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Vergütungsstahl

Qualitätsstufe bei der Stahlerzeugung

Vergütungsstahl ist Stahl, der durch Vergüten (= Härten und Anlassen) hohe Zug- und Dauerfestigkeit erhält. Die Zähigkeit wird bestimmt durch das Verhältnis von Härte (abhängig von Material, gewählter Härtetemperatur und gewählter Abschreckgeschwindigkeit) und Temperatur des folgenden Anlassvorganges. Es handelt sich um eine Umwandlungshärtung in der gezielt auf das Verhältnis von Festigkeit zu Zähigkeit Einfluss genommen wird.

Der Kohlenstoffgehalt liegt etwa zwischen 0,2 und 0,65 %. Die unterschiedlichen Legierungsgehalte von Chrom, Mangan, Molybdän und Nickel werden sehr exakt auf den jeweiligen Verwendungszweck abgestimmt und haben besonderen Einfluss bei größeren Querschnitten. Die Härtbarkeit von Stählen wird unter anderem mit dem Stirnabschreckversuch nach Jominy ermittelt.

Vergütungsstähle sind in der ISO-Norm ISO 683 genormt, welche als Europäische Norm übernommen wurde und in Deutschland als DIN EN ISO 683 veröffentlicht wurde.

Man verwendet Vergütungsstahl für Kurbelwellen, Achsen, Wellen, Pleuelstangen, Bolzen, Schrauben und andere Konstruktionsteile höherer Festigkeit, wie zum Beispiel Flugzeugfahrwerke (Zugfestigkeiten bis zu 2000 MPa). Aber auch für Fahrradketten werden Vergütungsstähle verwendet, um trotz der schmalen Kette eine ausreichende Festigkeit zu erzielen[1].

Hinsichtlich der Schweißeignung von Vergütungsstählen ist zu beachten, dass infolge des Kohlenstoffgehaltes mit örtlicher Aufhärtung in der Schweißzone gerechnet werden muss. Daher muss meist vor- und nachgewärmt werden.

Normung

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Weltweite Normung (aktuell)

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ISO 683-1 Für eine Wärmebehandlung bestimmte Stähle, legierte Stähle und Automatenstähle - Teil 1: Unlegierte Vergütungsstähle

nach Tabelle 3 und Anhang C Tabelle C.1

Stahlbezeichnung nacha
ISO 683-1 ASTM A 830 / UNSb EN 10083-2:2006c JISd GB/Xxxxx/200x/ISCe
Kurzname Werkstoffnummer - i/n/wf Kurzname Werkstoffnummer i/n/wf - i/n/wf - i/n/wf
Qualitätsstähle
C25 - - - C25 (1.0406) i - - - -
C30 - - - C30 (1.0528) i - - - -
C35 - - - C35 1.0501 n - - - -
C40 - - - C40 1.0511 n - - - -
C45 - - - C45 1.0503 n - - - -
C50 - - - C50 (1.0540) i - - - -
C55 - - - C55 1.0535 n - - - -
C60 - - - C60 1.0601 n - - - -
Edelstähle
C25E - 1025 n C25E (1.1158) i S25C n - -
C25R - - - C25R (1.1163) i - - - -
C30E - 1030 n C30E (1.1178) i S30C n - -
C30R - - - C30R (1.1179) i - - - -
C35E - 1035 n C35E 1.1181 n S35C n - -
C35R - - - C35R 1.1180 n - - - -
C40E - 1040 n C40E 1.1186 n S40C n - -
C40R - - - C40R 1.1189 n - - - -
C45E - 1045 n C45E 1.1191 n S45C n - -
C45R - - - C45R 1.1201 n - - - -
C50E - 1050 n C50E 1.1206 n S50C n - -
C50R - - - C50E 1.1241 n - - - -
C55E - 1055 n C55E 1.1203 n S55C n - -
C55R - - - C55R 1.1209 n - - - -
C60E - 1060 n C60E 1.1221 n S58C n - -
C60R - - - C60R 1.1223 n - - - -
23Mn6 - 1524 n 23Mn6 (1.1054) i SMn420 n - -
28Mn6 - 1527 w 28Mn6 1.1170 n SMn433 n - -
36Mn6 - 1536 w 36Mn6 (1.1127) n SMn438 n - -
42Mn6 - 1541 n 42Mn6 (1.1055) i SMn443 n - -
  • a Quellen siehe Literaturhinweise
  • b US-Stähle aufgeführt in ASTM A 830 und in UNS (falls die Stahlnummer in Klammern angegeben ist, hat der Stahl nur eine UNS-Nummer)
  • c Europäischer Stahl nach EN 10083-2 und in der „Stahl-Eisen-Liste“ (falls die Stahlnummer in Klammern angegeben ist, ist der Stahl nur in der „Stahl-Eisen-Liste“ aufgeführt)
  • d Japanische Industrienorm
  • e Chinesische nationale Norm

f i = identische Stahlsorte zur ISO-Sorte; n = Stahl mit sehr ähnlicher Zusammensetzung, aber nicht identisch; w = ähnliche Zusammensetzung

  • Stähle „...E“: Massenanteil Schwefel max. 0,035 %, Stähle „...R“: Massenanteil Schwefel 0,020 % bis 0,040 %
  • Wärmebehandlungszustand nach Tabelle 1: unbehandelt „+U“, behandelt auf Scherbarkeit „+S“, weichgeglüht „+A“, normalgeglüht „+N“, vergütet „+QT“
  • Oberflächenausführung nach Tabelle 2: warmgeformt „+HW“, gebeizt „+PI“, gestrahlt „+BC“, vorbearbeitet „+RM“
  • Anforderungen an die Härtbarkeit nach Tabellen 5 bis 7: „+H“, „+HH“, „+HL“

ISO 683-2 Für eine Wärmebehandlung bestimmte Stähle, legierte Stähle und Automatenstähle - Teil 2: Legierte Vergütungsstähle nach Tabelle 3 und Anhang C Tabelle C.1

Stahlbezeichnung nacha
ISO 683-2 ASTM A 830 / UNSb EN 10083-3:2006 JISd GB/Xxxxx/200x/ISCe
Kurzname Werkstoffnummer - i/n/wf Kurzname Werkstoffnummer i/n/wf - i/n/wf - i/n/wf
Stähle ohne Bor
34Cr4 - - - 34Cr4 1.7033 n SCr435 /

SCr435H

n - -
34CrS4 - - - 34CrS4

1.7037

n - - - -
37Cr4 - - - 37Cr4 1.7034 n - - - -
37CrS4 - - - 37CrS4 1.7038 n - - - -
41Cr4 - - - 41Cr4 1.7035 n SCr 440 /

SCr440H

n - -
41CrS4 - - - 41CrS4 1.7039 n - - - -
25CrMo4 - - - 25CrMo4 1.7218 n SCM425 /

SCM425H

n - -
25CrMoS4 - - - 25CrMoS4 1.7213 n - - - -
34CrMo4 - 4135 n 34CrMo4 1.7220 n SCM435 /

SCM435H

n - -
34CrMoS4 - - - 34CrMoS4 1.7226 n - - - -
42CrMo4 - 4142 n 42CrMo4 1.7225 n SCM440 /

SCM440H

n - -
42CrMoS4 - - - 42CrMoS4 1.7227 n - - - -
50CrMo4 - 4150 n 50CrMo4 1.7228 n - - - -
41CrNiMo2 - 8640 n 41CrNiMo2 (1.6584) i SNCM240 n - -
41CrNiMoS2 - - - 41CrNiMoS2 (1.6588) i - - - -
51CrV4 - 6150 n 51CrV4 1.8159 n - - - -
36CrNiMo4 - - - 36CrNiMo4 (1.6511) i - - - -
34CrNiMo6 - - - 34CrNiMo6 1.6582 n - - - -
30CrNiMo8 - - - 30CrNiMo8 1.6580 n - - - -
Stähle mit Bor
20MnB5 - - - 20MnB5 1.5530 i SWRCHB620 n - -
30MnB5 - - - 30MnB5 1.5531 i - - - -
39MnB5 - - - 38MnB5 1.5532 i - - - -
27MnCrB5-2 - - - 27MnCrB5-2 1.7182 i - - - -
33MnCrB5-2 - - - 33MnCrB5-2 1.7185 i - - - -
39MnCrB6-2 - - - 39MnCrB6-2 1.7189 i - - - -
  • a Quellen siehe Literaturhinweise
  • b US-Stähle aufgeführt in ASTM A 830 und in UNS (falls die Stahlnummer in Klammern angegeben ist, hat der Stahl nur eine UNS-Nummer)
  • c Europäischer Stahl nach EN 10083-2:2006 und in der „Stahl-Eisen-Liste“ (falls die Stahlnummer in Klammern angegeben ist, ist der Stahl nur in der „Stahl-Eisen-Liste“ aufgeführt)
  • d Japanische Industrienorm
  • e Chinesische nationale Norm

f i = identische Stahlsorte zur ISO-Sorte; n = Stahl mit sehr ähnlicher Zusammensetzung, aber nicht identisch; w = ähnliche Zusammensetzung

  • Wärmebehandlungszustand nach Tabelle 1: unbehandelt „+U“, behandelt auf Scherbarkeit „+S“, weichgeglüht „+A“, vergütet „+QT“
  • Oberflächenausführung nach Tabelle 2: warmgeformt „+HW“, gebeizt „+PI“, gestrahlt „+BC“, vorbearbeitet „+RM“
  • Anforderungen an die Härtbarkeit nach Tabellen 5 und 6: „+H“, „+HH“, „+HL“

Europäische Normung (zurückgezogen)

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  • EN 10083-1 Vergütungsstähle - Teil 1: Allgemeine technische Lieferbedingungen
  • EN 10083-2 Vergütungsstähle - Teil 2: Technische Lieferbedingungen für unlegierte Stähle nach Tabelle 3 und Anhang B Tabelle B.1
Stahlbezeichnung
EN 10083-2 ISO 683-1:1987a Deutschlanda Großbritanniena Frankreicha Italiena Schweden

SS-Stahl

Spaniena
Kurzname Werkstoffnummer Kurzname Werkstoffnummer Kurzname Werkstoffnummer
Qualitätsstähle
C35 1.0501 (C35) C 35 1.0501 - [AF55C35] (C35) - - -
C40 1.0511 (C40) C 40 1.0511 - [AF60C40] (C40) - - -
C45 1.0503 (C45) C 45 1.0503 (080M46) [AF65C45] (C45) - - -
C55 1.0535 (C55) C 55 1.0535 - [AF70C55] (C55) - - -
C60 1.0601 (C60) C 60 1.0601 - - (C60) - -- -
Edelstähle
C22E 1.1151 - (Ck 22) (1.1151) (070M20) [XC 18] (C25) - - -
C22R 1.1149 - (Cm 22) (1.1149) - [XC 18u] (C25) - - -
C35E 1.1181 (C 35 E4) (Ck 35) (1.1181) (080M36) [XC 38 H1] (C35) 1572 C35K F1130
C35R 1.1180 (C 35 M2) Cm 35 1.1180 - [XC 38 H1u] (C35) - C35K1 F1135(1)
C40E 1.1186 (C 40 E4) (Ck 40) (1.1186) (080M40) [XC 42 H1] (C40) - - -
C40R 1.1189 (C 40 M2) Cm 40 1.1189 - [XC 42 H1u] (C40) - - -
C45E 1.1191 (C 45 E4) (Ck 45) (1.1191) (080M46) [XC 48 H1] (C45) 1672 C45K F1140
C45R 1.1201 (C 45 M2) Cm 45 1.1201 - [XC 48 H1u] (C45) - C45K1 F1145(1)
C50E 1.1206 (C 50 E4) (Ck 50) (1.1206) (080M50) - (C50) 1674 - -
C50R 1.1241 (C 50 M2) Cm 50 1.1241 - - (C50) - - -
C55E 1.1203 (C 55 E4) (Ck 55) (1.1203) (070M55) [XC 55 H1] (C55) - C55K F1150
C55R 1.1209 (C 55 M2) Cm 55 1.1209 - [XC 55 H1u] (C55) - C55K1 F1155(1)
C60E 1.1221 (C 60 E4) (Ck 60) (1.1221) (070M60) - (C60) - - -
C60R 1.1223 (C 60 M2) Cm 60 1.1223 - - (C60) - - -
28Mn6 1.1170 (28Mn6) (28Mn6) (1.1170) (150M28) - - - - -
  • a Die Angabe einer Stahlsorte in runden Klammern bedeutet, dass sich die chemische Zusammensetzung nur geringfügig von EN 10083-2 unterscheidet. Die Angabe einer Stahlsorte in eckigen Klammern bedeutet, dass in der chemischen Zusammensetzung größere Unterschiede gegenüber EN 10083-2 bestehen. Ist die Stahlsorte nicht eingeklammert, bestehen gegenüber EN 10083-2 praktisch keine Unterschiede in der chemischen Zusammensetzung.
  • Stähle „...E“: Massenanteil Schwefel max. 0,035 %, Stähle „...R“: Massenanteil Schwefel 0,020 % bis 0,040 %
  • Wärmebehandlungszustand nach Tabelle 1: unbehandelt „+U“, behandelt auf Scherbarkeit „+S“, weichgeglüht „+A“, normalgeglüht „+N“, vergütet „+QT“
  • Oberflächenausführung nach Tabelle 2: warmgeformt „+HW“, gebeizt „+PI“, gestrahlt „+BC“, vorbearbeitet „+RM“
  • Anforderungen an die Härtbarkeit nach Tabellen 5 bis 7: „+H“, „+HH“, „+HL“

EN 10083-3 Vergütungsstähle - Teil 3: Technische Lieferbedingungen für legierte Stähle nach Tabelle 3 und Anhang B Tabelle B.1

Stahlbezeichnung
EN 10083-3 ISO 683-1:1987a Deutschlanda Großbritanniena Frankreicha Italiena Schweden

SS-Stahl

Spaniena
Kurzname Werkstoffnummer Kurzname Werkstoffnummer Kurzname Werkstoffnummer
Stähle ohne Bor
38Cr2 1.7003 - 38Cr2 1.7003 - (38 C 2) - - - -
46Cr2 1.7006 - 46Cr2 1.7006 - - - - - -
34Cr4 1.7033 34Cr4 34Cr4 1.7033 (530M32) (32 C 4) - - - -
34CrS4 1.7037 34CrS4 34CrS4 1.7037 - (32 C 4 u) - - - -
37Cr4 1.7034 37Cr4 37Cr4 1.7034 (530M36) (38 C 4) - - 38Cr4 F1201
37CrS4 1.7038 37CrS4 37CrS4 1.7038 - (38 C 4 u) - - 38Cr41 F1206(1)
41Cr4 1.7035 41Cr4 41Cr4 1.7035 (530M40) 42 C 4 (41Cr4) - 42Cr4 F1202
41CrS4 1.7039 41CrS4 41CrS4 1.7039 - 42 C 4 u (41Cr4) 2245 42Cr41 F1207(1)
25CrMo4 1.7218 25CrMo4 25CrMo4 1.7218 (708M25) 25 CD 4 (25CrMo4) 2225 - -
25CrMoS4 1.7213 25CrMoS4 25CrMoS4 1.7213 - 25 CD 4 u (25CrMo4) - - -
34CrMo4 1.7220 34CrMo4 34CrMo4 1.7220 (708M32) (34 CD 4) (35CrMo4) 2234 - -
34CrMoS4 1.7226 34CrMoS4 34CrMoS4 1.7226 - (34 Cd 4 u) (35CrMo4) - - -
42CrMo4 1.7225 42CrMo4 42CrMo4 1.7225 (708M40) 42 CD 4 (42CrMo4) 2244 40CrMo4 F1252
42CrMoS4 1.7227 42CrMoS4 42CrMoS4 1.7227 - 42 CD 4 u (42CrMo4) - 40CrMo41 F1257(1)
50CrMo4 1.7228 50CrMo4 50CrMo4 1.7228 (708M50) - - - - -
34CrNiMo6 1.6582 (36CrNiMo6) (34CrNiMo6) 1.6582 (817M40) - - 2541 - -
30CrNiMo8 1.6580 (31CrNiMo8) 30CrNiMo8 1.6580 [823M30] 30 CND 8 - - - -
35NiCr6 1.5815 - 35NiCr6 - - - - - - -
36NiCrMo16 1.6773 - - - - 35 NCD 16 - - - -
39NiCrMo3 1.6510 - - - - - (39NiCrMo3) - - -
30NiCrMo16-6 1.6747 - 30NiCrMo16-6 1.6747 [835M30] - - - - -
51CrV4 1.8159 (51CrV4) 50CrV4 1.8159 [735A50] (50 CV 4) (50CrV4) - 51CrV4 F1430
Stähle mit Bor
20MnB5 1.5530 - - - - - - - - -
30MnB5 1.5531 - - - - - - - - -
38MnB5 1.5532 - - - - - - - - -
27MnCrB5-2 1.7182 - - - - - - - - -
33MnCrB5-2 1.7185 - - - - - -- - - -
39MnCrB6-2 1.7189 - - - - - - - -- -
  • a Die Angabe einer Stahlsorte in runden Klammern bedeutet, dass sich die chemische Zusammensetzung nur geringfügig von EN 10083-3 unterscheidet. Die Angabe einer Stahlsorte in eckigen Klammern bedeutet, dass in der chemischen Zusammensetzung größere Unterschiede gegenüber EN 10083-3 bestehen. Ist die Stahlsorte nicht eingeklammert, bestehen gegenüber EN 10083-3 praktisch keine Unterschiede in der chemischen Zusammensetzung.
  • legierte Stähle ohne „S“ im Kurznamen: Massenanteil Schwefel max. 0,035 %, legierte Stähle „...S..“: Massenanteil Schwefel 0,020 % bis 0,040 %
  • Wärmebehandlungszustand nach Tabelle 1: unbehandelt „+U“, behandelt auf Scherbarkeit „+S“, weichgeglüht „+A“, „+QT“ vergütet
  • Oberflächenausführung nach Tabelle 2: warmgeformt „+HW“, unverformter Strangguss „+CC“, warmgeformt und gebeizt „+PI“, warmgeformt und gestrahlt „+BC“, warmgeformt und vorbearbeitet „+RM“
  • Anforderungen an die Härtbarkeit nach Tabellen 5 und 6: „+H“, „+HH“, „+HL“

Nationale Normung (zurückgezogen)

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DIN 17200 Vergütungsstähle - Technische Lieferbedingungen nach Tabelle 2 und Anhang B

Gegenüberstellung von Vergütungsstählen
DIN 17200 EURONORM 83-70 ISO/DIS 683/1 - 1985
Kurzname Werkstoffnummer Kurzname 1) Kurzname 1)
C 22 1.0402 - -
Ck 22 1.1151 - -
Cm 22 1.1149 - -
C 25 1.0406 1 C 25 ● C 25 ●
Ck 25 1.1158 2 C 25 ● C 25 E4 ●
Cm 25 1.1163 3 C 25 ● C 25 M2 ●
C 30 1.0528 - C 30 ●
Ck 35 1.1178 - C 30 E4 ●
Cm 35 1.1179 - C 35 M2 ●
C 35 1.0501 1 C 35 ● C 35 ●
Ck 35 1.1181 2 C 35 ● C 35 E4 ●
Cm 35 1.1180 3 C 35 ● C 35 M2 ●
C 40 1.0511 - C 40 ●
Ck 40 1.1186 - C 40 E4 ●
Cm 40 1.1189 - C 40 M2 ●
C 45 1.0503 1 C 45 ● C 45 ●
Ck 45 1.1191 2 C 45 ● C 45 E4 ●
Cm 45 1.1201 3 C 45 ● C 45 M2 ●
C 50 1.0540 - C 50 ●
Ck 50 1.1206 - C 50 E4 ●
Cm 50 1.1241 - C 50 M2 ●
C 55 1.0535 1 C 55 ● C 55 ●
Ck 55 1.1203 2 C 55 ● C 55 E4 ●
Cm 55 1.1209 3 C 55 ● C 55 M2 ●
C 60 1.0601 1 C 60 ● C 60 ●
Ck 60 1.1221 2 C 60 ● C 60 E4 ●
Cm 60 1.1223 3 C 60 ● C 60 M2 ●
28 Mn 6 1.1170 28 Mn 6 ● 28 Mn 6 ●
- 22 Mn 6
- 36 Mn 6
- 42 Mn 6
32 Cr 2 1.7020 - -
32 CrS 2 1.7021 - -
38 Cr 2 1.7003 38 Cr 2 ○ -
38 CrS 2 1.7023 - -
46 Cr 2 1.7006 46 Cr 2 ● -
46 CrS 2 1.7025 - -
28 Cr 4 1.7030 - -
28 CrS 4 1.7036 - -
34 Cr 4 1.7033 34 Cr 4 ● 34 Cr 4 ●
34 CrS 4 1.7037 - 34 CrS 4 ●
37 Cr 4 1.7034 37 Cr 4 ● 37 Cr 4 ●
37 CrS 4 1.7038 - 37 CrS 4 ●
41 Cr 4 1.7035 41 Cr 4 ● 41 Cr 4 ●
41 CrS4 1.7039 - 41 CrS4 ●
25 CrMo 4 1.7218 A 25 CrMo 4 ○ 25 CrMo 4 ●
B 25 CrMo 4 -
25 CrMoS 4 1.7213 - 25 CrMoS 4 ●
34 CrMo 4 1.7220 34 CrMo 4 ○ 34 CrMo 4 ●
34 CrMoS 4 1.7226 - 34 CrMoS 4 ●
42 CrMo 4 1.7225 42 CrMo 4 ○ 42 CrMo 4 ●
42 CrMoS 4 1.7227 - 42 CrMoS 4 ●
50 CrMo 4 1.7228 - 50 CrMo 4 ●
32 CrMo 12 -
40 NiCrMo 2 41 NiCrMo 2
- 41 NiCrMoS 2
39 NiCrMo 3 -
36 CrNiMo 4 1.6511 - 36 CrNiMo 4 ●
34 CrNiMo 6 1.6582 35 CrNiMo 6 ○ 36 CrNiMo 6 ○
30 CrNiMo 8 1.6580 30 CrNiMo 8 ○ 31 CrNiMo 8 ○
34 NiCrMo 16 -
50 CrV 4 1.8159 50 CrV 4 ● 51 CrV 4 ○
30 CrMoV 9 1.7707 - -
  • 1) In dieser Spalte ist der Grad der Übereinstimmung in der chemischen Zusammensetzung der Stähle nach dieser Norm einerseits und der Stähle nach den internationalen Unterlagen andererseits gekennzeichnet.

Es bedeutet: ● geringfügige Abweichungen, ○ nicht unwesentliche Abweichungen.

  • Stähle „C...“: Massenanteil Schwefel max. 0,045 %, Stähle „Ck...“: Massenanteil Schwefel max. 0,03 %, Stähle „Cm...“: Massenanteil Schwefel 0,020 % bis 0,035 %
  • Wärmebehandlungszustand nach Tabelle 1: unbehandelt „U“, behandelt auf Scherbarkeit „C“, weichgeglüht „G“, normalgeglüht „N“, vergütet „V“
  • Anforderungen an die Härtbarkeit nach Tabellen 4 und 5: „H“, „HH“, „HL“

Beispiele

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  • Bei dem Stahl der Spezifikation C45E handelt es sich um einen Vergütungsstahl mit 0,45 % Kohlenstoff. Das E steht dabei für einen besonders kleinen Gehalt an Phosphor (≤0,025 %) und Schwefel (≤0,035 %).[2] C45E wird nach veralteter Norm Ck 45 genannt.

Zerspanbarkeit

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Die Zerspanbarkeit von Vergütungsstählen ist stark abhängig von der Vergütung selbst und weniger von den zusätzlichen Vergütungselementen. Nach dem Weichglühen sind sie gut spanend bearbeitbar. Wird ein vergütungsstahl gehärtet, so leidet die Spanbarkeit darunter.[3] Für weiteres siehe Zerspanbarkeit von Stahl.

Einzelnachweise

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  1. ↑ Rohloff: Technische Informationen zur Fahrradschaltungskette 1/2" x 3/32". Rohloff AG, abgerufen am 6. Februar 2024.
  2. ↑ Datenblatt C45E (PDF; 677 kB)
  3. ↑ Roland Gomeringer, Roland Kilgus, Volker Menges, Stefan Oesterle, Thomas Rapp, Claudius Scholer, Andreas Stenzel, Andreas Stephan, Falko Wieneke: Tabellenbuch Metall. 49. Auflage. Verlag Europa-Lehrmittel, Haan-Gruiten 2022, ISBN 978-3-7585-1142-4, S. 138.
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