ISO-Werkstoffgruppen: Was bedeuten P, M, K, N, S, H?
Die Werkstoffgruppen nach ISO 513: Stahl (P), nichtrostender Stahl (M), Gusseisen (K), Nichteisenmetalle (N), Superlegierungen (S) und gehärteter Stahl (H). Zerspanbarkeit, Schnittgeschwindigkeitsbereich und Beschichtungsempfehlung für jede Gruppe.
Kurzantwort
- ISO 513 teilt die Werkstoffe nach ihrem Zerspanungsverhalten in sechs Gruppen ein: P, M, K, N, S, H.
- Die Gruppenfarbe ist in der Branche standardisiert: P blau, M gelb, K rot, N grün, S orange, H grau.
- Die Gruppe bestimmt unmittelbar den Schnittgeschwindigkeitsbereich und die Wahl der Beschichtung; sie ist die erste Frage bei der Werkzeugauswahl.
Die Buchstaben P, M, K, N, S, H in den Werkzeugkatalogen stammen aus der Norm
ISO 513. Diese Norm gruppiert die Werkstoffe nicht nach ihrer chemischen Zusammensetzung,
sondern nach ihrem Verhalten bei der Zerspanung. Bei der Wahl des richtigen Werkzeugs und
der richtigen Parameter lautet die erste Frage: „In welcher Gruppe liegt dieser Werkstoff?“
Kurzantwort
| Code | Farbe | Gruppe | Typische Werkstoffe |
|---|---|---|---|
| P | Blau | Stahl | S235, C45, 42CrMo4, 1.2312, 1.2738 |
| M | Gelb | Nichtrostender Stahl | AISI 304, 316, Duplex 2205 |
| K | Rot | Gusseisen | GG25, GGG50, Temperguss |
| N | Grün | Nichteisenmetalle | Aluminium, Kupfer, Messing, Kunststoff, Verbundwerkstoffe |
| S | Orange | Warmfeste Superlegierungen | Ti6Al4V, Inconel 718, Nimonic |
| H | Grau | Gehärtete Werkstoffe | Stahl 45–65 HRC, Kaltarbeitsstahl, Hartguss |
P: Stahl (blau)
Die umfangreichste Gruppe. Von Baustählen über legierte Vergütungsstähle bis zu vergüteten Werkzeugstählen.
- Span: Neigt dazu, lang und fließend zu sein. Erforderlich sind eine Spanbrechergeometrie oder ein passender
fz. - Wärme: Mittel. Sie verteilt sich zwischen Werkzeug und Span.
- Beschichtung: TiAlN (nass) oder AlTiN (trocken/MMS).
- Vc: 70–200 m/min (sinkt mit steigender Härte).
Mit steigender Härte (über 28 HRC) nähert sich das Verhalten der Gruppe H an.
M: Nichtrostender Stahl (gelb)
Austenitische und Duplex-Edelstähle. Die beiden schwierigsten Eigenschaften:
- Kaltverfestigung (work hardening): Die geschnittene Oberfläche verfestigt sich. Verweilt das Werkzeug im Werkstoff, lässt sich der folgende Schnitt deutlich schwerer zerspanen.
- Geringe Wärmeleitfähigkeit: Die Wärme kann nicht über den Span abgeführt werden und staut sich im Werkzeug.
Praxisregeln:
- Der Vorschub ist nicht zu verringern; zu arbeiten ist mit einem konstanten und ausreichenden
fz. - Ein Leerlauf des Werkzeugs im Werkstoff ist zu vermeiden.
- Bevorzugt wird eine AlCrN-Beschichtung (Oxidationsbeständigkeit bis 1.100 °C).
- Vc: 45–110 m/min.
K: Gusseisen (rot)
- Span: Kurz, spröde, staubförmig.
- Wärme: Gering; der Schnitt verläuft „kühl“.
- Problem: Abrasiver Verschleiß. Graphit und freie Karbide verschleißen die Schneidkante.
- Beschichtung: TiCN (nass) oder AlCrN.
- Vc: 100–220 m/min.
Wegen des staubförmigen Spans wird eine Staubabsaugung empfohlen; eine Trockenbearbeitung ist möglich.
N: Nichteisenmetalle (grün)
Aluminium, Kupfer, Messing, Bronze, Kunststoff, Verbundwerkstoffe und Graphit.
- Span: Lang, weich, klebend (Aluminium und Kupfer).
- Wärme: Gering, jedoch hohe Gefahr des Anhaftens am Werkzeug.
- Beschichtung: Unbeschichtet und poliert oder DLC. TiAlN/AlTiN verkürzen in dieser Gruppe die Standzeit.
- Schneidenzahl: 2–3 (die Spanabfuhr ist entscheidend).
- Vc: 200–800 m/min.
Aluminium-Gusslegierungen mit einem Siliciumanteil über 10 % sind stark abrasiv; hier verlängert sich die Standzeit mit einer CVD-Diamantbeschichtung oder einer PKD-Schneide deutlich.
S: Warmfeste Superlegierungen (orange)
Titan- und nickelbasierte Legierungen.
- Wärme: Das kritischste Problem. Die Wärmeleitfähigkeit ist sehr gering, die Wärme verbleibt nahezu vollständig im Werkzeug.
- Titan: Zudem chemisch reaktiv; bei hoher Temperatur haftet es am Werkzeug an.
- Inconel: Typisch ist der Kerbverschleiß; empfohlen wird, die Kerbe durch periodisches Verändern
des
ap-Wertes zu verteilen. - Beschichtung: AlCrN oder AlTiN.
- Kühlung: Reichliche Kühlung oder Hochdruckkühlung.
- Vc: 20–80 m/min.
H: Gehärtete Werkstoffe (grau)
Gehärtete Stähle über 45 HRC, Kaltarbeitsstähle, Hartguss.
- Span: Sehr klein, rot-orange gefärbt (das ist normal).
- Wärme: Sie erleichtert den Schnitt, da der Werkstoff in der Schnittzone erweicht.
- Deshalb wird trocken oder mit MMS gearbeitet. Reichliche Emulsion führt zu thermischen Rissen (Kammrissen).
- Beschichtung: nACo / AlTiSiN / TiSiN / AlCrN.
- Geometrie: Eckenradius oder Kugelform, negative Schneidkantenpräparation.
- Vc: 40–110 m/min.
Vergleichstabelle
| Gruppe | Vc (m/min) | kc (N/mm²) | Hauptschwierigkeit | Beschichtung | Kühlung |
|---|---|---|---|---|---|
| P: Stahl | 70–200 | 1.500–2.000 | Langer Span | TiAlN / AlTiN | Nass oder MMS |
| M: Nichtrostender Stahl | 45–110 | 2.000–2.300 | Kaltverfestigung, Wärme | AlCrN / AlTiN | Reichliche Kühlung |
| K: Gusseisen | 100–220 | 1.100–1.400 | Abrasiver Verschleiß | TiCN / AlCrN | Trocken + Staubabsaugung |
| N: Nichteisenmetalle | 200–800 | 400–900 | Anhaften | Unbeschichtet / DLC | Nass |
| S: Superlegierungen | 20–80 | 2.100–2.600 | Wärme, Reaktivität | AlCrN / AlTiN | Reichlich / Hochdruck |
| H: Gehärtete Werkstoffe | 40–110 | 2.600–3.100 | Schnittkraft | nACo / TiSiN | Trocken oder MMS |
Für die Berechnung der Parameter nach Werkstoffgruppe kann der Schnittparameter-Rechner herangezogen werden.
Häufige Fragen
Was ist eine ISO-Werkstoffgruppe?
Es sind die sechs Klassen, in die die Norm ISO 513 die zu zerspanenden Werkstoffe nach ihrem Verhalten bei der Zerspanung einteilt: P (Stahl), M (nichtrostender Stahl), K (Gusseisen), N (Nichteisenmetalle), S (warmfeste Superlegierungen), H (gehärtete Werkstoffe). Die Werkzeughersteller veröffentlichen ihre Schnittdaten nach diesen Gruppen.
Warum bildet nichtrostender Stahl eine eigene Gruppe?
Austenitische nichtrostende Stähle neigen zur Kaltverfestigung: Beim Schnitt verfestigt sich die Oberfläche, und der folgende Schnitt lässt sich schwerer zerspanen. Zudem staut sich die Wärme wegen der geringen Wärmeleitfähigkeit im Werkzeug. Diese beiden Verhaltensweisen unterscheiden sie vollständig vom normalen Stahl (P).
Worin unterscheiden sich die Gruppe H und die Gruppe P?
Die Gruppe H umfasst gehärtete Werkstoffe (über 45 HRC). Bei dieser Härte ist der Span sehr klein, die Schnittkräfte sind hoch, und die Wärme wirkt schnitterleichternd. Deshalb wird in der Gruppe H trocken oder mit MMS gearbeitet; reichliche Emulsion führt zu thermischen Rissen.
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