Warmarbeitsstähle sind legierte Werkzeugstähle für Verwendungszwecke bei denen die Oberflächentemperatur im Allgemeinen über 200 °C liegt. Während des Einsatzes kommt das Werkzeug kurzzeitig und zyklisch mit heißen Werkstoffen in Berührung, deren Temperatur weit über 200 °C liegt. Es kommt also neben einer thermischen Dauerbelastung zusätzlich zu einer Temperaturwechselbeanspruchung.
Die Temperatur der verarbeiteten Materialien liegt zwischen ≈ 400 und 1200℃, das bedeutet, dass die Werkzeuge ausreichend gekühlt werden müssen. Je länger die Kontaktzeit und je kürzer die relative Kühldauer umso mehr nähert sich die Oberflächen-temperatur der Werkzeuge den Werkstücktemperaturen. Die Kontaktdauer reicht von Millisekunden bei Hammergesenken und Drahtwalzen bis zu Minuten beim Strangpressen.
Werkzeugstähle für solche Anwendungen müssen daher neben den allgemeinen bei Werkzeugstählen auftretenden mechanischen und abrasiven Beanspruchungen auch hohe thermische Wechselbeanspruchungen ertragen um hohe Standmengen und Produktivität sicherzustellen.
Die wichtigsten, von Warmarbeitsstählen geforderten Eigenschaften sind z.B. Warmfestigkeit und Warmzähigkeit für Bruchsicherheit und Widerstand gegen Deformation und Warmverschleiß. Hohe Anlassbeständigkeit bietet Widerstand gegen Erweichung bei hohen Temperaturen. Temperaturwechselbeständigkeit verhindert die frühzeitige Bildung von thermischen Ermüdungsrissen, sog. Brandrissen durch die zyklischen Belastungen. Diese Eigenschaften werden großteils durch metallurgische Merkmale geprägt und somit schon während der Erschmelzung und im Umformprozess des Warmarbeitsstahles eingestellt.
Natürlich spielt eine qualitativ hochwertige Endwärmebehandlung der Werkzeuge dabei auch eine große Rolle.
Je nach Temperaturbeanspruchung werden für Warmarbeitswerkzeuge warm- und hochfeste Vergütungsstähle ohne oder mit ausgeprägter Sekundärhärte eingesetzt. Die am meisten verwendeten Stahltypen sind Werkzeugstähle aus der Gruppe der 3% und 5% CrMoV –Stähle mit C-Gehalten um 0,4% und variierenden Gehalten an Mo und V.
Spezielle Warmarbeitsstähle mit höchster Warmfestigkeit und Anlassbeständigkeit können auch mit hohen Gehalten an Co legiert sein. Für besonders hochbelastete Formeinsätze kommen auch C-arme martensitaushärtende Stähle auf Basis NiCoMoTi zum Einsatz.
Durch spezielle Herstellverfahren und –prozesse, wie z.B. das Diffusionsglühen, Strukturbehandlung (BÖHLER ISODISC-Güte), Elektroschlackeumschmelzen (BÖHLER ISOBLOC –Güte) oder Vakuumlichtbogenumschmelzen(BÖHLER VMR-Güte) ist es möglich hohe Reinheit und Mikrohomogenität zu erzielen und somit die Bruchsicherheit und die Brandrissbeständigkeit dieser Hochleistungsstähle entscheidend zu verbessern.
Bevorzugte Einsatzgebiete von Warmarbeitsstählen sind Werkzeuge für das Warmumformen von Leichtmetallen und Stahl wie z.B. Schmieden, Strangpressen, Druckgießen, Warmscheren, aber auch in der Kunststoffverarbeitung. Für sehr hohe Temperaturen kommen auch warmfeste und zunderbeständige austenitische Stähle und Nickelbasislegierungen infrage, die aufgrund der Legierung weniger zu diffusionsabhängigem Kriechen neigen.
