20MnCr5 ist ein legierter Einsatzstahl (Werkstoff-Nr. 1.7147) mit höherem Kohlenstoffgehalt als 16MnCr5. Nach dem Einsatzhärten erreicht er 58–62 HRC Randhärte bei höherer Kernfestigkeit – die Wahl für hochbeanspruchte Zahnräder und Verschleißteile, wenn 16MnCr5 nicht ausreicht.
| Zusammensetzung | C ~0,20 %, Mn ~1,2 %, Cr ~1,1 % |
|---|---|
| Randhärte einsatzgehärtet | 58-62 HRC |
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20MnCr5 ist auch unter den Bezeichnungen 1.7147 (Werkstoffnummer) und AISI 5120 (USA, vergleichbar) bekannt.
20MnCr5 ist die höher kohlenstoffhaltige Variante von 16MnCr5 mit besserer Kernfestigkeit für hochbeanspruchte Einsatzhärte-Bauteile. Der höhere C-Gehalt (0,20 % gegen 0,16 %) erhöht die Festigkeit im nicht aufgekohlten Kernbereich, während die Randhärte nach Einsatzhärten praktisch identisch bleibt. Das ist der Auswahlgrund: höhere Tragfähigkeit unter zyklischer Belastung.
Typische Anwendungen für 20MnCr5 sind hochbeanspruchte Zahnräder in Getrieben mit höherem Drehmoment, Differential-Komponenten in der Automotive-Industrie, Nockenwellen und Kurbelwellen-Bauteile, Lagerlaufflächen mit hoher Pressung, Bauteile in der Schwermaschinenindustrie.
Die Zugfestigkeit von 20MnCr5 im einsatzgehärteten Zustand liegt bei 900-1.400 N/mm², die Streckgrenze bei mindestens 650 N/mm² und die Randhärte bei 58-62 HRC nach EN 10084. Die Einsatzhärtetiefe ist anwendungsspezifisch und liegt typisch bei 0,5-2 mm. Im weichgeglühten Zustand vor dem Einsatzhärten liegt die Härte bei rund 220 HB.
20MnCr5 ist unlegierter Konstruktionsstahl mit Mn-Cr-Zusatz und nicht korrosionsbeständig. Oberflächenschutz nach der Wärmebehandlung empfohlen (Phosphatieren, Brünieren, Ölen). Einsatztemperatur bis etwa 200 °C ohne Festigkeitsabfall.
20MnCr5 ist im weichgeglühten Zustand gut zerspanbar, einsatzhärtbar nach Standard-Aufkohlverfahren. Bearbeitung erfolgt vor dem Härten — die Maße müssen den Maßverzug beim Einsatzhärten berücksichtigen. Drehen und Fräsen Standard. Aufkohlen bei 850-950 °C, Härten direkt aus der Aufkohltemperatur oder nach Zwischenabkühlen, Anlassen bei 150-180 °C zur Spannungsreduzierung.
| Werkstoff | C-Gehalt | Kernfestigkeit | typische Einsatz |
|---|---|---|---|
| 16MnCr5 / 1.7131 | ~0,16 % | moderat | Standard-Zahnräder |
| 20MnCr5 / 1.7147 | ~0,20 % | höher | Hochbelastete Zahnräder |
| 18CrNiMo7-6 / 1.6587 | ~0,18 %, Cr+Ni+Mo | höchste | Premium (Windkraft, Schiff) |
16MnCr5 ist die wirtschaftliche Standardwahl, 20MnCr5 die Folgestufe bei höherer Belastung, 18CrNiMo7-6 die Premium-Variante für Hochleistungs-Getriebe.
| Norm | Bezeichnung |
|---|---|
| EN 10084 | 20MnCr5 / 1.7147 |
| AISI | 5120 (vergleichbar) |
S275JR Stahl
S355J2 Stahl
DD11 Stahl
DC01 Stahl
C45 Stahl
42CrMo4 Stahl
C45E Stahl
11SMn30 Automatenstahl
16MnCr5 Stahl
1.4305 Edelstahl
