 — relevant bei internationalen Projekten
💡 Werkstoffnummer entschlüsseln: Die fünfstellige Nummer folgt dem Schema X.YYYY. Die erste Ziffer kennzeichnet die Werkstoffgruppe: 1. = Stahl, 2. = Schwermetalle (Cu, Ni), 3. = Leichtmetalle (Al, Mg, Ti). Die folgenden vier Ziffern ordnen nach Stahlgruppe und laufender Nummer. Beispiel: 1.4301 → Stahl (1.), nichtrostend (43xx), Sorte 01 = X5CrNi18-10 — der meistverwendete Edelstahl.
Wichtige Normen für Maschinenbaustähle
Norm Inhalt Typische Vertreter
DIN EN 10025 Warmgewalzte Baustähle S235, S355, S460
DIN EN 10083 Vergütungsstähle C45, 42CrMo4, 34CrNiMo6
DIN EN 10084 Einsatzstähle 16MnCr5, 20MnCr5
DIN EN 10088 Nichtrostende Stähle 1.4301, 1.4404, 1.4571

Für den internationalen Einsatz müssen Sie zwischen Normsystemen übersetzen. S355 entspricht ASTM A572 Gr. 50, C45 entspricht AISI 1045, und 42CrMo4 entspricht AISI 4140. Diese Zuordnung ist nicht immer 1:1 — prüfen Sie die genauen chemischen Zusammensetzungen und mechanischen Eigenschaften im Datenblatt.

Wärmebehandlung — Vom Rohstoff zum Funktionswerkstoff

Ein Stahl entfaltet seine volle Leistungsfähigkeit erst durch die richtige Wärmebehandlung. C45 im Lieferzustand erreicht 580 N/mm² Zugfestigkeit. Nach dem Vergüten sind es 770 N/mm² — ein Plus von 33 %. Bei 42CrMo4 ist der Effekt noch deutlicher: von 750 auf über 1.000 N/mm².

Härten, Vergüten, Nitrieren im Vergleich

Eine ausführliche Erklärung aller Verfahren — Austenitisierungstemperaturen, Werkstoffkennwerte, Nitrierstähle und Verfahrenswahl — bietet der Artikel über Wärmebehandlung von Stahl: Härten, Vergüten, Nitrieren.

Wärmebehandlungsverfahren im Vergleich
Verfahren Temperatur Ergebnis
Normalglühen 830-900 °C Feines Gefüge, Spannungsabbau
Härten 820-870 °C + Abschrecken Hohe Härte (Martensit), spröde
Vergüten Härten + Anlassen 500-660 °C Hohe Festigkeit + Zähigkeit
Einsatzhärten 870-930 °C + Aufkohlung Harte Oberfläche, zäher Kern
Nitrieren 500 °C, 10-100 h 900-1.100 HV Oberfläche, kein Verzug

Die Verfahrenswahl hängt von der Bauteilanforderung ab. Wellen und Achsen werden vergütet — sie brauchen Festigkeit im gesamten Querschnitt. Zahnräder werden einsatzgehärtet — harte Flanken bei zähem Kern. Hydraulikzylinder werden nitriert — verschleißfeste Oberfläche bei minimaler Maßänderung.

❌ Häufiger Fehler: Einsatzhärten und Vergüten verwechselt. Ein Vergütungsstahl (42CrMo4) wird vergütet — nicht einsatzgehärtet. Ein Einsatzstahl (16MnCr5) wird aufgekohlt und gehärtet — nicht vergütet. Die falsche Behandlung führt entweder zu sprödem Versagen (Vergütungsstahl einsatzgehärtet) oder zu unzureichender Oberflächenhärte (Einsatzstahl nur vergütet).

✅ Lösung: Prüfen Sie die Norm: DIN EN 10083 = Vergütungsstahl, DIN EN 10084 = Einsatzstahl. Die Norm gibt das Verfahren vor.

Werkstoffauswahl in der Praxis — Fünf Kriterien

Die systematische Werkstoffauswahl folgt fünf Kriterien in absteigender Priorität:

1. Mechanische Anforderungen: Welche Kräfte wirken? Statisch, dynamisch, schlagartig? Welche Festigkeit und Härte braucht das Bauteil? Beginnen Sie mit der Streckgrenze — sie definiert die Mindestanforderung.

2. Korrosion und Umgebung: Feuchtigkeit, Chemikalien, Temperatur. In korrosiver Umgebung ist 1.4301 (V2A) der Mindeststandard. Für Chlorid-Belastung (Meerwasser, Reinigungsmittel) brauchen Sie 1.4404 (V4A) oder höher. Welche Korrosionsart konkret droht — Lochfraß, Spaltkorrosion oder Spannungsrisskorrosion — hängt von Geometrie, Medium und Beanspruchung ab und entscheidet über die Werkstoffwahl.

3. Fertigbarkeit: Wie wird das Bauteil hergestellt? Schweißkonstruktionen erfordern niedrige Kohlenstoffäquivalente (CEV < 0,45 %). Zerspanungsteile profitieren von Automatenstählen. Bei engen Toleranzen und Passungen muss der Werkstoff formstabil nach der Wärmebehandlung sein.

4. Verfügbarkeit und Kosten: Exotische Werkstoffe haben lange Lieferzeiten. S355 ist in jeder Dicke ab Lager verfügbar. 34CrNiMo6 in großen Abmessungen erfordert Vorausplanung. Materialkosten machen bei Zerspanungsteilen nur 20-30 % der Gesamtkosten aus — der teurere Werkstoff ist nicht automatisch der teurere Bauteil.

5. Normen und Zulassungen: Im Druckbehälterbau (AD 2000, PED), Kranbau (DIN EN 13001) oder Lebensmitteltechnik schreiben Regelwerke bestimmte Werkstoffe vor. Prüfen Sie die Zulassungsanforderungen vor der Werkstoffwahl — nicht danach.

Bei der konstruktiven Umsetzung beeinflussen Welle-Nabe-Verbindungen und Passungen die Werkstoffwahl direkt: Presssitze erfordern ausreichende Streckgrenze, um die Fugenpressung sicher zu übertragen.

Werkstoffprüfung — Messen statt Raten

Kein Werkstoff ist so gut wie sein Prüfzeugnis. DIN EN 10204 definiert vier Arten von Abnahmeprüfzeugnissen — vom einfachen Werksbescheinigung 2.1 bis zum Abnahmeprüfzeugnis 3.2 mit unabhängigem Prüfer. Für sicherheitsrelevante Bauteile ist mindestens ein 3.1-Zeugnis (Abnahmeprüfzeugnis des Herstellers) erforderlich.

Die wichtigsten Prüfverfahren in der Praxis: Zugversuch (DIN EN ISO 6892-1) für Rm, Re und A5. Härteprüfung nach Brinell (DIN EN ISO 6506), Vickers (DIN EN ISO 6507) oder Rockwell (DIN EN ISO 6508) — wann welches Verfahren geeignet ist und wie die Härteskalen umgerechnet werden. Kerbschlagbiegeversuch (DIN EN ISO 148-1) für die Zähigkeit bei tiefen Temperaturen. Ultraschallprüfung (DIN EN 10160) für innere Fehler bei Halbzeugen.

Die Oberflächenrauheit beeinflusst die Dauerfestigkeit erheblich — eine raue Oberfläche senkt die ertragbare Wechsellast um 10-30 %, je nach Werkstoff und Kerbwirkung.

Fazit: Drei Erkenntnisse für die Praxis

Erstens: Die Werkstoffwahl ist keine Nebensache. Sie beeinflusst Lebensdauer, Fertigungskosten und Betriebssicherheit gleichzeitig. Investieren Sie 30 Minuten in die systematische Auswahl — das spart Wochen im Schadensfall.

Zweitens: Sie brauchen keine exotischen Werkstoffe. S355, C45, 42CrMo4, GJS-400-15, EN AW-6082 und 1.4301 decken 90 % aller Maschinenbau-Anwendungen ab. Beherrschen Sie diese sechs Werkstoffe — dann sind Sie für die Praxis gerüstet.

Drittens: Die Wärmebehandlung ist kein optionaler Zusatz. Sie macht den Unterschied zwischen einem mittelmäßigen und einem optimalen Bauteil. Ohne Vergüten ist 42CrMo4 kaum besser als C45 — mit Vergüten spielt er in einer anderen Liga.

Nächster Schritt: Prüfen Sie bei Ihrem nächsten Projekt die aktuelle Werkstoffspezifikation gegen die fünf Auswahlkriterien. Beginnen Sie bei der Streckgrenze und arbeiten Sie sich durch Korrosion, Fertigung, Kosten und Normen.

FAQ — Häufig gestellte Fragen

Was ist der Unterschied zwischen S355 und C45?

S355 ist ein Baustahl nach DIN EN 10025 mit mindestens 355 N/mm² Streckgrenze. Er ist gut schweißbar und wird für Rahmen, Gestelle und Stahlbau verwendet. C45 ist ein Vergütungsstahl nach DIN EN 10083 mit 0,45 % Kohlenstoff. Nach dem Vergüten erreicht er 580-770 N/mm² Zugfestigkeit — deutlich mehr als S355. Dafür ist C45 nur eingeschränkt schweißbar. Faustregel: Schweißkonstruktion → S355. Dynamisch belastetes Maschinenteil → C45 vergütet.

Wann verwende ich Vergütungsstahl statt Baustahl?

Wenn das Bauteil dynamisch belastet ist (Wechsellast, Schwingungen), hohe Kerbempfindlichkeit vorliegt oder die Streckgrenze von S355 (355 N/mm²) nicht ausreicht. Typische Bauteile: Wellen, Achsen, Pleuel, Bolzen. Vergütungsstähle wie C45 oder 42CrMo4 erreichen nach Wärmebehandlung 650-1.000 N/mm² Streckgrenze bei gleichzeitig guter Zähigkeit.

Welche Stähle lassen sich gut schweißen?

Die Schweißbarkeit hängt vom Kohlenstoffäquivalent CEV ab. Richtwert: CEV < 0,45 % = gut schweißbar. S235 (CEV ≈ 0,35 %) und S355 (CEV ≈ 0,42 %) sind problemlos schweißbar. C45 (CEV ≈ 0,63 %) erfordert Vorwärmen auf 200-300 °C. 42CrMo4 ist nur mit Sondermaßnahmen schweißbar. Einsatzstähle und Werkzeugstähle gelten als nicht schweißgeeignet.

Was bedeutet die Werkstoffnummer 1.4301?

1.4301 ist die Werkstoffnummer des austenitischen Edelstahls X5CrNi18-10 (auch V2A genannt). Die erste Ziffer (1) steht für Stahl, die Gruppe 43xx für nichtrostende Stähle, und 01 ist die laufende Sortennummer. 1.4301 enthält 18 % Chrom und 10 % Nickel. Er ist der meistverwendete Edelstahl im Maschinenbau für korrosionsbelastete Bauteile in Innenräumen und leicht aggressiven Medien. Die Unterschiede zwischen austenitischen, ferritischen und martensitischen Edelstählen erklärt der Artikel Edelstahl im Maschinenbau: Austenitisch, Ferritisch, Martensitisch.

GJL oder GJS — wann welches Gusseisen?

GJL (Lamellengraphit) für schwingungsdämpfende Bauteile: Maschinengestelle, Motorblöcke, Gehäuse. GJS (Kugelgraphit) für zugbelastete oder schlagbeanspruchte Bauteile: Achsschenkel, Kurbelwellen, Rohrfittings. GJS hat 2-3x höhere Zugfestigkeit und deutlich mehr Dehnung. GJL hat die bessere Schwingungsdämpfung und ist einfacher zu gießen. Bei Druckbelastung ist GJL oft ausreichend — seine Druckfestigkeit beträgt das 3-4-fache der Zugfestigkeit.

Wann lohnt sich Aluminium statt Stahl?

Aluminium lohnt sich, wenn Gewicht ein kritischer Faktor ist: bewegte Massen (Roboterarme, Linearschlitten), Transportanwendungen oder Handgeführte Geräte. Die Materialkosten sind 3-5x höher als bei Stahl, aber die Einsparungen durch geringeres Gewicht (weniger Antriebsleistung, leichtere Handling-Ausrüstung, niedrigere Transportkosten) kompensieren das bei Stückgewichten ab ca. 5 kg. Achtung: Das E-Modul von Aluminium (70 GPa) ist nur ein Drittel von Stahl — bei steifigkeitsgetriebenen Konstruktionen bringt Aluminium keinen Vorteil.

Was passiert beim Vergüten?

Vergüten ist ein zweistufiger Prozess: Zuerst wird der Stahl gehärtet (Erwärmen auf 820-870 °C, dann schnelles Abkühlen in Wasser oder Öl). Dabei entsteht Martensit — sehr hart, aber spröde. Im zweiten Schritt wird angelassen (Wiedererwärmen auf 500-660 °C). Dabei wandelt sich ein Teil des Martensits um: Die Härte sinkt leicht, aber die Zähigkeit steigt erheblich. Das Ergebnis ist ein optimaler Kompromiss aus Festigkeit und Duktilität — genau das, was dynamisch belastete Bauteile brauchen.

Wie wähle ich den richtigen Werkstoff systematisch aus?

Arbeiten Sie fünf Kriterien in dieser Reihenfolge ab: (1) Mechanische Anforderungen — welche Streckgrenze, Härte, Zähigkeit braucht das Bauteil? (2) Korrosion — welche Medien und Temperaturen wirken? (3) Fertigung — muss geschweißt, zerspant, gegossen werden? (4) Verfügbarkeit — ist der Werkstoff lieferbar in der benötigten Abmessung? (5) Normen — schreiben Regelwerke bestimmte Werkstoffe vor? Beginnen Sie bei Kriterium 1 und schließen Sie schrittweise ungeeignete Werkstoffe aus.

Quellen und weiterführende Literatur

  • DIN EN 10025:2019 — Warmgewalzte Erzeugnisse aus Baustählen
  • DIN EN 10083-1:2006 — Vergütungsstähle — Teil 1: Allgemeine technische Lieferbedingungen
  • DIN EN 10084:2008 — Einsatzstähle — Technische Lieferbedingungen
  • DIN EN 10088-2:2025 — Nichtrostende Stähle — Teil 2: Technische Lieferbedingungen
  • DIN EN 10027-1/2 — Bezeichnungssysteme für Stähle (Kurznamen und Werkstoffnummern)
  • DIN EN 1561:2024 — Gießereiwesen — Gusseisen mit Lamellengraphit
  • DIN EN 1563 — Gießereiwesen — Gusseisen mit Kugelgraphit
  • DIN EN 10204 — Metallische Erzeugnisse — Arten von Prüfbescheinigungen

⚖️ Rechtlicher Hinweis

Dieser Artikel dient ausschließlich Informationszwecken und stellt keine Konstruktionsanleitung, Produktempfehlung oder verbindliche technische Beratung dar. Die Inhalte wurden nach bestem Wissen und unter Berücksichtigung aktueller technischer Standards erstellt, jedoch können Irrtümer und Änderungen nicht ausgeschlossen werden.

Haftungsausschluss:

  • Die Anwendung der beschriebenen Werkstoffe, Kennwerte und Empfehlungen erfolgt auf eigenes Risiko.
  • Für konkrete Werkstoffauswahl und Bauteilauslegung konsultieren Sie bitte qualifizierte Fachingenieure und aktuelle Normwerke.
  • Normenangaben können veraltet sein — prüfen Sie stets die aktuelle Fassung beim Beuth-Verlag oder über DIN.
  • Herstellerangaben und Werkstoffdaten können abweichen — verwenden Sie offizielle Datenblätter und Prüfzeugnisse.
  • DS Werk und der Autor übernehmen keine Haftung für Schäden, die aus der Anwendung der Informationen entstehen.

Bei sicherheitsrelevanten Bauteilen ist eine werkstofftechnische Prüfung und Freigabe durch qualifiziertes Fachpersonal zwingend erforderlich. Werkstoffzeugnisse nach DIN EN 10204 (mindestens 3.1) sind für tragende Bauteile unerlässlich.

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