Jaka jest różnica pomiędzy stalą P20 i H13?

Wybór właściwego gatunku stali ma kluczowe znaczenie dla wydajności i trwałości narzędzi. Aobo Steel, dzięki naszemu bogatemu doświadczeniu w kuciu stali narzędziowej, często prowadzimy klientów przez różnice między popularnymi gatunkami. Dwa powszechne wybory, szczególnie do zastosowań w formach i matrycach, to P20 i H13. Chociaż oba są końmi roboczymi, mają różne właściwości odpowiednie do różnych zadań. Przyjrzyjmy się kluczowym różnicom technicznym.

Klasyfikacja i podstawowe zastosowanie

• P20: Jest to typowo klasyfikowane jako stal narzędziowa ze stopu średniowęglowego, znana przede wszystkim jako stal formierska. Rozważ ją jako uniwersalny gatunek do formowania tworzyw sztucznych i niektórych zastosowań odlewania ciśnieniowego, szczególnie cynku.
• H13: Gatunek ten zalicza się do kategorii chromu 5% stale narzędziowe do obróbki na gorącoJest również znany ze swoich właściwości zapewniających mu niezwykłą wytrzymałość.

Skład chemiczny: podstawa wydajności

Podstawowe różnice między stopami P20 i H13 wynikają ze składu ich stopów:

• P20: Zawiera zazwyczaj 0,18–0,40% węgla (często około 0,35%), a także krzem, mangan, chrom (0,5–2,00%) i molibden (0,30–0,55%).
• H13: Podczas gdy poziomy węgla mogą się pokrywać (0,30-0,45%), H13 ma znacząco inny pakiet stopowy zdefiniowany przez normy takie jak ASTM A681 lub JIS SKD61. Zawiera znacznie więcej chromu (4,75-5,50%), więcej molibdenu (1,10-1,75%) i kluczowy dodatek wanadu (0,80-1,20%). Ta zawartość wanadu znacząco przyczynia się do jego charakterystyki wydajności.

Zastosowania: Gdzie się wyróżniają

• P20: Szeroko stosowany do form wtryskowych z tworzyw sztucznych, matryc do odlewów cynkowych i bloków uchwytowych. To solidny wybór do produkcji o średniej długości.
• H13: Jako stal do obróbki na gorąco, H13 sprawdza się w środowiskach o wysokiej temperaturze, w których występują cykle termiczne. Obejmuje to formy odlewnicze (szczególnie do aluminium lub innych stopów o wysokiej temperaturze topnienia), matryce do wytłaczania na gorąco, matryce do kucia na gorąco, a także wymagające formy wtryskowe z tworzyw sztucznych, które wymagają wyższej twardości lub lepszego zarządzania termicznego niż P20.

Przetwarzanie i twardość

W jaki sposób dostarczane są te stale i poddany obróbce cieplnej jest zasadniczą różnicą praktyczną:

• P20: Kluczową zaletą jest to, że P20 jest zazwyczaj dostarczany wstępnie utwardzony, o twardości około 28-32 HRC (około 300 HB). Pozwala to producentom form na bezpośrednią obróbkę wnęk i używanie narzędzia bez dalszej obróbki cieplnej w wysokiej temperaturze, minimalizując ryzyko odkształceń. Aby uzyskać wyższą twardość powierzchni i nosić odporność w formach plastikowych, P20 można nawęglania po obróbce. Zazwyczaj jest hartowany w oleju.
• H13: Chociaż czasami jest stosowany wstępnie hartowany, H13 jest często poddawany obróbce cieplnej przez użytkownika w celu uzyskania wyższych poziomów twardości (np. 45-54 HRC lub nawet wyższych dla określonych zastosowań) i wytrzymałości przekraczających 2070 MPa (300 ksi). H13 jest stalą hartowaną na powietrzu, co oznacza, że może hartować się na dużych przekrojach z minimalnym odkształceniem podczas procesu chłodzenia. Jest to również stal hartowana wtórnie, utrzymująca wysoką twardość i wytrzymałość w podwyższonych temperaturach roboczych, znanych jako „twardość czerwona.” Często zaleca się podwójne hartowanie.

Kluczowe cechy wydajnościowe

Porównajmy je bezpośrednio pod względem kluczowych właściwości:

• Odporność na zużycie: H13 charakteryzuje się ogólnie lepszą odpornością na zużycie i ścieranie ze względu na wyższą zawartość wanadu, który tworzy twarde węgliki. P20 ma dobrą odporność na zużycie, co czyni go odpowiednim do wielu form, ale H13 jest lepiej przystosowany do warunków ściernych lub dłuższych przebiegów. Nawęglanie znacznie poprawia zużycie powierzchni P20.
• Wytrzymałość: Obie stale są uważane za wytrzymałe. H13 ogólnie wykazuje doskonałą wytrzymałość na uderzenia i wytrzymałość, które są niezbędne do przeciwstawiania się pęknięciom w wymagających zastosowaniach. P20 oferuje również dobrą wytrzymałość.
• Odporność na hartowanie (twardość czerwona): To jest główny czynnik różnicujący. H13 ma doskonałą odporność na zmiękczanie w wysokich temperaturach, co czyni go idealnym do stosowania w zastosowaniach związanych z pracą na gorąco. Odporność P20 na odpuszczanie jest niższa.
• Stabilność wymiarowa: Hartowanie na powietrzu H13 powoduje bardzo minimalne odkształcenia podczas obróbki cieplnej. P20 (hartowanie w oleju) zapewnia lepszą stabilność niż stale hartowane w wodzie, ale ogólnie mniejszą niż H13.
• Obróbka skrawaniem: P20 jest znany ze swojej doskonałości obrabialność w stanie wstępnie utwardzonym. H13 ma również dobrą obrabialność, gdy jest odpowiednio wyżarzany.
• Możliwość polerowania: Zarówno P20, jak i H13 mogą osiągnąć polerowaną powierzchnię dobrej jakości, co jest niezbędne dla wysokiej jakości form plastikowych. H13 często dobrze poleruje przy wyższych poziomach twardości (powyżej 50 HRC).
• Odporność na działanie ciepła: Kluczowy dla odlewów ciśnieniowych, H13 oferuje dobrą odporność na pękanie zmęczeniowe cieplne, powszechnie znane jako pękanie cieplne. P20 nadaje się do odlewów ciśnieniowych w niższych temperaturach, takich jak cynk, ale H13 jest preferowany do bardziej wymagającej obróbki na gorąco.
• Jakość wewnętrzna: W przypadku dużych lub krytycznych narzędzi wewnętrzna czystość stali jest kluczowa. H13 jest często wytwarzany przy użyciu procesu elektrożużlowego (ESR) lub podobnych procesów, co zapewnia wyższą czystość i jednorodność w porównaniu ze stalami topionymi konwencjonalnie. Zwiększa to wydajność, zwłaszcza odporność na zmęczenie cieplne.

Dokonywanie wyboru

• Wybierz P20 jeśli: Potrzebujesz niedrogiej, łatwo obrabialnej stali do form plastikowych lub odlewów ciśnieniowych w niskiej temperaturze, dostarczanej wstępnie utwardzonej dla wygody, odpowiedniej do przebiegów pośrednich. Nawęglanie jest opcją zwiększającą odporność powierzchni na zużycie.
• Wybierz H13 jeśli: Twoja aplikacja wymaga wysokich temperatur roboczych, doskonałej odporności na zużycie, wysokiej twardości czerwonej, maksymalnej stabilności wymiarowej podczas obróbki cieplnej, odporności na pękanie cieplne lub wysokich poziomów twardości (powyżej 50 HRC) dla wymagających form lub narzędzi do obróbki na gorąco. Wyższa zawartość stopu (Cr, Mo, V) zapewnia lepszą wydajność w tych warunkach, co często uzasadnia użycie czystszych ESR/Oceny VAR dla zastosowań krytycznych.

Zrozumienie tych różnic pomoże Ci wybrać optymalną stal narzędziową do Twoich konkretnych potrzeb. Jeśli masz dalsze pytania lub potrzebujesz konkretnych gatunków, takich jak P20 lub H13, nie wahaj się skontaktować z nami pod adresem sales@aobosteel.com. Mamy doświadczenie, które pomoże Ci dokonać właściwego wyboru.