Materials & Alloys W3D-MAT-24 ISO/ASTM 52900 Validiert

Quenched and Tempered Steel 42CrMo4 (1.7225) in Metal AM

42CrMo4 (1.7225 / AISI 4140) in LPBF and DED: preheating strategies against cold cracks, quench and temper regimes up to 1,100 MPa, dynamic shafts and rods.

Stand: 2026-03-24 Lesezeit: 9 min Fachredaktion Additive Fertigung
Executive Summary & Key Engineering Takeaways Normative Status: Validated

42CrMo4 (1.7225 / AISI 4140) is the cornerstone alloy for dynamic shafts and structural forgings. Utilizing 300 °C bed preheating in LPBF/DED, it achieves quenched-and-tempered strengths > 1,100 MPa.

  • Industrieller Maschinenbaustandard für dynamisch beanspruchte Strukturteile und Antriebswellen.
  • Erreicht nach vollständiger Vergütung (Härten + Anlassen) Zugfestigkeiten von 1.000 bis 1.200 MPa.
  • Erfordert Bauplattenvorheizung von 250 bis 350 °C im LPBF, um wasserstoffunterstützte Kaltrisse zu verhindern.
  • Sehr gute Zerspanbarkeit und Eignung für Induktionshärtung hochbelasteter Verschleißzonen.
Zugfestigkeit (Rm)
1.000 - 1.200 MPa
Streckgrenze (Rp0.2)
800 - 950 MPa
Bruchdehnung (A5)
12 - 17 %
Kerbschlagarbeit
> 45 J (hochzäh)

Technical Specifications & Comparison Matrix

ISO/ASTM 52900
Zustand As-Built (LPBF bei 250 °C) Vergütet (850 °C Öl + 560 °C) Schmiedestange gewalzt
Zugfestigkeit Rm 1.150 - 1.300 MPa 1.020 - 1.150 MPa 1.000 - 1.150 MPa
Streckgrenze Rp0.2 900 - 1.050 MPa 820 - 920 MPa 750 - 900 MPa
Bruchdehnung A5 7 - 11 % (spröde) 14 - 18 % (duktil) 12 - 16 %
Gefüge Martensit mit Bainitanteilen Angelassener Sorbit / Martensit Ferrit-Perlit / Vergütungsgefüge
Rissneigung beim Bau Moderat bis hoch (ohne Vorheizung) Rissfrei bei > 250 °C Vorheizung Keine
01

Cold Cracking Physics and Preheating Regimes

Mit 0.42 % Kohlenstoff bildet 42CrMo4 beim unkontrollierten Abschrecken hartes, nadeliges Martensitgefüge mit hoher Gitterverspannung. Zusammen mit mikroskopischen Zugeigenspannungen führt dies zu Kaltrissen (Hydrogen-Assisted Cracking). Wird die Bauplatte auf mindestens 250 bis 350 °C geheizt, kühlt die Schweißspur nicht unter die Martensit-Starttemperatur ab. Das Bauteil erstarrt im elastisch-duktilen Zwischenstufengefüge (Bainit).

02

Quenching and Tempering Thermal Cycle

Das as-built Gefüge weist anisotrope Eigenschaften auf. Ein vollständiger Vergütungszyklus stellt isotrope Schmiedeeigenschaften her: 1. Austenitisieren bei 850 °C für 1 Stunde; 2. Abschrecken in Polymer- oder Gasdüsenfeld; 3. Anlassen bei 540 bis 620 °C je nach gewünschter Festigkeits-Zähigkeits-Kombination.

03

Selective Induction Hardening of Bearing Surfaces

Ein großer Vorteil von 42CrMo4 gegenüber unvergütbaren Maraging-Stählen ist die Möglichkeit der Induktionshärtung. Lagersitze oder Zahnsegmente auf einer additiv gedruckten Leichtbauwelle können lokal innerhalb von Sekunden auf über 56 HRC gehärtet werden, während der restliche Bauteilkern zäh und schwingungsabsorbierend bleibt.

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Frequently Asked Questions (FAQ)

Warum wird im 3D-Druck oft Maraging-Stahl 1.2709 statt 42CrMo4 verwendet?
1.2709 enthält fast keinen Kohlenstoff und lässt sich völlig rissfrei ohne Vorheizung drucken. 42CrMo4 ist im Pulverpreis jedoch deutlich günstiger und industriell breiter für Serienfahrzeuge spezifiziert.
Eignet sich 42CrMo4 für Draht-DED (W-LMD)?
Ja, Schweißdrähte des Typs 42CrMo4 werden im DED eingesetzt, um abgenutzte Kurbelwellenlager oder Maschinenspindeln durch lokales Auftragschweißen zu regenerieren.
Welches Schutzgas wird empfohlen?
Argon 5.0 mit sehr geringem Wasserstoffanteil, da Wasserstoffatome im Gitter zu Rissen führen würden.

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