Alles Wissenswerte über den Werkzeugstahl H13

Das AISI-Klassifizierungsschema ordnet warmfeste Chrom-Werkzeugstähle der Gruppe H zu. Diese Stahlreihe umfasst die Bezeichnungen H1 bis H19.

Diese Stähle sind dafür ausgelegt, den Bedingungen von hohem Druck, Hitze und Abrieb standzuhalten, wie sie in verschiedenen Produktionsanlagen auftreten. Solche Prozesse laufen bei extremen Temperaturbereichen ab und umfassen das Scheren, Stanzen oder Umformen von Metallen.

Die ausgewogene Legierungszusammensetzung und die Lufthärtungseigenschaft dieser Stähle können beim Härten nur minimale Verformung verursachen. Die meisten Stähle bestehen aus kohlenstoffarmer Legierungszusammensetzung, sodass Werkzeuge aus diesen Stählen leicht abgekühlt werden können.

Was ist der Werkzeugstahl H13?

Der warmfeste Chromstahl H13 wird üblicherweise für Warm- und Kaltarbeitswerkzeuge eingesetzt. Der Werkzeugstahl H13 wird in Werkzeuganwendungen häufiger verwendet als jeder andere Werkzeugstahl, da er eine hervorragende Kombination aus hoher Zähigkeit und Ermüdungsbeständigkeit bietet.

Am weitesten verbreitet in Kunststoffformen und im Druckguss, ist seine Fähigkeit, schnelles Abkühlen aus hohen Betriebstemperaturen zu überstehen, auch ein Spitzenkriterium für Thermoplastformen.

1. Elektroschlacke-Umschmelzverfahren (ESR)
2. Vakuum-Lichtbogen-Umschmelzverfahren (VAR)

Stahlwerke setzen für hochwertigen Werkzeugstahl üblicherweise Schmelzverfahren wie Ofenverarbeitung, Vakuumreinigung, Vakuumschmelzen, Pulversprühen und Elektroschlacke-Umschmelzen ein, um den Gehalt an schädlichen Elementen wie Sauerstoff, Wasserstoff und Stahleinschlüssen zu reduzieren.

Chemische Zusammensetzung

Hinsichtlich der chemischen Zusammensetzung enthält der Werkzeugstahl H13 Kohlenstoff im Bereich von 0,35–0,45, Chrom von 4,75–5,50, Molybdän von 1,10–1,75, Mangan von 0,20–0,50, Vanadium von 0,80–1,20, Silizium von 0,80–1,20, Phosphor von 0,030 und Schwefel von maximal 0,030. Die Temperaturen für verschiedene Vorgänge wie Glühen liegen bei 1550 bis 1650 °F, für das Härten bei 1825–1900 °F, für das Anlassen bei 1000–1200 °F und für Rockwell C bei 38–53 °F.

Physikalische Eigenschaften

Zu den physikalischen Eigenschaften des Werkzeugstahls H13 gehören seine Dichte und sein Schmelzpunkt. Die Dichte wird bei 20 °C mit 7,80 g/cm3 angegeben, der Schmelzpunkt mit 1427 °C.

Mechanische Eigenschaften

Der Werkzeugstahl H13 zeigt hinsichtlich seiner mechanischen Eigenschaften ein Verhalten, das mit der Wärmebehandlung variiert. Der Werkzeugstahl H13 weist bei 20 °C eine Querschnittsverringerung von 50 % und einen Elastizitätsmodul von 215 GPa auf. Die Bereiche für die Zugfestigkeit in Bezug auf Höchst- und Streckgrenze variieren mit 1000–1380 MPa bzw. 1200–1590 MPa. Der Wert der Poissonzahl wird im Bereich von 0,27–0,30 angegeben.

Thermische Eigenschaften

Hinsichtlich der thermischen Eigenschaften wird die Ausdehnung im Temperaturbereich von 20–100 °C mit 10,4 x 10-6/°C angegeben. Der Werkzeugstahl H13 hat bei 215 °C eine Wärmeleitfähigkeit von 28,6 W/mK.

Vorteile des Werkzeugstahls H13

Der Werkzeugstahl H13 übertrifft Stahllegierungen wie 4140 in Bezug auf eine bessere Härtbarkeit und die damit verbundenen mechanischen Eigenschaften. Zu den gängigen Vorteilen gehören:

• Hohe Hitzebeständigkeit.
• Hervorragende Thermoschockbeständigkeit.
• Hohe Maßbeständigkeit.
• Hohe Zähigkeit.

Typische Anwendungsbeispiele

Der Werkzeugstahl H13 findet Anwendung in der Extrusion und der Kunststoffformgebung. Das Bauteil umfasst Formen, Trägerplatten, Formhalter, Auskleidungen und Stempel, da es sich um Kupferlegierungen mit hohem Aluminium- und Magnesiumgehalt handelt. Als Werkzeug für die Kunststoffformgebung wird er bei der Verdichtung von Spritzgussformen und Transferformen mit einer HRC von 50–52 eingesetzt. H13 ist ein hervorragender Formenstahl für den Druckguss und wird zudem erfolgreich für Schieber und Kerne in Werkzeugbaugruppen verwendet.

• Auswerferstifte für Spritzgussformen
• Einsätze und Kernstifte für Spritzgussformen
• Formnester für Gussformen
• Schmiede- und Extrusionsformen
• Formnester für Kunststoffformen
• Verschleißteile
• Schrumpfringe (Hartmetallformen)
• Verschleißfeste Teile
• Schussbuchsen für den Druckguss
• Beschnittwerkzeuge

Werkstoffe mit ähnlichen Eigenschaften wie H13-Stahl

Weitere Bezeichnungen, die dem Werkzeugstahl H13 entsprechen, sind:

• AFNOR Z 40 COV 5
• DIN 1.2344
• UNI KU
• JIS SKD61
• SS 2242
• S. BH 13
• ASTM A681
• FED QQ-T-570
• SAE J437
• SAE J438
• SAE J467
• UNS T20813
• AMS 6408

Zusammenfassung

Die Anwendung von Oberflächenbehandlungsverfahren auf H13-Werkzeugstahl ist von großer Bedeutung, um die mechanischen Eigenschaften zu verbessern, insbesondere bei höheren Temperaturen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass eine gute Härte sowie eine Kombination aus Schlag- und Abriebfestigkeit H13-Werkzeugstahl zu einer hervorragenden Wahl für Werkzeuganwendungen machen.

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