16MnCr5 Stahl (1.7131): Eigenschaften, Zusammensetzung, Äquivalente
16MnCr5 (1.7131) ist der Mangan-Chrom-Einsatzstahl der EN 10084: 0,16 % C, einsatzgehärtet 58–62 HRC an der Oberfläche bei 780–1080 MPa im Kern.
Letzte Aktualisierung
Was ist 16MnCr5?
16MnCr5 ist der europäische Standard-Einsatzstahl für Zahnräder. 0,16 % Kohlenstoff sorgen für einen zähen Kern, 1,15 % Mangan und 0,95 % Chrom für die nötige Härtbarkeit; die Werkstoffnummer lautet 1.7131, die Norm EN 10084. Nach dem Aufkohlen auf etwa 0,8 % Randkohlenstoff und dem Abschrecken erreicht die Randschicht 58 bis 62 HRC, während der Kern in kleinen Querschnitten bei rund 780 bis 1080 MPa bleibt.
In der Härtbarkeitsleiter der EN 10084 steht die Sorte in der Mitte: oberhalb von C15 und C16E, unterhalb von 20MnCr5, 18CrNiMo7-6 und den nickelhaltigen Güten für große, hoch belastete Verzahnungen. Damit ist sie die wirtschaftliche Wahl für Getrieberäder, kleine Ritzel, Nockenwellen, Kolbenbolzen und Buchsen — überall dort, wo eine harte, verschleißfeste Oberfläche über einem verformungsfähigen Kern gebraucht wird.
Geliefert wird üblicherweise +A weichgeglüht oder +FP auf Ferrit-Perlit behandelt, damit die Zerspanung planbar bleibt. Und wer die Sorte gegen amerikanische Zeichnungen stellt, findet keine exakte Entsprechung: 5115 und 5120 liegen in der Chemie am nächsten, 8620 ist das, was dort tatsächlich auf Lager liegt.
16MnCr5 chemische Zusammensetzung
| Element | Massen-% | Anmerkung |
|---|---|---|
| C | 0.14 – 0.19 | |
| Si | ≤ 0.4 | |
| Mn | 1 – 1.3 | |
| P | ≤ 0.025 | |
| S | ≤ 0.035 | 16MnCrS5 (1.7139): S 0.020–0.040 |
| Cr | 0.8 – 1.1 |
EN 10084:2008, Tabelle 3. Mit garantiertem Härtbarkeitsstreuband ist die Sorte als 16MnCr5H erhältlich, für das obere und untere Bandhalbe als +HH beziehungsweise +HL.
16MnCr5 mechanische Eigenschaften
| Dicke / Zustand | Streckgrenze ReH / Rp0,2 MPa (ksi) | Zugfestigkeit Rm MPa (ksi) | Bruchdehnung A % | Härte |
|---|---|---|---|---|
| Core after carburize, quench & temper, 11 mm ref. bar | ≥ 590 (≥ 85.6) | 780–1080 (113.1–156.6) | 10 | — |
| Core, 30 mm ref. bar | ≥ 490 (≥ 71.1) | 690–890 (100.1–129.1) | 11 | — |
| Core, 63 mm ref. bar | ≥ 440 (≥ 63.8) | 640–840 (92.8–121.8) | 12 | — |
| Surface after carburizing | — | — | — | 58–62 HRC (≈ 700–780 HV) |
| +A soft annealed (delivery) | — | ≤ 700 (typ. 500–650) (≤ 101.5 (typ. 72.5–94.3)) | — | ≤ 207 HB |
| +FP ferrite-pearlite (delivery) | — | — | — | 140–187 HB |
Die Kernwerte stammen aus dem informativen Anhang F der EN 10084 und gelten für blankgehärtete Bezugsproben; die Norm selbst legt nur Zusammensetzung, Härtbarkeit und Lieferhärte fest. Stirnabschreckversuch für 16MnCr5H: J9 zwischen 30 und 43 HRC.
Kerbschlagzähigkeit
16MnCr5 requires a minimum Charpy V-notch energy of J at °C. Für Einsatzstähle wird keine Kerbschlagarbeit gefordert; maßgeblich ist das Zusammenspiel aus harter Randschicht und zähem Kern.
16MnCr5 Äquivalente Sorten
| Sorte | System | Übereinstimmung | Warum / Unterschiede |
|---|---|---|---|
| 5115 | AISI / SAE | Nahe | SAE 5115 (UNS G51150): C 0,13–0,18, Mn 0,70–0,90, Cr 0,70–0,90 — weniger Mangan und Chrom und damit etwas geringere Härtbarkeit. SAE 5120 liegt in der Härtbarkeit näher. |
| 590M17 | BS (superseded British) | Nahe | BS 970 590M17: C 0,14–0,20, Mn 1,00–1,30, Cr 0,60–1,00 — das Chromfenster liegt etwas tiefer. |
| 20MnCr5 | EN (European) | Nahe | 1.7147: C 0,17–0,22 bei gleichem Mangan und Chrom; höhere Kernfestigkeit von 900 bis 1200 MPa für größere Zahnräder. |
| 16MnCrS5 | EN (European) | Nahe | Die automatengerechte Variante mit 0,020 bis 0,040 % Schwefel; Rand- und Kernverhalten bleiben gleich. |
| 16CrMn / 20CrMn | GB/T (China) | Nahe | GB/T 3077 20CrMn: C 0,17–0,23, Mn 0,90–1,20, Cr 0,90–1,20; 16MnCr5 sitzt am unteren Ende des Kohlenstofffensters. |
| 18KhG | GOST (Russia/CIS) | Nahe | GOST 4543 18KhG: C 0,15–0,21, Mn 0,90–1,20, Cr 0,90–1,20. |
| SCr415 / SCr420 | JIS (Japan) | Nahe | JIS G4053 SCr415: C 0,13–0,18, Mn 0,60–0,90, Cr 0,90–1,20; der Mangangehalt liegt unter dem von 16MnCr5. |
| 8620 | AISI / SAE | Funktional | Nickel-Chrom-Molybdän-Einsatzstahl mit besserer Zähigkeit und Härtbarkeit — in den USA die Standardantwort für dieselben Bauteile. |
| C15 | EN (European) | Funktional | Unlegierter Einsatzstahl für kleine, gering belastete Teile. |
Identisch = gleiche Zusammensetzung und mechanische Grenzwerte im Rahmen der Rundung. Nahe = ein Grenzwert weicht ab (z. B. Kohlenstoffgehalt oder Prüftemperatur der Kerbschlagarbeit). Funktional = für die meisten Anwendungen nach technischer Prüfung austauschbar. Vollständiger Querverweis für 16MnCr5 →
Alte und zurückgezogene Bezeichnungen
| Alte Bezeichnung | Norm | Anmerkung |
|---|---|---|
| 16MnCr5 (1.7131) | DIN 17210 (zurückgezogen) | Kurzname und Werkstoffnummer blieben unverändert; abgelöst wurde nur die Norm durch EN 10084. |
| 590M17 / 527M17 | BS 970 | Die britischen Einsatzstähle derselben Klasse. |
| 16MC5 | NF A 35-551 | Die französische Bezeichnung. |
| 16MnCr5 | UNI 7846 | Die italienische Normung übernahm den Kurznamen unverändert. |
Lieferformen und Toleranznormen
Product forms: Rundstahl (warmgewalzt, geschält, gezogen), Schmiedestücke, nahtloses Rohr, Walzdraht zum Kaltstauchen.
Dimensional tolerances: warmgewalzter Rundstahl: EN 10060; Blankstahl: EN 10278; Schmiedestücke: EN 10250-3.
Wichtige Kennwerte
Kernfestigkeit von 16MnCr5
Nach Aufkohlen und Härten liegt die Zugfestigkeit des Kerns bei etwa 780–1080 MPa an der 11-mm-Bezugsprobe, 690–890 MPa bei 30 mm und 640–840 MPa bei 63 mm (EN 10084, Anhang F). Die Kernhärte beträgt rund 25 bis 35 HRC.
Randhärte
Die aufgekohlte Randschicht erreicht 58–62 HRC, also 700 bis 780 HV, bei einer üblichen Einsatzhärtetiefe von 0,6 bis 1,5 mm. Carbonitrieren liefert bei kleinen Teilen dieselbe Härte in geringerer Tiefe.
Lieferhärte
Weichgeglüht (+A) höchstens 207 HB, auf Ferrit-Perlit behandelt (+FP) 140 bis 187 HB, scherbar behandelt (+S) höchstens 255 HB.
Wärmebehandlung
Aufkohlen bei 880–980 °C, Direkthärten oder Einfachhärten aus 820 bis 860 °C in Öl, bei Bedarf Kernrückfeinung bei 860 bis 900 °C, Anlassen bei 150–200 °C. Normalglühen 880 bis 920 °C, Weichglühen 650 bis 700 °C. Ac1 liegt bei etwa 740 °C, Ac3 bei etwa 840 °C.
Härtbarkeit
Stirnabschreckversuch für 16MnCr5H: J1,5 zwischen 39 und 47 HRC, J9 zwischen 30 und 43 HRC, J15 zwischen 22 und 37 HRC. Das reicht für Verzahnungen bis etwa Modul 5 beziehungsweise 50 mm Querschnitt.
Warum das H im Namen zählt
Ohne H gelten nur die chemischen Grenzwerte, und zwei normgerechte Chargen können sich im Härteverlauf deutlich unterscheiden. 16MnCr5H wird gegen ein garantiertes Streuband geliefert und im Stirnabschreckversuch nachgewiesen — für eine Serienfertigung mit fester Einsatzhärtetiefe und enger Verzugstoleranz ist das die maßgebliche Bestellangabe.
Schweißeignung
Im weichgeglühten Zustand schweißbar, mit Vorwärmung von 150 bis 250 °C und wasserstoffarmen Zusätzen; das Kohlenstoffäquivalent liegt bei etwa 0,50 %. Aufgekohlte Flächen müssen vorher abgetragen oder abgedeckt werden, sonst reißt die Randschicht. Anschließend spannungsarmglühen bei 550 bis 650 °C. In der Praxis wird kaum geschweißt — die Teile entstehen spanend aus Stabstahl oder durch Schmieden.
Zerspanung, Umformung und Wärmebehandlung
Im Zustand +FP oder +A gut zerspanbar, Index etwa 65 bis 70 %. Für Großserien beim Drehen und Wälzfräsen wird 16MnCrS5 mit eingestelltem Schwefelgehalt bevorzugt. Fertig bearbeitet wird mit Aufmaß für den Verzug beim Aufkohlen — an Zahnflanken üblicherweise 0,1 bis 0,3 mm Schleifzugabe. Kaltstauchen und Kaltfließpressen sind nach Weichglühen auf kugeligen Zementit (+AC) möglich. Warmschmieden zwischen 1100 und 850 °C, danach normalglühen.
Typische Anwendungen
- Getrieberäder, Synchronringe und Wellen im Fahrzeugbau
- Kleine Ritzel, Schnecken und Kettenräder
- Nockenwellen und Kipphebel
- Kolbenbolzen, Buchsen und Laufhülsen
- Kugelgewindemuttern, Führungsschienen und Kurvenrollen
- Kaltgestauchte Teile mit harter Randschicht wie Niete und Bolzen
Häufige Fragen
Was entspricht 16MnCr5 in der AISI-Systematik?
Am nächsten liegen SAE 5115 und 5120, beides Chromstähle mit 0,15 bis 0,20 % Kohlenstoff. In der Getriebepraxis ist 8620 die funktionale US-Antwort, weil amerikanische Werke diese Sorte lagern — metallurgisch ist es aber ein Nickel-Chrom-Molybdän-Stahl mit anderer Härtbarkeit.
Welche Härte erreicht 16MnCr5 nach dem Einsatzhärten?
An der Oberfläche 58 bis 62 HRC bei einer Einsatzhärtetiefe von typisch 0,6 bis 1,5 mm; im Kern etwa 25 bis 35 HRC, was in dünnen Querschnitten 780 bis 1080 MPa entspricht.
Worin unterscheiden sich 16MnCr5 und 20MnCr5?
Im Kohlenstoff: 20MnCr5 (1.7147) führt 0,17 bis 0,22 % gegenüber 0,14 bis 0,19 %. Daraus folgen ein festerer Kern von etwa 900 bis 1200 MPa und eine etwas höhere Härtbarkeit. Für größere Zahnräder und höhere Drehmomente ist 20MnCr5 die richtige Wahl.
Lässt sich 16MnCr5 auch durchhärten statt aufkohlen?
Nicht sinnvoll. Mit 0,16 % Kohlenstoff erreicht der abgeschreckte Zustand nur etwa 40 bis 45 HRC. Wer ein durchgehärtetes Teil braucht, nimmt 42CrMo4 oder C45.
Related grades
Geprüft gegen EN 10084:2008; EN 10084:2008 Tables 3, 6 and Annex F; EN ISO 642 (Jominy). Zuletzt geprüft: September 2026.