Warmgewalzter oder kaltgewalzter Stahl – was soll man wählen? Eine der wichtigsten Aufgaben eines Ingenieurs ist die Auswahl des passenden Materials für die jeweilige Anwendung. Es gibt bereits eine Vielzahl verschiedener Metallarten, jede mit eigenen Vorteilen und Einsatzgebieten. Manche Stahlsorten eignen sich hervorragend für Haushaltsgeräte, andere für die Automobil- oder Schiffsindustrie, Gastanks, den Bau und vieles mehr.

Doch es gibt noch eine weitere Unterscheidung. Eine Materialgüte mit gleicher chemischer Zusammensetzung kann je nach Herstellungsverfahren unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Unsere Kunden haben uns nach dem Unterschied gefragt. Hier ist die Antwort.

Warmgewalzter Stahl

Das Warmumformen ist weiter verbreitet als das Kaltumformen, da es weniger Kraft und Energie erfordert. Es wird bei Druckumformverfahren wie Walzen, Metallstrangpressen, Schmieden usw. eingesetzt.

Warmwalzverfahren

Das Warmwalzen findet bei Temperaturen oberhalb der Rekristallisationstemperatur des Materials statt. Bei Stahl liegen diese Temperaturen über 1000 °C.

Erwärmtes Metall im Warmwalzprozess

Das Ausgangsmaterial sind meist Stahlknüppel oder -brammen. Diese werden zunächst über die genannte Temperatur hinaus erhitzt. Anschließend werden sie den Walzanlagen zugeführt. Durch kontinuierliches Walzen erhält man die gewünschte Endform – ein Metallblech (ab 3 mm Stärke) oder ein Profil.

Eigenschaften von warmgewalztem Stahl

Da sich Metall bei hohen Temperaturen leicht formen lässt, ohne dass es zu Verzögerungen kommt, können größere Mengen als beim Kaltwalzen hergestellt werden. Das sorgt für einen günstigeren Marktpreis für warmgewalzten Stahl. Der Stahl kühlt an der Luft ab. Dieser Vorgang wird als Normalglühen bezeichnet. Dabei ändert sich die Mikrostruktur des Materials so, dass Duktilität und Zähigkeit erhöht werden. Die Duktilität ist besonders wichtig, wenn das Material (z. B. beim Biegen von Blech) weiterverarbeitet werden soll, um die gewünschte Form zu erhalten.

Warmgewalzter Stahl weist jedoch nicht die beste Qualität auf. Während des Abkühlungsprozesses schrumpft das Material leicht, was zu inneren Spannungen führt. Das Ergebnis sind ungleichmäßige Maße und gewisse Verformungen. Die Maßtoleranzen des Materials können zwischen 2 und 5 % variieren. Zudem ist die Oberfläche schuppig – eine Art Oxidschicht, die bei hohen Temperaturen entsteht und als Zunder bezeichnet wird.

Produkte aus warmgewalztem Stahl lassen sich durch die unebene Oberfläche leicht ertasten; zudem fehlt ihnen ein öliger Film. Bei Stahlstangen sind die Ecken abgerundet.

Verwendungsbereiche von warmgewalztem Stahl

Warmgewalzter Stahl ist eine gute Wahl, wenn enge Maßtoleranzen nicht entscheidend sind. In vielen Bereichen ist das der Fall. Der Preisvorteil ist hier wichtiger als die Präzision. Typische Anwendungen für warmgewalzten Stahl sind:

• Bauwesen
• Rohre und Profile
• Lkw-Rahmen
• Türen und Regale
• Eisenbahnschienen
• Eisenbahnwagenteile

Kaltgewalzter Stahl

Das Kaltumformen ist ein Metallbearbeitungsverfahren, das viele Vorteile gegenüber dem Warmumformen bietet. Technisch umfasst das Kaltumformen sowohl das Kaltwalzen als auch das Kaltziehen. Ersteres wird für Blech verwendet, letzteres für rechteckige und runde Stäbe.

Kaltwalzverfahren

Im Gegensatz zum Warmwalzen erfolgt das Kaltwalzen bei Temperaturen unterhalb der Rekristallisationstemperatur des Metalls. Das ist jedoch nur die halbe Wahrheit: Der Prozess beginnt ähnlich wie beim Warmwalzen, um die Grundform ohne großen Widerstand zu erzeugen. Danach lässt man das Metall bei Raumtemperatur abkühlen.

Die Halbzeuge werden anschließend in Kaltwalzwerke gegeben. Dort wird das Metall auf eine Dicke von 0,5…3 mm bei weichgeglühtem Stahl und 0,5…5 mm bei Edelstahl gewalzt. Das Material wird mit Öl gekühlt, das zugleich als Schmiermittel dient. Da das Blech zwischen den Walzen dünner wird, steigt seine Geschwindigkeit. Ohne einen Ölfilm käme es zu Materialverschleiß und Verformungen. Daher erkennt man kaltgewalzten Stahl an einer öligen und glatten Oberfläche.

Da das Umformen bei Temperaturen unterhalb der Rekristallisation erfolgt, kommt es zur Kaltverfestigung. Die Walzen bewirken eine plastische Verformung. Daher ist die Streckgrenze von kaltgewalztem Stahl höher als die von warmgewalztem Stahl. Zum Beispiel kann ein warmgewalztes Stahlprodukt eine Streckgrenze von 235 MPa aufweisen, während ein kaltgewalztes Produkt mit gleicher chemischer Zusammensetzung eine Streckgrenze von 365 MPa erreicht.

Die Hauptvorteile des Kaltumformens sind:

• Exakte Endmaße
• Saubere Oberfläche
• Höhere Festigkeit

Verwendungsbereiche von kaltgewalztem Stahl

Obwohl kaltgewalzter Stahl teurer ist als warmgewalzter, machen die genannten Vorteile ihn für viele Anwendungen interessant. Die Endprodukte benötigen weniger zusätzliche Oberflächenbehandlung, da die Oberflächen bereits glatt sind. Beispiele für den Einsatz von kaltgewalztem bzw. kaltgezogenem Stahl sind:

• Metallmöbel
• Strukturteile
• Haushaltsgeräte
• Warmwasserbereiter
• Metallbehälter
• Ventilatorblätter
• Bratpfannen
• Computergehäuse

Warmgewalzter vs. kaltgewalzter Stahl – Vergleichstabelle

Fazit

Bei der Auswahl des richtigen Materials für Ihr Produkt sollten Sie den Unterschied zwischen diesen beiden Herstellungsverfahren kennen. Es lohnt sich nicht, mehr Geld für etwas auszugeben, das Sie gar nicht benötigen – die richtige Entscheidung hängt von den Anforderungen Ihrer Anwendung, Ihrem Budget und den gewünschten Leistungseigenschaften ab:

• Verwenden Sie warmgewalzten Stahl, wenn Kosteneffizienz, hohe Stückzahlen und gute Umformbarkeit wichtiger sind als Präzision – zum Beispiel bei tragenden Konstruktionen.
• Wählen Sie kaltgewalzten Stahl für Anwendungen, bei denen Maßgenauigkeit, Optik und mechanische Festigkeit entscheidend sind – etwa für Gehäuse von Geräten oder Maschinenteile.