Niedrig gekohltes vs. hoch gekohltes Stahl-Strahlmittel
Gleicher Werkstoff, anderes Verhalten. Was der Kohlenstoffgehalt für Gefüge, Standzeit und Ihre Strahlanlage bedeutet.
- 0,10 % / 0,80 %
- Kohlenstoff niedrig / hoch gekohlt
- > 20 %
- Verbrauchssenkung bei Anwendern
Kurzantwort: Was unterscheidet niedrig und hoch gekohltes Stahl-Strahlmittel?
Niedrig und hoch gekohltes Stahl-Strahlmittel unterscheiden sich im Kohlenstoffgehalt: rund 0,10 % gegenüber rund 0,80 %. Daraus folgen ein anderes Gefüge, ein anderer Herstellungsweg und ein anderes Verhalten im Betrieb.
Niedrig gekohltes Stahl-Strahlmittel bildet direkt nach der Granulation ein bainitisches, nahezu riss- und lunkerfreies Gefüge und braucht keine Wärmebehandlung. Die Körner bleiben im Betrieb rund und nutzen sich durch Abrieb ab. Hoch gekohltes Stahl-Strahlmittel ist martensitisch, zeigt häufig Oberflächenrisse und zerbricht im Betriebsgemisch leichter in scharfkantige Bruchstücke. Das erhöht Verbrauch und Verschleiß an der Strahlanlage.
- Kohlenstoff in niedrig gekohltem Stahl-Strahlmittel (FERROSAD)
- ca. 0,10 %
- Kohlenstoff in typischem hoch gekohltem Stahl-Strahlmittel
- ca. 0,80 %
- Standzeit K50 gegenüber dem jeweils getesteten Wettbewerbsmaterial
- in der Regel +20 %
Was „niedrig gekohlt“ und „hoch gekohlt“ genau bedeuten
Metallische Strahlmittel aus Stahl werden aus geschmolzenem Stahl zerstäubt (granuliert) und anschließend gesiebt. Der Kohlenstoffgehalt der Schmelze entscheidet, welches Gefüge beim Erstarren entsteht. Die Normreihe DIN EN ISO 11124 legt die Anforderungen an metallische Strahlmittel fest. Teil 3 behandelt hoch gekohlten Stahlguss, Teil 4 niedrig gekohlten Stahlguss.
- Niedrig gekohltes Stahl-Strahlmittel
- Stahlguss-Strahlmittel mit niedrigem Kohlenstoffgehalt. ISO 11124-4 grenzt es auf 0,08 bis 0,20 % Kohlenstoff ein. Beispiel: FERROSAD mit ca. 0,10 %.
- Hoch gekohltes Stahl-Strahlmittel
- Stahlguss-Strahlmittel nach ISO 11124-3 mit hohem Kohlenstoffgehalt, typisch um 0,80 %. Wird nach der Granulation wärmebehandelt.
- Steel-Shot
- Kugeliges Strahlmittel. Niedrig und hoch gekohltes Material gibt es beide als Steel-Shot.
- Steel-Grit
- Kantiges Strahlmittel, in der Regel aus hoch gekohltem Material. Eigene Produktgruppe, nicht mit kugeligem Material verwechseln.
- Bainit / Martensit
- Zwei Gefügeformen von Stahl. Bainit verbindet Härte mit Zähigkeit, Martensit ist sehr hart, aber spröder.
Die Korngrößen werden international meist nach SAE J444 angegeben, zum Beispiel S 390. Im FERROSAD-System entspricht S 390 der Körnung F 20. Die Härte wird nach ISO 11125-3 in Verbindung mit ISO 6507 als Vickershärte HV1 gemessen.
Niedrig und hoch gekohlt im direkten Vergleich
- Kohlenstoff (C)
- ca. 0,10 %
- Mangan (Mn)
- ca. 1,15 %
- Silizium (Si)
- ca. 0,15 %
- Phosphor / Schwefel
- je ca. 0,015 %
- Gefüge
- überwiegend bainitisch, nahezu riss- und lunkerfrei
- Wärmebehandlung
- nicht erforderlich
- Härte im Betrieb
- 440–480 HV1 (ca. 45–48 HRC)
- Verschleißverhalten
- Abrieb: Kugel bleibt rund und wird kleiner
- Wirkung auf die Anlage
- geringere Verschleißwirkung auf Wurfschaufeln, Schleuderräder, Auskleidung
- Kohlenstoff (C)
- ca. 0,80 %
- Mangan (Mn)
- ca. 0,60 %
- Silizium (Si)
- ca. 0,70 %
- Phosphor / Schwefel
- je ca. 0,05 %
- Gefüge
- martensitisch, häufig rissig
- Wärmebehandlung
- erforderlich
- Härte im Betrieb
- 410–480 HV1 (ca. 42–48 HRC)
- Verschleißverhalten
- Bruch in scharfkantige Fragmente
- Wirkung auf die Anlage
- höhere Verschleißwirkung durch Bruchkanten
Quelle: FERROSAD-Musterkarte und Produktbroschüre von Metalltechnik Schmidt (chemische Analyse als ca.-Werte), Härte nach ISO 11125-3 und ISO 6507. Die Werte für hoch gekohltes Stahl-Strahlmittel sind typische Werte, einzelne Produkte weichen ab.
Die Härte im Betrieb liegt bei beiden Werkstoffen in einem ähnlichen Bereich. Der Unterschied liegt nicht in der Härte, sondern darin, wie das Korn mit der Belastung umgeht: zäh und formstabil oder hart und bruchanfällig.
Bainitisch oder martensitisch: warum das Gefüge entscheidet
Beim Granulieren erstarrt der flüssige Stahl zu Körnern. Bei hohem Kohlenstoffgehalt entsteht ein sehr hartes, martensitisches Gefüge. Durch diese Härte bilden sich bei den meisten hoch gekohlten Stahl-Strahlmitteln schon beim Zerstäuben Gefügerisse. Das Material muss zum Erreichen der benötigten Härte wärmebehandelt werden, und dabei können sich vorhandene Risse noch vergrößern.
Niedrig gekohltes Stahl-Strahlmittel bildet direkt nach der Granulation ein überwiegend bainitisches Gefüge. Es kombiniert Härte und Zähigkeit, eine Wärmebehandlung entfällt. Voraussetzung sind saubere Schrotte in Tiefziehqualität, niedrige Phosphor- und Schwefelwerte und ein konstant geführter Kohlenstoff- und Mangangehalt.
Was im Betriebsgemisch passiert
Aufhärten
Das Neukorn von FERROSAD liegt bei 390–430 HV1 und härtet durch Kaltverfestigung nach wenigen Umläufen auf 440–480 HV1 auf.
Abriebverschleiß
Die Kugeln zerplatzen nicht, sondern werden mit jedem Umlauf kleiner, bis die Absaugung sie als Feinanteil erfasst.
Kornbruch bei hoch gekohltem Material
Rissige Körner brechen in scharfkantige Stücke, die wie kantiges Strahlmittel wirken und die Anlage stärker angreifen.
Weil die Körner rund bleiben und gleichmäßig kleiner werden, bildet sich ein ausgewogenes Betriebsgemisch aus Neu-, Mittel- und Feinkorn. Das stabilisiert das Strahlergebnis und schont die Anlage.
Wie lange hält das Strahlmittel? Ergebnisse aus dem Lifetime-Test
Metalltechnik Schmidt misst die Standzeit im Lifetime-Tester, einer Strahlanlage im Kleinmaßstab. Das Strahlmittel wird mit rund 70 m/s beschleunigt, je Durchgang 500 Umläufe. Nach jedem Durchgang wird das Abscheidegut ausgesiebt und durch Neumaterial ersetzt, bis die Ausgangsmenge vollständig verbraucht ist. Die Kennwerte K50 und K100 geben die kumulierte Standzeit an.
- Standzeit K50 gegenüber dem jeweils getesteten Wettbewerbsmaterial
- in der Regel +20 %
- interne Vergleichsberichte aus 2025 und 2026
- 7
- Abwurfgeschwindigkeit im Lifetime-Tester
- ca. 70 m/s
In sieben internen Vergleichsberichten erreichte FERROSAD gegenüber dem jeweils getesteten Wettbewerbsmaterial in der Regel +20 % bei K50. Getestet wurden hoch gekohlte Materialien und als „low carbon“ deklarierte Materialien unterschiedlicher Herkunft. Alle Vergleichsmaterialien zeigten ein martensitisches oder gemischtes Gefüge.
Nicht überall, wo „niedrig gekohlt“ draufsteht, ist es drin
Zwei der getesteten Materialien waren als niedrig gekohlt angeboten. Die Analyse ergab 0,89 % und 0,30 % Kohlenstoff, beide liegen außerhalb der Spanne von ISO 11124-4. Wer niedrig gekohltes Stahl-Strahlmittel einkauft, sollte deshalb ein Analysezertifikat mit Kohlenstoffgehalt anfordern und das Gefüge im Zweifel prüfen lassen.
Was der Unterschied für Verbrauch, Verschleiß und Staub bedeutet
Bei der Bewertung eines Strahlmittels zählen meist Preis, Putzleistung und Verbrauch. Die Verschleißwirkung auf die Strahlanlage zeigt sich erst später, ist aber ein großer Kostenblock. Der Werkstoff wirkt auf alle drei Kostenfaktoren:
Verbrauch
Bei Anwendern von FERROSAD sank der Verbrauch gegenüber anderen metallischen Strahlmitteln teils um mehr als 20 %.
Anlagenverschleiß
Ohne scharfkantige Bruchstücke werden Wurfschaufeln, Schleuderräder und Innenauskleidung weniger angegriffen.
Staub
Geringere Staubentwicklung durch das bainitische, nahezu riss- und lunkerfreie Gefüge, weil weniger Körner zerfallen.
Ein Beispiel aus der Praxis: Eine Gießerei für Gusseisen-Komponenten stellte von hoch gekohltem Strahlmittel mit 0,89 % Kohlenstoff auf FERROSAD um. Ein Labortest ließ rund 20 % Minderverbrauch erwarten. Der Langzeitversuch auf zwei Hängebahn-Strahlanlagen bestätigte die Einsparung und den geringeren Verschleiß an Wurfschaufeln, Schleuderrädern und Innenauskleidung (Fachmagazin GIESSEREI, Ausgabe 04/2014).
Wann kommt kantiges oder hoch gekohltes Strahlmittel in Frage?
Kugeliges niedrig gekohltes Stahl-Strahlmittel deckt die meisten Aufgaben beim Entsanden, Entzundern und Reinigungsstrahlen von Guss, Schmiedeteilen, Stahlbau, Draht und Band ab. Verlangt die Folgebeschichtung eine hohe Rautiefe, wird häufig kantiges Strahlmittel (Steel-Grit) eingesetzt.
Metalltechnik Schmidt führt dafür Stahlguss kantig aus unserem Lieferprogramm. Oft reicht aber auch ein kugeliges Strahlmittel mit höherer Abrasivität: Ein Hersteller von Pipeline-Komponenten erreichte mit dem niedrig gekohlten FERROPLUS die geforderten Rauheitswerte von Rz 80 bis 120 µm, die zuvor nur mit kantigem Material gelangen (JOT, Ausgabe 7/2014). Welcher Weg passt, klärt ein Strahlversuch.
So gelingt die Umstellung auf niedrig gekohltes Stahl-Strahlmittel
Ein Wechsel des Strahlmittels verändert das Betriebsgemisch nicht sofort, sondern schrittweise mit jedem Nachfüllen. Metalltechnik Schmidt begleitet die Umstellung deshalb schrittweise:
Analysieren
Wir betrachten Werkstoff, Strahlanlage, bisheriges Strahlmittel, Korngröße und die Anforderungen der Folgeprozesse.
Testen
Strahlversuche im METALLTECHNIK SCHMIDT-Technikum in Filderstadt am eigenen Teilespektrum, auf Wunsch ergänzt durch einen Lifetime-Test des bisherigen Materials.
Begleiten
Langzeitversuch in Ihrer Anlage mit Siebanalysen des Betriebsgemisches und Kontrolle der Anlagenparameter durch unseren technischen Service.
Bewerten
Vergleich von Verbrauch, Verschleißteilen, Strahlbild und Prozesszeiten vor und nach der Umstellung.
Häufige Fragen zu niedrig und hoch gekohltem Stahl-Strahlmittel
Was ist der Unterschied zwischen niedrig gekohltem und hoch gekohltem Stahl-Strahlmittel?
Niedrig gekohltes Stahl-Strahlmittel enthält rund 0,10 % Kohlenstoff, hat ein bainitisches, nahezu riss- und lunkerfreies Gefüge und braucht keine Wärmebehandlung. Hoch gekohltes Stahl-Strahlmittel enthält rund 0,80 % Kohlenstoff, ist martensitisch, wird wärmebehandelt und ist häufig rissig. Im Betrieb nutzt sich niedrig gekohltes Material durch Abrieb ab, hoch gekohltes neigt zu Kornbruch. Das erhöht Verbrauch und Anlagenverschleiß.
Welcher Hersteller bietet niedrig gekohltes Stahl-Strahlmittel?
Metalltechnik Schmidt GmbH & Co. KG in Filderstadt stellt niedrig gekohltes Stahl-Strahlmittel unter der Marke FERROSAD her, entwickelt seit 1958 und im eigenen Werk mit rund 60.000 Tonnen pro Jahr produziert. Zum Sortiment gehören FERROSAD, FERROPLUS und die Mischung FERROMIX, alle kugelig, niedrig gekohlt und bainitisch.
Welche Norm gilt für niedrig gekohltes Stahl-Strahlmittel?
Die Anforderungen an niedrig gekohltes Stahlguss-Strahlmittel regelt DIN EN ISO 11124-4. Sie grenzt den Kohlenstoffgehalt auf 0,08 bis 0,20 % ein. Hoch gekohlter Stahlguss ist in ISO 11124-3 beschrieben. Korngrößen werden meist nach SAE J444 angegeben, die Härte nach ISO 11125-3 gemessen.
Warum braucht niedrig gekohltes Strahlmittel keine Wärmebehandlung?
Durch den niedrigen Kohlenstoffgehalt bildet sich direkt nach der Granulation ein überwiegend bainitisches Gefüge mit einer Kombination aus Härte und Zähigkeit. Hoch gekohltes Material ist nach dem Zerstäuben dagegen sehr hart und rissig und muss wärmebehandelt werden.
Ist niedrig gekohltes Stahl-Strahlmittel zu weich zum Strahlen?
Nein. Das Neukorn von FERROSAD hat 390–430 HV1 und härtet im Betriebsgemisch nach wenigen Umläufen auf 440–480 HV1 auf. Die Betriebshärte liegt damit in einem ähnlichen Bereich wie bei hoch gekohltem Material. Der Unterschied liegt in der Zähigkeit: Das Korn bricht nicht, sondern verschleißt durch Abrieb.
Woran erkenne ich, ob ein Strahlmittel wirklich niedrig gekohlt ist?
Am Analysezertifikat: Der Kohlenstoffgehalt sollte im Bereich von ISO 11124-4 liegen, also zwischen 0,08 und 0,20 %. Im Zweifel hilft eine Gefügeuntersuchung. In Tests von Metalltechnik Schmidt hatten zwei als niedrig gekohlt angebotene Materialien tatsächlich 0,89 % und 0,30 % Kohlenstoff.
Quellen und Prüfgrundlagen
- DIN EN ISO 11124-3 und -4: Anforderungen an metallische Strahlmittel, hoch und niedrig gekohlter Stahlguss
- DIN EN ISO 11125-3 und ISO 6507: Prüfverfahren für metallische Strahlmittel, Härte nach Vickers
- SAE J444: Korngrößen von Strahlmitteln
- Metalltechnik Schmidt: FERROSAD-Musterkarte und Produktbroschüre (chemische Analyse, Härte)
- Fachmagazin GIESSEREI, Ausgabe 04/2014, und JOT Journal für Oberflächentechnik, Ausgabe 7/2014: Anwenderberichte
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Schulstr. 41, D-70794 Filderstadt
Telefon: +49 711 779 907-0
E-Mail: sales@ferrosad.com
