Nástrojová ocel P20 | 1.2311 | 3Cr2Mo
AOBO STEEL – Důvěryhodný globální dodavatel nástrojové oceli
Nástrojová ocel P20 je široce používaný typ nástrojové oceli, známý především jako nízkouhlíková ocel pro formy. Je kategorizována jako ocel pro plastové formy určená pro obrábění dutin. Označení AISI (Americký institut pro železo a ocel) pro P20 je UNS T51620. P20 se nejčastěji používá pro plastové formy a lisovací formy. Lze ji také použít pro zinkové tlakové lití a držáky. Klíčovou charakteristikou nástrojové oceli P20 je, že se obvykle nakupuje a dodává v předkaleném stavu. Materiál P20 je ekvivalentem čínské GB 3Cr2Mo, Německo DIN 1.2311, Švédsko ASSAB 618 a ISO 35CrMo2.
1. Žádost
- Plastové formy a matrice. (Chcete-li se dozvědět více o výhodách P20 v aplikacích s formami, podívejte se na Výhody použití oceli P20 ve formách)
- Formy pro tlakové lití (pro slitiny s nízkým bodem tání)
- Horké protlačování (konkrétně pro hliník a hořčík)
2. Chemické složení
| uhlík (C) | mangan (Mn) | křemík (Si) | Chrom (Cr) | molybden (Mo) | fosfor (P) | síra (S) |
| 0,28 – 0,40% | 0,60 – 1,00% | 0,20 – 0,80% | 1,40 – 2,00% | 0,30 – 0,55% | ≤ 0,030% | ≤ 0,030% |
3. Vlastnosti oceli P201
- Předkalená tvrdost32 HRC.
- Tvrdost přídavného drátu P20: 40 hodin denně.
- Mez kluzu: 950 MPa po předkalení.
- Modul pružnosti: 210 GPa (30 × 10^6 psi) při pokojové teplotě. Při 260 °C (500 °F) klesá na přibližně 185 GPa (27 × 10^6 psi) a při 540 °C (1000 °F) na přibližně 150 GPa (22 × 10^6 psi).
- Poissonův poměr: 0.287.
- Obrobitelnost: Dobrá obrobitelnost. V předkaleném stavu se snadno obrábí. Obrobitelnost lze dále zlepšit přidáním síry do jakosti P20. Obrábění před finální úpravou P20 tepelné zpracování nástrojové oceli vede k lepší obrobitelnosti.
- LeštitelnostVynikající leštitelnost. Vyšší tvrdost (např. 40 HRC) může zlepšit kvalitu leštění.
- Rozměrová stabilitaDobrá rozměrová stabilita. Ve srovnání s jakostmi ocelí kalitelných ve vodě má při kalení menší rozměrové změny.
- HouževnatostStřední až vysoká houževnatost. Cementovaný materiál P20 poskytuje dobrou houževnatost. Pokud je potřeba vyšší houževnatost než P20 (např. pro velké formy vystavené silným rázům), doporučujeme lisovací oceli P4 a P6.
- Odolnost proti opotřebeníMá nízkou až střední nosit odolnost za celkového stavu. Odolnost proti opotřebení se zlepšuje cementací.
- Svařitelnost: Střední svařitelnost.
- Další zpracování: Materiál P20 je vhodný také pro fotoleptání (texturování) a elektroerozivní obrábění (EDM).
Máte zájem o P20? Vyplňte prosím níže uvedený formulář a kontaktujte nás!
4. Tepelné zpracování
Ocel P20 se běžně dodává v předkalený stav s tvrdostí 28-40 HRC. Lze jej přímo obrábět do složitých dutin forem a uvést do provozu bez dalšího tepelného zpracování za vysokých teplot. Předkalený stav pomáhá zabránit deformacím a rozměrovým změnám, ke kterým může dojít během následného tepelného zpracování.
Přestože se materiál P20 vždy používá přímo v předkaleném stavu, jeho povrchové vlastnosti lze vylepšit dalším tepelným zpracováním (zejména cementací), aby splňovaly specifické požadavky aplikace, jako je například lisování plastů.
4.1 Nauhličování
Pro aplikace v oblasti lisování plastů se materiál P20 často cementuje a poté se po obrobení odlitku formy vytvrzuje. Povrchová tvrdost cementovaných forem P20 po kalení může dosáhnout až 65 HRC, s tvrdostí jádra obvykle kolem 45 HRCHloubku pouzder lze obecně regulovat od 0,030 palce pro menší formy do 0,065 palce pro velké formyRádi bychom vám připomněli, že Odolnost cementovaného materiálu P20 vůči měknutí během popouštění je relativně nízká, podobně jako u obyčejné uhlíkové oceli.
Teplota cementace by měla NE překročit 870 °C (1600 °F)Překročení této teploty nepříznivě ovlivní lešticí výkon. Například cementace při 845 °C (1550 °F) vedla k povrchové tvrdosti 65,6 HRC a hloubce návaru 0,36 mm, zatímco při 900 °C (1650 °F) byla povrchová tvrdost o něco nižší, 62,5 HRC, s hloubkou návaru 0,41 mm.
Cementovaná ocel P20 má dobrou kombinaci odolnosti proti opotřebení, houževnatosti a leštitelnosti.
4.2 Předehřívání
Důrazně doporučujeme předehřátí nástrojové oceli P20 na teplotu 1200 °F (650 °C).
Účelem předehřevu je připravit molekuly uvnitř součásti pro transformaci a uvolnit napětí způsobené obráběním. Pomáhá také vyrovnávat teplo uvnitř součásti, což umožňuje rozptýlit napětí dříve, než kov při vyšších teplotách příliš změkne.
4.3 Kalení (austenitizace)
Teplota kalení je 830 °C (1525 °F). Doba namáčení je 45–60 minut na palec tloušťky. Pro díly o tloušťce menší než 2,5 cm doporučujeme minimální dobu namáčení 45–60 minut. [Informace o austenitu naleznete ve vysvětlení austenitu na Wikipedii.]
4.4 Kalení
Materiál Ocel P20 je kalená v oleji. Kalení v oleji z relativně nízké teploty má za následek menší rozměrové změny ve srovnání s ocelemi kalitelnými ve vodě. Po kalení by měly být díly ochlazeny na minimálně 66 °C (150 °F) pokud je kaleno na vzduchu, nebo 66–93 °C (150–200 °F) pokud je kaleno kapalinou a poté ihned popuštěno.
4.5 Popouštění
Nástrojová ocel P20 obvykle vyžaduje dvojí popouštění. Standardní teplota popouštění je 400 °F (205 °C).
Pro ocel P20, která byla kalena v oleji z 845 °C (1550 °F) a temperované pro 2 hodiny při 205 °C (400 °F), výsledná tvrdost je 36-38 HRC, s pevností v tahu 1310 MPa, mezí kluzu 1172 MPa, prodloužením 13% a zmenšením plochy 51%. Pokud je mikrostruktura po kalení bainitická, může být tvrdost po popouštění o 4 HRC nižší než u standardních popouštěcích diagramů.
4.6 Kování2
P20 by měl být pomalu předehříván na 815 °C (1500 °F). Teplota kování je 1065 až 1230 °C (1950 až 2250 °F). Pro větší úseky nebo pokud se plánuje silná a rychlá redukce, je vhodné použít horní hranici tohoto teplotního rozsahu. Pro menší úseky nebo lehčí redukce je vhodnější spodní hranice rozsahu. NE kovat P20 níže 815 °C (1500 °F).
Po kování se ocel pomalu ochladzuje uvnitř pece nebo se zahrabe v tepelně izolačních médiích, jako je vápno, slída nebo křemelina.
5. Technický list oceli P20
Experimentální podmínky: Uhlík: 0,301 TP3T Mangan: 0,751 TP3T Křemík: 0,501 TP3T Chrom: 1,651 TP3T Molybden: 0,401 TP3T
Referenční tvrdost po kalení a popouštění
| Teplota temperování | Tvrdost (Rockwell C) |
| Jako uhašený | 51 HRC |
| 205 °C / 400 °F | 49 HRC |
| 315 °C / 600 °F | 47 HRC |
| 425 °C / 800 °F | 44 HRC |
| 540 °C / 1000 °F | 39 HRC |
| 595 °C / 1100 °F | 33 HRC |
| 650 °C / 1200 °F | 26 HRC |
| 675 °C / 1250 °F | 21 HRC |
Referenční tvrdost po cementaci a popouštění
| Teplota temperování | Tvrdost pouzdra (Rc) | Tvrdost jádra (Rc) |
| 315 °C / 600 °F | 58 HRC | 47 HRC |
| 354 °C / 650 °F | 57 HRC | 46 HRC |
| 370 °C / 700 °F | 56 HRC | 45 HRC |
| 400 °C / 750 °F | 55 HRC | 44 HRC |
| 425 °C / 800 °F | 54 HRC | 43 HRC |
| 480 °C / 900 °F | 52 HRC | 40 HRC |
| Doba cementace | Průměrná hloubka případu |
| 4 hodiny | 0,76 mm / 0,030″ |
| 8 hodin | 1,07 mm / 0,042″ |
| 12 hodin | 1,40 mm / 0,055″ |
| 16 hodin | 1,57 mm / 0,062 palce |
6. Dodávací formuláře a rozměry
Nástrojová ocel P20, kterou dodáváme, je k dispozici v různých tvarech, včetně kulatých tyčí, plechů, bram, plochých tyčí, čtvercových tyčí a bloků. Rozměry ploché tyče se pohybují v rozmezí: šířka 20–600 mm × tloušťka 20–400 mm × délka 1 000–5 500 mm. Rozměry kulaté tyče se pohybují v rozmezí průměru 20–400 mm × délka 1 000–5 500 mm. Rozměry bloku se získají řezáním ploché tyče.
Testování UT: září 1921-84 D/d, E/e.
Povrchová úprava: původní černá, loupaná, obráběná/soustružená, leštěná, broušená nebo frézovaná povrchová úprava.
Stav zásob: Neudržujeme skladové zásoby. Výrobu zajišťujeme na základě objednávek zákazníků.
Dodací lhůta: Materiály pro elektrické obloukové pece (EAF) jsou 30–45 dní.
FAQ
Nástrojová ocel P20 je všestranná, nízkolegovaná nástrojová ocel známá pro svou dobrou houževnatost při středních úrovních pevnosti, vynikající rozměrovou stabilitu během tepelného zpracování a dobrou leštitelnost. Obvykle se prodává v předkaleném stavu.
Mezi klíčové vlastnosti oceli P20 patří vynikající rozměrová stabilita během tepelného zpracování, dobrá leštitelnost a dobrá houževnatost při středních úrovních pevnosti. Má hustotu 0,284 lb/in³ (7861 kg/m³) a obrobitelnost 60-65% uhlíkové oceli 1%.
Ocel P20 se obvykle dodává s tvrdostí podle Brinella (HBW) přibližně 300, což zhruba odpovídá 30 Rockwell C (HRC). Lze ji popouštět pro dosažení tvrdosti podle Rockwella C mezi 28 a 37. Více informací o této otázce naleznete v článku Tvrdost oceli P20.
Ano, ocel P20 se obvykle dodává v předkaleném stavu s tvrdostí přibližně 300 HBW. To umožňuje přímé použití při výrobě forem bez dalšího kalení nebo tepelného zpracování, což zkracuje dobu provozu a zvyšuje účinnost.
Ocel pro vstřikování plastů P20 se hojně používá pro výrobu dutin a nástrojů pro vstřikování plastů a pro tlakové lití zinku. Je také ideální pro velké plastové formy. Mezi další aplikace patří držáky forem, podpěry, výztuhy, nástroje pro hydroformování a různé součásti v automobilovém průmyslu, strojírenství a výrobě nástrojů (např. razníky, frézy, soustružnické nástroje).
U předkalené oceli P20 (1.2311) může životnost formy dosáhnout 500 000 “režimových časů” (výstřelů). Někteří dodavatelé garantují 100 000 výstřelů a je známo, že formy P20 dokáží vyrobit tisíce dílů.
Ano, ocel P20 je známá svou dobrou leštitelností. Je schopna dosáhnout dobrého leštěného povrchu, což je klíčové pro aplikace ve formách.
Ano, nástrojové oceli P20 lze nitridovat nebo cementovat. Cementace nebo nitridace je možností pro dosažení maximální povrchové tvrdosti u aplikací, jako jsou například plastové formy pro lisování.
Nástrojové oceli P20 se obvykle používají pro nízkoteplotní aplikace, včetně vstřikovacích forem. V oblasti tlakových licích forem však vynikající tepelná vodivost a koeficient tepelné roztažnosti oceli P20 umožňují odolávat vlivu vysokého tlaku a vysoké teploty při výrobě forem, což zajišťuje přesnost a kvalitu.
Ocel P20 nabízí vynikající rozměrovou stabilitu během tepelného zpracování a dobrou leštitelnost, což ji činí ideální pro aplikace ve formách. Naproti tomu ocel 4140 je známá svou pevností a odolností proti nárazu. Zatímco ocel 4140 se obecně používá pro vysoce namáhané díly, jako jsou hřídele a ozubená kola, někdy může v některých aplikacích ve formárenství nahradit ocelový plech P20.
P20 je obecně považován za lepší než S50C pro ocel pro formy. Pro prototypování forem, které potřebují pouze tisíce kusů, je S50C přijatelná, ale pro více než 10 000 kusů je vhodnější P20. P20 nabízí lepší obrobitelnost a zrcadlový brousicí výkon a je častěji doporučován pro plastové formy ve srovnání s S50C, který má nízkou plasticitu za studena a špatné svařovací vlastnosti.
Ano, ocel P20 je obecně dražší než ocel 4140. To je přičítáno jejím specializovaným aplikacím a chemickému složení.
Ano, ocel 4140 lze použít pro některé aplikace v oblasti forem, zejména pro ty, které vyžadují vysokou pevnost a odolnost proti opotřebení. Nicméně ocel P20 se pro formy častěji volí kvůli své vynikající rozměrové stabilitě při tepelném zpracování.
Kromě standardní oceli AISI P20 je známá pod mezinárodními ekvivalenty, jako je DIN 1.2311 a GB/T 3Cr2Mo. Existují také varianty jako P20+Ni (1.2738), která má přidaný nikl pro konzistentní tvrdost ve větších průřezech a snadno se leští, a P20+S (1.2312), která má vyšší obsah síry pro lepší obrobitelnost, ale je méně vhodná pro leštění.
V USA ocel P20 obecně splňuje normu ASTM A681. V Evropě je uznávána normou DIN EN ISO 4957 (např. 1.2311 a 1.2312) a v Číně je ekvivalentní jakost 3Cr2Mo podle normy GB/T 1299.
Ocel P20 má obrobitelnost 60-65% ve srovnání s uhlíkovou ocelí 1%. Je známá svým vynikajícím řezným výkonem a celkově dobrou obrobitelností.
Ano, nástrojová ocel P20 má dobrou svařitelnost.
Pokud hledáte materiály podobné oceli P20, najdete především řadu modifikovaných ocelí P20, jako například DIN 1.2738, 1.2311, 1.2312 a různé značkové verze, které staví na jejích vlastnostech, a také další nástrojové oceli a nerezové oceli, jako například H13(Ocel H13 vs. ocel P20), Strana 21, A2, D2a 420, které slouží podobným účelům při výrobě forem, ale nabízejí odlišnou rovnováhu vlastností, jako je odolnost proti opotřebení, houževnatost nebo odolnost proti korozi.
Ano, ocel P20 je svařitelná, zejména pro opravy a výrobu, ačkoli se pro zajištění dobrých výsledků doporučují specifická opatření a techniky. Více informací o této otázce naleznete v článku Je ocel P20 svařitelná?
Ne, nejsou si podobné v základním designu, typickém zpracování a zamýšleném použití. Více informací o této otázce naleznete v Ocel P20 vs 4140.
Ocel P20 není ocel s vysokým obsahem uhlíku. Její obsah uhlíku se obecně pohybuje v rozmezí ocelí se středním obsahem uhlíku.
Odlehčení pnutí u oceli P20 se obvykle doporučuje při teplotách mezi 705 a 730 °C (1300 a 1350 °F).
- ASM International. (2000). Příručka ASM, svazek 8: Mechanické testování a hodnoceníASM International. ↩︎
- Roberts, G., Krauss, G. a Kennedy, R. (1998). Nástrojové oceli: 5. vydáníASM International. ↩︎
Hledáte vysoce výkonnou nástrojovou ocel P20?
Spolupracujte se společností Aobo Steel, vašimi důvěryhodnými odborníky s více než 20 lety zkušeností v kování vysoce kvalitních nástrojových ocelí. Nabízíme špičková řešení P20, přesně přizpůsobená vašim výrobním potřebám a zvyšujícím vaši provozní efektivitu.
Ať už potřebujete standardní P20 nebo zakázkovou specifikaci, naši specialisté jsou připraveni vám pomoci s výběrem materiálu a poskytnout vám konkurenceschopnou a nezávaznou cenovou nabídku.
Jste připraveni začít? Vyplňte prosím níže uvedený formulář a spojte se s námi!