1020 vs. 1045: Kohlenstoffarmer und mittelgekohlter Stahl im Vergleich

Der Unterschied in der Chemie

	SAE 1020	SAE 1045
Kohlenstoff	0.17–0.23%	0.43–0.50%
Festigkeit im Walzzustand	~350–450 MPa	~600 MPa Klasse
Härtungsweg	Nur Einsatzhärten	Durchhärten / Oberflächenhärten
Schweißbarkeit	Ausgezeichnet	Erfordert Vorwärmen und Sorgfalt

Was 1020 gut kann

1020 ist ein Stahl zum Schweißen und Umformen: Maschinenunterbauten, Halterungen, Stifte und Wellen, die mäßige Lasten sehen. Er kann nicht durchgehärtet werden — dafür ist nicht genügend Kohlenstoff vorhanden — aber er ist ein ausgezeichneter Einsatzstahl. Nach dem Aufkohlen und Härten erreicht die Randschicht rund 58–62 HRC, während der kohlenstoffarme Kern weich und stoßtolerant bleibt: das klassische Rezept für Stifte, Buchsen und leichte Zahnräder. Er lässt sich außerdem ohne besonderes Verfahren biegen, tiefziehen und schweißen, weshalb er in der allgemeinen Fertigung dominiert.

Was 1045 gut kann

1045 enthält genügend Kohlenstoff, um in mäßigen Querschnitten durchzuhärten — realistisch einige zehn Millimeter bei Öl- oder Wasserabschreckung — und spricht gut auf Induktions- oder Flammhärten an, mit Randschichten um 55–60 HRC über einem zähen normalgeglühten oder vergüteten Kern. Diese Kombination macht ihn zum Standardstahl für Wellen, Achsen, Zahnradrohlinge und Schrauben von Maschinen mittlerer Beanspruchung.

Der Kompromiss bei der Schweißbarkeit

Derselbe Kohlenstoff, der 1045 härtbar macht, erhöht sein Kohlenstoffäquivalent und sein Rissrisiko. Das Schweißen von 1045 erfordert in der Regel Vorwärmen (häufig im Bereich von 150–250 °C, abhängig von Dicke und Einspannung), wasserstoffarme Zusatzwerkstoffe und manchmal ein Spannungsarmglühen. Nichts davon gilt für 1020, der routinemäßig ganz ohne Vorwärmen geschweißt wird.

Auswahl

• Geschweißte Konstruktionen, Umformteile, einsatzgehärtete Verschleißteile → 1020.
• Wellen und Maschinenteile, die gehärtete Verschleißoberflächen oder Vergütungsfestigkeit benötigen → 1045.
• Dicke Querschnitte, die eine gleichmäßige Härte über den Querschnitt benötigen → keiner von beiden; steigen Sie auf einen Chrom-Molybdän-Stahl wie 4140 um, bei dem die Härtbarkeit aus der Legierung statt aus dem Kohlenstoff kommt.

Der Lieferzustand ist die halbe Spezifikation

Beide Sorten werden warmgewalzt, normalgeglüht, kaltgezogen und (bei 1045) vergütet verkauft, und die Eigenschaften verändern sich stärker mit dem Lieferzustand als mit den kleinen Chemieunterschieden zwischen Werken. 1045 im vergüteten Zustand erreicht Zugfestigkeiten im Bereich von ~700–850 MPa mit weit besserer Duktilität und Ermüdungsverhalten als der Walzstab mit identischer Chemie — der Grund, warum Wellenspezifikationen einen Lieferzustand nennen, nicht nur eine Sorte. Kaltziehen erhöht bei beiden Stählen die Festigkeit und verbessert die Oberfläche auf Kosten der Duktilität und ist die Standardlieferform für kleine Drehteile. Beim Vergleich von Angeboten sollten Sie Sorte + Lieferzustand + Norm zusammen vergleichen; „1045“ allein beschreibt eine Chemie, keine Leistung.

Ähnliche Namen, auf die zu achten ist

Spezifikationen kommen oft mit benachbarten Sorten: 1018 und 1022 verhalten sich im Wesentlichen wie 1020 (die Unterschiede sind Mangan und kleine Kohlenstoffverschiebungen), während C45 das EN-Gegenstück zu 1045 ist und 1045 selbst sich mit der GB-Sorte 45 überschneidet. Diese Substitutionen sind für den allgemeinen Maschinenbau in der Regel sicher, die maßgebliche Norm sollte auf der Bestellung dennoch genannt werden, weil sich nahe Äquivalente still bei den Definitionen des Lieferzustands und den Prüfanforderungen — nicht bei der Chemie — unterscheiden.