Stahl 300M (modifizierter 4340) – UNS K44220
Niedriglegierter Stahl höchster Festigkeit: 4340 mit Silizium und Vanadium
Niedriglegierter Ni-Cr-Mo-Stahl auf Basis von SAE 4340, mit zusätzlichem Silizium (1,45 – 1,80 %) und Vanadium (0,05 – 0,10 %), vakuumerschmolzen. In Öl abgeschreckt und bei ≈ 300 °C angelassen, erreicht er 1.900 – 2.100 MPa Zugfestigkeit mit besserer Zähigkeit, Duktilität und Schwingfestigkeit als 4340 bei gleichem Festigkeitsniveau. Er ist der klassische Fahrwerksstahl. Er ist kein Kohlenstoffstahl: Er enthält insgesamt rund 5 % Legierungselemente.
Bezeichnungen und Entsprechungen
| System | Bezeichnung |
|---|---|
| UNS | K44220 |
| W.Nr./EN | Kein direktes EN-Äquivalent (BS S155 im Vereinigten Königreich) |
| Handelsnamen | 300M, modifiziertes 4340 (4340 Mod, E4340 Mod), 434M, Lescalloy 300M VAC-ARC |
| Weitere | AMS 6257, AMS 6417, AMS 6419; MIL-S-8844 Class 3 und MIL-S-83135 (durch die AMS ersetzt); BMS 7-26; ASTM A646 |
Normen nach Lieferform
| Form | Norm |
|---|---|
| Stab und Schmiedestück (normalgeglüht und angelassen) | AMS 6257 (ersetzt MIL-S-8844 Class 3) |
| Vakuumerschmolzener Stab, Schmiedestück und Rohr (VAR) | AMS 6417 (ersetzt MIL-S-83135) |
| Stab, Schmiedestück und Rohr | AMS 6419 |
| Reinheitsgrad für die Luftfahrt | AMS 2300 |
| Vorblock und Knüppel für Schmiedestücke der Luft- und Raumfahrt | ASTM A646 |
Toleranzen und Zolltarifnummern
- Geschmiedete Stäbe (rund und vierkant): Bearbeitungszugabe von 2 mm (Ø 6–16 mm) bis 24 mm (Ø 400–500 mm) auf den Durchmesser. Z. B. fertig Ø 100–125 mm: +7 mm, Toleranz +6 / −0 (Länge bis 3.500 mm).
- Geschmiedete Scheiben: Zugabe von 4 bis 9 mm auf den Durchmesser und 3 bis 11 mm auf die Höhe, nur positive Toleranz.
- Zuschnitt und Zerspanung: Bandsäge −0 / +5 bis +15 mm auf die Länge; Wasserstrahl +10 % der Dicke auf den Durchmesser (mind. 2 mm); zerspante Teile −0 / +2 bis +5 mm auf den Durchmesser. Vollständige Tabellen ansehen (INF 002 und INF 003, für alle Legierungen gleich).
| Form | NCM (Brasilien, 8 Stellen) | HS (international, 6 Stellen) | HTS (USA, 10 Stellen)* | KN (Europäische Union, 8 Stellen)* |
|---|---|---|---|---|
| Geschmiedeter Stab | 7228.40.00 | 7228.40 | 7228.40.0000 | 7228 40 90 |
| Warmgewalzter Stab | 7228.30.00 | 7228.30 | 7228.30.8041 | 7228 30 61 |
| Nahtloses Rohr | 7304.19.00 | 7304.19 | 7304.19.5050 | 7304 19 10 |
| Geschweißtes Rohr | 7306.19.00 | 7306.19 | 7306.19.5150 | 7306 19 00 |
| Flansch und Fitting | 7307.91.00 | 7307.91 | 7307.91.5030 | 7307 91 00 |
Zolltarifklasse: legierter Stahl (nach chemischer Zusammensetzung, gemäß den Anmerkungen zu Kapitel 72 und Anmerkung 5 zu Abschnitt XV).
Rohr: 7304.19 und 7306.19 sind Leitungsrohre für Öl- und Gaspipelines; Kessel-, Wärmeübertrager- oder Prozessrohre gehören zu 7304.39/7304.59 (nahtlos) und 7306.30/7306.50 (geschweißt).
*: US- und EU-Codes zur Orientierung. NCM nach geltendem Recht (Allgemeine Vorschriften für die Auslegung, Anmerkungen zu den Kapiteln 72, 74 und 75 sowie Anmerkung 5 zu Abschnitt XV). Bestätigen Sie den endgültigen Code mit Ihrem Zollagenten anhand von Größe und Ausführung des Artikels. HS = die ersten 6 Stellen der NCM.
Chemische Zusammensetzung (%)
AMS 6417 (UNS K44220); AMS 6257 verlangt C 0,40 – 0,44* und AMS 6419 verlangt C 0,40 – 0,45
| Element | Bereich (%) |
|---|---|
| C | 0,38 – 0,43 |
| Mn | 0,65 – 0,90 |
| Si | 1,45 – 1,80 |
| Ni | 1,65 – 2,00 |
| Cr | 0,70 – 0,95 |
| Mo | 0,30 – 0,50 |
| V | 0,05 – 0,10 |
| P | ≤ 0,010 |
| S | ≤ 0,008 |
| Cu | ≤ 0,35 |
| Fe | Rest |
Kohlenstoffäquivalent von Stahl 300M (modifizierter 4340) für das Schweißen berechnen →
Mechanische Eigenschaften
In Öl von 871 °C abgeschreckt und zweimal bei ≈ 302 °C (575 °F) angelassen – Mindestwerte nach AMS 6417 (längs) und Bereich nach AMS 6257
| Eigenschaft | Wert |
|---|---|
| Zugfestigkeit | 1.900 – 2.100 MPa (AMS 6257); ≥ 1.862 MPa (270 ksi, AMS 6417) |
| Streckgrenze (0,2 %) | ≥ 1.555 MPa (AMS 6257); ≥ 1.517 MPa (220 ksi, AMS 6417) |
| Bruchdehnung | ≥ 8 % längs; ≥ 5 % quer |
| Brucheinschnürung | ≥ 30 % längs; ≥ 20 % quer |
| Härte, vergütet | ≥ 52 HRC im Kern (Querschnitte bis 89 mm) |
| Lieferhärte (normalgeglüht und angelassen) | ≤ 311 HB |
Typische physikalische Eigenschaften
| Eigenschaft | Wert |
|---|---|
| Dichte | 7,85 g/cm³ |
| Elastizitätsmodul | ≈ 205 GPa* |
| Wärmeausdehnung (Mittelwert) | ≈ 11,5 µm/m·K* |
Gewicht von Stab, Blech oder Rohr aus Stahl 300M (modifizierter 4340) berechnen →
Wärmebehandlung, Schweißen und Zerspanung
| Punkt | Übliche Praxis |
|---|---|
| Einsatztemperatur | Strukturelle Verwendung bei Raumtemperatur und mäßigen Temperaturen, stets deutlich unter der Anlasstemperatur (≈ 300 °C); darüber verliert das Bauteil an Festigkeit. Er ist nicht rostfrei: Er braucht Korrosionsschutz (Cadmium oder Zink-Nickel plus Lack). |
| Wärmebehandlung | Bei 927 °C (1.700 °F) normalglühen, an Luft abkühlen. Härten: bei 871 °C (1.600 °F) austenitisieren und in Öl abschrecken. Zweimal anlassen, 2 h + 2 h bei ≈ 302 °C (575 °F) für den Bereich 1.900 – 2.100 MPa; je nach geforderter Festigkeit kann die Anlasstemperatur zwischen 204 und 649 °C liegen. Für die Zerspanung bei ≈ 649 °C (1.200 °F) normalglühen und anlassen. Schmieden zwischen 1.066 und 1.232 °C, Endtemperatur nicht unter 927 °C. Querschnitte bis 89 mm härten durch (≥ 52 HRC). |
| Schweißen | Schweißbar mit Lichtbogen- oder Gasverfahren, wird aber bei kritischen Bauteilen selten geschweißt: Hoher Kohlenstoffgehalt und Härtbarkeit bringen die Gefahr von Kaltrissen. Lässt es sich nicht vermeiden, mit Vorwärmen und wasserstoffarmem Zusatzwerkstoff schweißen und danach die gesamte Wärmebehandlung wiederholen, nach einem qualifizierten Verfahren*. |
| Zerspanung | Im normalgeglühten und angelassenen Zustand (≤ 311 HB) zerspanen, Aufmaß lassen und erst dann härten und anlassen. Nach dem Härten (≥ 52 HRC) nur noch Schleifen, mit Parametern, die Schleifbrand vermeiden: Schleifbrand erzeugt unangelassenen Martensit und Oberflächenrisse*. |
Freiformschmiedestück aus Stahl 300M (modifizierter 4340) planen: Umformgrad, Schlankheit und die zu liefernde Materialmenge →Zuschnittplan des Blocks oder Stabs simulieren →
Typische Anwendungen
- Flugzeugfahrwerke (Zylinder, Achsen und Lenker)
- Strukturbauteile von Flugzeugen, etwa Klappenschienen
- Antriebswellen höchster Festigkeit
- Hochfeste Schrauben und Verbindungselemente
- Hoch belastete Zahnräder
- Bauteile für Flugkörper und Verteidigung
- Fahrwerks- und Antriebsstrangteile im Motorsport
Alternativen: SAE 4340, wenn 1.000 – 1.400 MPa genügen und die Kosten zählen; AerMet 100* (Ni-Co, UNS K92580*), wenn bei gleicher Festigkeit Bruchzähigkeit und Spannungsrisskorrosionsbeständigkeit entscheidend sind; Maraging 250, um ohne Abschrecken und fast ohne Verzug zu härten und leichter zu schweißen; 17-4PH oder 15-5PH, wenn Korrosion wichtiger ist als Festigkeit.
Stahl 300M (modifizierter 4340): vollständiger Leitfaden
Was der Stahl 300M ist
300M ist ein modifizierter SAE 4340: Er behält Nickel, Chrom und Molybdän des 4340, erhöht Silizium auf 1,45 – 1,80 % und fügt Vanadium hinzu. Er wird im Vakuumlichtbogen umgeschmolzen (VAR), hat einen Reinheitsgrad für die Luftfahrt (AMS 2300) und wird zum Zerspanen normalgeglüht und angelassen geliefert. Nach Abschrecken und Anlassen erreicht er 1.900 – 2.100 MPa Zugfestigkeit ohne höheren Kohlenstoffgehalt.
Nach der Einteilung ist er ein niedriglegierter Stahl, kein Kohlenstoffstahl. Er steht im Dustre-Katalog in der Gruppe der Kohlenstoff- und niedriglegierten Stähle.
Warum Silizium und Vanadium
Silizium erlaubt das Anlassen bei ≈ 300 °C bei sehr hoher Festigkeit und verschiebt die Anlassversprödung des Martensits zu höheren Temperaturen*. Vanadium verfeinert das Korn. Das Ergebnis sind bessere Schwingfestigkeit, Duktilität, Kerbschlagzähigkeit und Bruchzähigkeit als bei 4340 auf gleichem Festigkeitsniveau.
Wasserstoffversprödung, Beschichtung und Oberflächenbearbeitung
Je höher die Festigkeit des Stahls, desto geringer die Wasserstoffmenge, die verzögerte Risse unter Last verursacht. Bei Fahrwerken aus 300M schützt eine Cadmiumschicht vor Korrosion, doch Reinigen und Beschichten müssen kontrolliert ablaufen, um das Risiko der Wasserstoffversprödung zu senken; danach folgt ein Entspannungsglühen.
Kugelstrahlen bringt Druckeigenspannungen in die Oberfläche ein und verbessert die Lebensdauer unter Schwingbeanspruchung; Strahlen mit scharfkantigem Strahlmittel dagegen raut die Oberfläche auf und kann die Schwingfestigkeit senken.
300M, 4340, AerMet 100 und Maraging 250
4340 kostet weniger und deckt Wellen und Zahnräder bis ≈ 1.400 MPa ab. Maraging 250 erreicht durch Auslagern ≥ 1.724 MPa Streckgrenze, ohne Abschrecken und fast ohne Verzug, aber zu deutlich höheren Kosten. AerMet 100* (Ni-Co) tauscht Kosten gegen mehr Zähigkeit und Spannungsrisskorrosionsbeständigkeit. Wenn Korrosion das Hauptproblem ist, verschiebt sich die Wahl zu ausscheidungshärtenden nichtrostenden Stählen wie 17-4PH und 15-5PH.
Lieferformen und Leistungen von Dustre
Rundstäbe und im Freiformschmieden geschmiedete Blöcke, auf der Bandsäge auf Maß geschnitten, mit Schrupp- oder Schlichtbearbeitung, Wärmebehandlung in eigenen Öfen sowie Prüfung von Härte, Zugfestigkeit und Kerbschlagzähigkeit. Alle Werkstoffe werden mit Abnahmeprüfzeugnis 3,1 und Chargenrückverfolgbarkeit geliefert.
Häufig gestellte Fragen
Wie ist die chemische Zusammensetzung von Stahl 300M (modifizierter 4340)?
Nach AMS 6417 (UNS K44220); AMS 6257 verlangt C 0,40 – 0,44* und AMS 6419 verlangt C 0,40 – 0,45: C 0,38 – 0,43; Mn 0,65 – 0,90; Si 1,45 – 1,80; Ni 1,65 – 2,00; Cr 0,70 – 0,95; Mo 0,30 – 0,50.
Welche Normen gelten für Stahl 300M (modifizierter 4340)?
Stab und Schmiedestück (normalgeglüht und angelassen): AMS 6257 (ersetzt MIL-S-8844 Class 3). Vakuumerschmolzener Stab, Schmiedestück und Rohr (VAR): AMS 6417 (ersetzt MIL-S-83135). Stab, Schmiedestück und Rohr: AMS 6419. Reinheitsgrad für die Luftfahrt: AMS 2300. Vorblock und Knüppel für Schmiedestücke der Luft- und Raumfahrt: ASTM A646.
Bis zu welcher Temperatur kann Stahl 300M (modifizierter 4340) eingesetzt werden?
Strukturelle Verwendung bei Raumtemperatur und mäßigen Temperaturen, stets deutlich unter der Anlasstemperatur (≈ 300 °C); darüber verliert das Bauteil an Festigkeit. Er ist nicht rostfrei: Er braucht Korrosionsschutz (Cadmium oder Zink-Nickel plus Lack).
Welche Werkstoffe können Stahl 300M (modifizierter 4340) ersetzen?
SAE 4340, wenn 1.000 – 1.400 MPa genügen und die Kosten zählen; AerMet 100* (Ni-Co, UNS K92580*), wenn bei gleicher Festigkeit Bruchzähigkeit und Spannungsrisskorrosionsbeständigkeit entscheidend sind; Maraging 250, um ohne Abschrecken und fast ohne Verzug zu härten und leichter zu schweißen; 17-4PH oder 15-5PH, wenn Korrosion wichtiger ist als Festigkeit.
Ist 300M ein Kohlenstoffstahl?
Nein. Er ist ein niedriglegierter Stahl: Neben ≈ 0,40 % Kohlenstoff enthält er insgesamt rund 5 % Legierungselemente (Ni 1,65 – 2,00 %, Si 1,45 – 1,80 %, Cr, Mo, Mn und V). Im Katalog steht er in der Gruppe der Kohlenstoff- und niedriglegierten Stähle, neben 4340.
Was unterscheidet 300M von 4340?
300M ist 4340 mit Silizium (1,45 – 1,80 % gegenüber 0,15 – 0,35 %), Vanadium (0,05 – 0,10 %) und etwas mehr Molybdän, vakuumerschmolzen. Bei ≈ 300 °C angelassen, erreicht er 1.900 – 2.100 MPa Zugfestigkeit mit besserer Zähigkeit und Schwingfestigkeit. Handelsüblicher vergüteter 4340 arbeitet im Bereich 930 – 1.080 MPa.
Warum braucht 300M beim Galvanisieren besondere Sorgfalt?
Bei rund 1.900 MPa können schon winzige Wasserstoffmengen (weniger als 0,1 ppm beweglicher Wasserstoff in 4340 bei 1.790 – 1.930 MPa) das Bauteil unter Last reißen lassen. Nach dem Beizen und der Beschichtung mit Cadmium oder Zink-Nickel kommt das Bauteil zum Wasserstoff-Entspannungsglühen; die von der US Navy genannte Praxis sind 24 h bei 190 °C für die Stähle höchster Festigkeit. Stets die Prozessspezifikation des Kunden einhalten.
Wie hoch ist die Anlasstemperatur von 300M?
Zweimal anlassen, 2 h + 2 h bei ≈ 302 °C (575 °F), nach dem Abschrecken in Öl von 871 °C. Dieser Zyklus ergibt 1.900 – 2.100 MPa Zugfestigkeit. Höhere Anlasstemperaturen (bis 649 °C) senken die Festigkeit.
Wo kann man Stahl 300M (modifizierter 4340) in Brasilien kaufen?
Dustre liefert Stahl 300M (modifizierter 4340) als Stab, Blech, Rohr, Block sowie als geschmiedete oder zerspante Teile, vorbehaltlich der Verfügbarkeit und mit Qualitätszeugnis. Hauptsitz in Osasco/SP, Niederlassungen in Joinville/SC und Baixo Guandu/ES, Lieferung in ganz Brasilien. Für ein Angebot schreiben Sie Helena, unserer Assistentin, per WhatsApp unter +55 11 98649-0075 oder an [email protected].
