Stal narzędziowa do pracy na gorąco TGE 13 HAKE ESR (EN ISO X40CrMoV5-1, Werkstoff 1.2344 ESR, AISI H13 ESR, PN WCLV Peż*)
* historyczne oznaczenie PN stosowane dla grupy stali X40CrMoV5-1 / H13
Opis ogólny – charakterystyka stali TGE 13 HAKE ESR
TGE 13 HAKE ESR to stal narzędziowa do pracy na gorąco wg EN ISO X40CrMoV5-1 (Werkstoff 1.2344), wytwarzana przez TG Steels w technologii ESR – przetop elektrożużlowy. Gatunek ten należy do klasy 5-% chromowych stali H13, przeznaczonych do zastosowań wymagających jednocześnie wysokiej wytrzymałości na gorąco, odporności na zużycie cieplne, stabilności strukturalnej oraz bardzo dobrej polerowalności.
W porównaniu z wariantami konwencjonalnymi (bez ESR), TGE 13 HAKE ESR charakteryzuje się podwyższoną czystością metalurgiczną, jednorodną mikrostrukturą i ograniczoną segregacją węglików, co bezpośrednio przekłada się na stabilność wymiarową narzędzi, jakość powierzchni oraz powtarzalność procesu obróbki cieplnej.
ESR – przetop elektrożużlowy w stali TGE 13 HAKE ESR
ESR (Electroslag Remelting) to wtórny proces metalurgiczny zastosowany w stali TGE 13 HAKE ESR (EN ISO X40CrMoV5-1, Werkstoff 1.2344 ESR, AISI H13 ESR, PN WCLV), polegający na ponownym przetopie stali w ciekłym żużlu przewodzącym prąd elektryczny.
Co oznacza ESR w stali TGE 13 HAKE ESR
- stal jest przetapiana wtórnie, a nie tylko rafinowana,
- metal krzepnie kierunkowo,
- zanieczyszczenia niemetaliczne są wiązane w żużlu,
- ograniczona jest segregacja pierwiastków stopowych.
Oznaczenia i odpowiedniki stali TGE 13 HAKE ESR
| System / norma | Oznaczenie |
|---|---|
| Nazwa handlowa TG Steels | TGE13 HAKE ESR |
| EN ISO (EU) | X40CrMoV5-1 |
| Werkstoff (DE) | 1.2344 ESR |
| AISI / ASTM (USA) | H13 ESR |
| PN (historyczna) (PL) | WCLV |
| JIS (PN) | SKD61 |
| GB (CHN) | 4Cr5MoSiV1 |
| BS (UK) | BH13 ESR |
| Inne | NADCA Grade B |
| Inne normy krajowe | odpowiedniki wg EN ISO X40CrMoV5-1 |
Skład chemiczny, typowy dla stali TGE 13 HAKE ESR
| Pierwiastek | Zawartość [%] |
|---|---|
| C | 0,39 |
| Si | 1,00 |
| Mn | 0,37 |
| Cr | 5,15 |
| Mo | 1,30 |
| V | 1,00 |
| P | < 0,020 |
| S | < 0,005 |
Uwaga: wartości podane jako typowe – TDS nie definiuje pełnych zakresów normowych.
Mikrostruktura stali TGE 13 HAKE ESR
Mikrostruktura TGE 13 HAKE ESR jest drobnoziarnista i jednorodna, bez pasmowości oraz bez niepożądanych wydzieleń i orientacji węglików.
Dzięki procesowi ESR stal osiąga bardzo wysoki poziom czystości wg ASTM E45-95 (metoda A), m.in.:
- serie drobne: A0.5 – B0.5 – C0 – D1.5
- serie grube: A0.5 – B0.5 – C0 – D1 (B + C + D ≤ 2.5)
Poziom ten bezpośrednio warunkuje maksymalną polerowalność do Rt ≤ 0,25 µm i stabilność powierzchni roboczych.
Stan dostawy i twardość
Stan dostawy: wyżarzony zmiękczająco
Twardość w stanie dostawy: ≤ 230 HB
Stan ten zapewnia optymalną obrabialność mechaniczną przed dalszą obróbką cieplną.
Właściwości fizyczne stali TGE 13 HAKE ESR
| Temperatura | Gęstość [kg/m³] | Moduł Younga [N/mm²] | Przewodność cieplna [W/m·K] | Rozszerzalność liniowa [10⁻⁶/K] |
|---|---|---|---|---|
| 20 °C | 7800 | 206 000 | 25 | 10,5 |
| 200 °C | 7770 | 200 000 | 26 | 11,4 |
| 400 °C | 7700 | 186 000 | 28 | 11,7 |
| 800 °C | 7540 | 177 000 | 31 | 12,4 |
Obróbka cieplna stali TGE 13 HAKE ESR
Wyżarzanie zmiękczające
- 820–860 °C (1508–1580 °F)
- czas: 1 h + 1 h / 25 mm
- chłodzenie w piecu: 10–20 °C/h
- atmosfera redukująca (ochrona przed odwęglaniem)
Odprężanie
- 600–650 °C (1112–1202 °F), min. 2 h
- powolne chłodzenie w piecu do 450 °C
Podgrzewanie (dwustopniowe)
- 650 °C (1202 °F), 30 s/mm
- 850 °C (1562 °F), 30 s/mm
Austenityzowanie
- 1020–1060 °C (1868–1940 °F)
- czas: ok. 30 min/25 mm po osiągnięciu temperatury powierzchni
- unikać nadmiernego wygrzewania (ryzyko rozrostu ziarna)
Hartowanie
- olej 80 °C
- próżnia > 6 bar
- kąpiel solna 500–550 °C (932–1022 °F)
Preferowane olej lub sól – lepsza udarność.
Odpuszczanie
- obowiązkowo podwójne
- chłodzenie po każdym cyklu poniżej 100 °C
- czas: min. 1 h + 1 h / 25 mm
- twardość robocza: 42–50 HRC
- maksymalna twardość po obróbce cieplnej: do 54 HRC
Sub-zero / kriogenika stali TGE 13 HAKE ESR
Producent podaje dane dotyczące obróbki sub-zero:
- zakres: –70 do –190 °C (–94 do –310 °F)
- czas: 1 h / 25 mm
–70 do –120 °C: pełna transformacja austenitu → martenzyt
–135 do –190 °C: dodatkowo wydzielanie ultradrobnych węglików
Efekt: poprawa stabilności wymiarowej i odporności na zużycie bez pogorszenia udarności.
Zabieg opcjonalny.
Obróbki powierzchniowe stali TGE 13 HAKE ESR
- Azotowanie: ≤20 °C poniżej ostatniego odpuszczania; gazowe 520 °C / 25 h → ~1120 HV1, warstwa dyfuzyjna ~0,2 mm
- PVD / CVD: temperatura procesu ≥30 °C poniżej ostatniego odpuszczania
- Teksturowanie: chemiczne i laserowe – pełna przydatność
Obróbka mechaniczna stali TGE 13 HAKE ESR (wg TDS)
Toczenie
| Rodzaj | Vc [m/min] | f [mm/obr] | ap [mm] |
|---|---|---|---|
| Zgrubnie | 160–180 | 0,30 | 1–2,5 |
| Półwykańczające | 180–200 | 0,25–0,35 | 1–1,5 |
| Wykańczające | 210–280 | 0,05–0,10 | 0,5–1 |
Frezowanie
| Operacja | Vc [m/min] | fz [mm] |
|---|---|---|
| Płytki | 160–180 | 0,05-0,10 |
| Węglik monolityczny | 100–130 | 0,10–0,25 |
Wiercenie
| Ø [mm] | Vc [m/min] | f [mm/obr] |
|---|---|---|
| < 5 | 13–15 | 0,05–0,15 |
| 5–10 | 13–15 | 0,15–0,20 |
| 15–20 | 13–15 | 0,20–0,30 |
Szlifowanie i EDM
- ściernice Al₂O₃, struktury miękkie
- intensywne chłodzenie
- po EDM: odprężanie 25 °C poniżej ostatniego odpuszczania + usunięcie warstwy białej
Typowe zastosowania stali TGE 13 HAKE ESR
- matryce i wkładki do odlewania ciśnieniowego (HPDC)
- tuleje wlewowe, biscuit, runner
- narzędzia do kucia matrycowego
- formy grawitacyjne i niskociśnieniowe
- narzędzia do wytłaczania aluminium
- formy do tworzyw ściernych (GF, wypełniacze mineralne)
FAQ stal TGE 13 HAKE ESR (X40CrMoV5-1 ESR, 1.2344 ESU, H13 ESR, WCLV ESR)
To stal EN ISO X40CrMoV5-1 (1.2344 ESR) produkowana przez TG Steels w technologii ESR.
Tak, odpowiada AISI H13 ESR.
Historyczne oznaczenie PN: WCLV.
Do 54 HRC po obróbce cieplnej.
Tak, szczególnie do stref wtórnych i tulei wlewowych.
Tak, do poziomu Rt ≤ 0,25 µm.
Tak, gazowego, jonowego i solnego.
Tak, przy zachowaniu limitów temperaturowych.
Tak, obligatoryjnie.
Tak, –70 do –190 °C.
Drobna, jednorodna, bez pasmowości węglików.
Tak, klasy hot work.
1020–1060 °C.
Nie jest zalecana, ale możliwa wg TDS (TIG, H13).
Tak, z późniejszym odprężaniem.
Wg JIS jest to SKD61.
Tak, dzięki ESR.
Pod względem czystości i polerowalności – tak.
Tak, wysoka odporność.
Tak, przy materiałach ściernych.
Tak, szczególnie po sub-zero.
Tak, przetop elektrożużlowy.
Tak, to 1.2344 ESR.
Tak, nazwa handlowa TG Steels.
Tak, chemicznego i laserowego.
Tak, niezależnie od normy i kraju.
ESR (Electroslag Remelting) oznacza, że stal TGE 13 HAKE ESR została wtórnie przetopiona w ciekłym żużlu w celu poprawy czystości metalurgicznej i jednorodności struktury.
Nie, proces ESR w stali TGE 13 HAKE ESR nie zmienia nominalnego składu chemicznego gatunku X40CrMoV5-1, lecz redukuje segregację pierwiastków i zanieczyszczeń.
Stal TGE 13 HAKE ESR osiąga czystość wg ASTM E45-95 (metoda A) do poziomu A0.5–B0.5–C0–D1.5, z warunkiem B+C+D ≤ 2.5.
ESR zapewnia drobnoziarnistą, jednorodną mikrostrukturę bez pasmowości i skupisk węglików w całym przekroju stali TGE 13 HAKE ESR.
Dzięki ESR stal TGE 13 HAKE ESR reaguje stabilnie na hartowanie i podwójne odpuszczanie, umożliwiając pracę w zakresie 42–50 HRC i hartowanie do 54 HRC.
Tak, stal TGE 13 HAKE ESR może być poddawana obróbce sub-zero i kriogenicznej w zakresie –70 do –190 °C w celu redukcji austenitu szczątkowego.
ESR w stali TGE 13 HAKE ESR uzasadnia jej stosowanie w narzędziach do HPDC, kucia matrycowego, wytłaczania aluminium oraz w formach wymagających polerowania lustrzanego.
Tak, ESR w stali TGE 13 HAKE ESR umożliwia bezpieczne azotowanie, PVD, CVD oraz teksturowanie bez degradacji struktury materiału
Sekcja kontaktowa – techniczna (IK STAL)
Dane techniczne oraz wiedza ekspercka dotyczące stali TGE 13 HAKE ESR (EN ISO X40CrMoV5-1, WNr 1.2344 ESR, AISI H13 ESR, PN WCLV) — są udostępniane przez IK STAL niezależnie od języka zapytania, kraju pochodzenia użytkownika oraz systemu norm (PN, EN ISO, DIN, AISI lub inne). Informacje obejmują dobór gatunku, parametry obróbki cieplnej oraz technologie obróbek powierzchniowych.
Informacja prawna:
Niniejszy post ma charakter wyłącznie informacyjny i służy celom handlowym i marketingowym. Firma IK Stal nie ponosi odpowiedzialności za jakiekolwiek konsekwencje wynikające z zastosowania zawartych w nim informacji. Użytkownik powinien samodzielnie zweryfikować wszystkie dane i zalecenia zawarte w tym poście, korzystając z fachowych wydawnictw i źródeł branżowych.