Stal narzędziowa do pracy na gorąco TGE13 ALEXAR (EN ISO X40CrMoV5-1, Werkstoff 1.2344 ESR, AISI H13 mod ESR, PN WCLV)
Opis ogólny – charakterystyka stali TGE13 ALEXAR
TGE13 ALEXAR jest stalą narzędziową do pracy na gorąco klasy 5% Cr, produkowaną przez TG Steels w procesie przetopu elektrożużlowego (ESR). Gatunek ten odpowiada normowo stali EN ISO X40CrMoV5-1, Werkstoff 1.2344 ESR, AISI H13 mod ESR oraz historycznemu oznaczeniu PN WCLV.
Proces ESR zapewnia bardzo wysoki poziom czystości metalurgicznej, jednorodność struktury oraz ograniczenie segregacji, co przekłada się na stabilne własności mechaniczne, dobrą odporność na pękanie cieplne i wysoką powtarzalność zachowania w obróbce cieplnej.
TGE13 ALEXAR jest pozycjonowana jako stal do narzędzi narażonych na jednoczesne oddziaływanie temperatury, obciążeń mechanicznych i zużycia ściernego, w szczególności w odlewnictwie ciśnieniowym aluminium (HPDC) oraz ekstruzji aluminium.
Oznaczenia i odpowiedniki stali TGE13 ALEXAR
| System / norma | Oznaczenie |
|---|---|
| Nazwa handlowa TG Steels | TGE13 ALEXAR |
| EN ISO (EN) | X40CrMoV5-1 |
| Werkstoff (DE) | 1.2344 ESR |
| AISI / ASTM (USA) | H13 mod ESR |
| PN (historyczna) (PL) | WCLV |
| JIS (PN) | SKD61 |
| GB (CHN) | 4Cr5MoSiV1 |
| GOST (RUS) | 4Kh5MF1S |
| Inne | NADCA Grade A |
| Inne normy krajowe | odpowiedniki wg EN ISO X40CrMoV5-1 |
Uwaga: brak oznaczenia AFNOR w TDS – brak danych wg producenta.
Skład chemiczny, typowy dla stali TGE13 ALEXAR
| Pierwiastek | Zawartość [%] |
|---|---|
| C | 0,38 |
| Si | 1,00 |
| Mn | 0,37 |
| Cr | 5,15 |
| Mo | 1,35 |
| V | 1,00 |
| P | < 0,020 |
| S | < 0,005 |
Skład podany jako typowy wg TG Steels; TDS nie podaje zakresów tolerancji normowych.
Mikrostruktura stali TGE13 ALEXAR
Struktura stali TGE13 ALEXAR (X40CrMoV5-1, WCLV) jest drobnoziarnista i jednorodna, bez widocznych pasm segregacyjnych ani wydzieleń węglików.
Czystość metalurgiczna wg ASTM E45 metoda A:
- seria drobna: A1 – B1.5 – C1 – D2
- seria gruba: A0.5 – B1 – C0.5 – D1.5
Dodatkowo:
- segregacja wg NADCA #207-2016: AS1–AS9 (stan wyżarzony)
- jednorodność mikrostruktury wg SEP 1614: SA1–SA4, SB1–SB4
Stan dostawy i twardość stali TGE13 ALEXAR
Stal TGE13 ALEXAR dostarczana jest w stanie wyżarzonym zmiękczająco.
Twardość w stanie dostawy: 170–230 HB.
Zalecany zakres twardości roboczej po obróbce cieplnej: 42–50 HRC.
Maksymalna twardość po hartowaniu i odpuszczaniu: do 54 HRC (wg TDS).
Właściwości fizyczne stali TGE13 ALEXAR
| Temperatura | Gęstość [kg/m³] | Moduł Younga [N/mm²] | Przewodność cieplna [W/m·K] | Rozszerzalność liniowa [10⁻⁶/K] |
|---|---|---|---|---|
| 20 °C (68 °F) | 7800 | 206 000 | 25 | 10,5 |
| 200 °C (392 °F) | 7770 | 200 000 | 26 | 11,4 |
| 400 °C (752 °F) | 7700 | 186 000 | 28 | 11,7 |
| 800 °C (1472 °F) | 7540 | 177 000 | 31 | 12,4 |
Obróbka cieplna stali TGE13 ALEXAR
Podgrzewanie
Zalecane dwustopniowe podgrzewanie:
- 650 °C (1202 °F), czas: 30 s/mm grubości
- 850 °C (1562 °F), czas: 30 s/mm grubości
Austenityzowanie
- Zalecany zakres: 1020–1060 °C (1868–1940 °F)
- Czas: 30 min/25 mm grubości od osiągnięcia temperatury austenityzowania na powierzchni
Zbyt długi czas prowadzi do rozrostu ziarna i spadku udarności.
Hartowanie
Media hartownicze:
- olej 80 °C (176 °F)
- próżnia (ciśnienie > 6 bar)
- kąpiel solna 500–550 °C (932–1022 °F)
Dla uzyskania najlepszej udarności preferowane: olej lub kąpiel solna.
Odpuszczanie
- Podwójne odpuszczanie – obowiązkowe
- Każde odpuszczanie: min. 1 h + 1 h / 25 mm grubości
- Chłodzenie po każdym cyklu: poniżej 100 °C (212 °F)
Ostrzeżenia technologiczne
- Unikać przegrzewania podczas austenityzowania
- Zapewnić równomierne chłodzenie przy szlifowaniu
- Stosować odpuszczanie bezpośrednio po hartowaniu
Sub-zero / kriogenika stali TGE13 ALEXAR
Dla elementów wymagających wysokiej stabilności wymiarowej:
- zakres: –70 do –190 °C (–94 do –310 °F)
- czas: 1 h / 25 mm grubości
Zakres –70 do –120 °C: pełna przemiana austenitu szczątkowego
Zakres –135 do –190 °C: dodatkowo wydzielanie ultradrobnych węglików
Zabieg opcjonalny – TDS nie zaleca go jako obowiązkowego.
Obróbki powierzchniowe stali TGE13 ALEXAR
-
Azotowanie gazowe / jonowe / solne
– temperatura ≤ 20 °C poniżej ostatniego odpuszczania
– przykładowo: 520 °C (968 °F), 25 h → 1120 HV1, warstwa dyfuzyjna ~0,2 mm -
PVD / CVD
– temperatura procesu min. 30 °C niższa od ostatniego odpuszczania
Obróbka mechaniczna stali TGE13 ALEXAR (dane wg TDS)
Toczenie
| Rodzaj | Vc [m/min] | f [mm/obr] | ap [mm] |
|---|---|---|---|
| Węglik – zgrubnie | 130–170 | 0,15–0,30 | 2-3 |
| Węglik – wykańczanie | 170–220 | 0,10–0,15 | 0,5–1,5 |
Frezowanie
| Operacja | Vc [m/min] | fz [mm] | ap mm |
|---|---|---|---|
| Zgrubne | 160–180 | 0,40 | 1–2,5 |
| Półwykańczające | 180–200 | 0,35–0,40 | 1–1,5 |
| Wykańczające (monolit) | 210–280 | 0,05–0,10 | 0,5–1 |
Wiercenie – HSS
| Ø [mm] | Vc [m/min] | f [mm/obr] |
|---|---|---|
| < 5 | 13–15 | 0,05–0,15 |
| 5–10 | 13–15 | 0,15–0,20 |
| 10–15 | 13–15 | 0,20–0,25 |
| 15–20 | 13–15 | 0,25–0,30 |
EDM i szlifowanie
- zalecane niskie natężenie prądu i wysoka częstotliwość
- po EDM: odprężanie 25 °C poniżej ostatniego odpuszczania
- całkowite usunięcie warstwy białej przez polerowanie
Typowe zastosowania stali TGE13 ALEXAR
- formy do HPDC aluminium (korpusy silników, skrzynie biegów)
- narzędzia do ekstruzji aluminium
- wkładki, płyty podporowe, bolstery
- elementy wtórne form HPDC: biscuit, runner, shot sleeve
- narzędzia do kucia matrycowego
- formy do tworzyw z wypełnieniami ściernymi
FAQ – TGE13 ALEXAR (X40CrMoV5-1, 1.2344 ESR, H13 mod ESR, PN WCLV ESR)
TGE13 ALEXAR to stal narzędziowa do pracy na gorąco klasy 5% Cr, produkowana w jakości po przetopie elektrożużlowym (ESR), odpowiadająca 1.2344 ESR i H13 mod ESR.
Tak, TGE13 ALEXAR jest handlową nazwą TG Steels dla gatunku X40CrMoV5-1 w jakości ESR, równoważnego 1.2344 ESR i H13 mod ESR.
ESR oznacza przetop elektrożużlowy, który wg TDS zapewnia bardzo wysoki poziom czystości i jednorodności stali TGE13 ALEXAR.
Proces ESR w TGE13 ALEXAR poprawia czystość wtrąceniową, jednorodność mikrostruktury i sprzyja quasi-izotropowym własnościom materiału.
TDS opisuje stal TGE13 ALEXAR jako „almost isotropic”, co oznacza zbliżone własności w różnych kierunkach materiału.
TGE13 ALEXAR posiada drobną i jednorodną mikrostrukturę bez pasm segregacyjnych i bez wydzieleń węglików.
Czystość stali TGE13 ALEXAR wg ASTM E45 metoda A wynosi maksymalnie A1–B1.5–C1–D2 (serie drobne).
Segregacja wg NADCA #207-2016 dla TGE13 ALEXAR mieści się w klasach AS1–AS9 w stanie wyżarzonym.
TGE13 ALEXAR (X40CrMoV5-1, PN WCLV Peż), jest dostarczana w stanie wyżarzonym o twardości 170–230 HB.
Po obróbce cieplnej stal TGE13 ALEXAR może osiągnąć twardość do ok. 54 HRC.
Zalecana twardość robocza TGE13 ALEXAR wynosi 42–50 HRC.
TGE13 ALEXAR przeznaczona jest do narzędzi do odlewania ciśnieniowego aluminium (HPDC) oraz do ekstruzji aluminium.
Tak, TDS wskazuje TGE13 ALEXAR jako bardzo dobre rozwiązanie dla form do ciśnieniowego odlewania aluminium.
Tak, TGE13 ALEXAR jest rekomendowana do matryc i narzędzi do gorącej ekstruzji profili aluminiowych.
Zalecany zakres austenityzowania TGE13 ALEXAR to 1020–1060°C.
TDS dopuszcza hartowanie w oleju 80°C, w próżni (>6 bar) oraz w kąpieli solnej 500–550°C.
Tak, TDS jednoznacznie wskazuje konieczność podwójnego odpuszczania stali TGE13 ALEXAR.
Podwójne odpuszczanie redukuje austenit szczątkowy i zwiększa stabilność wymiarową narzędzi ze stali TGE13 ALEXAR.
Tak, TDS dopuszcza obróbkę sub-zero w zakresie –70 do –190°C jako zabieg opcjonalny.
Kriogenika w TGE13 ALEXAR prowadzi do pełnej przemiany austenitu i wydzielania ultradrobnych węglików, zwiększając odporność na zużycie.
Nie, wg TDS obróbka sub-zero jest opcjonalna dla standardowych zastosowań.
Tak, TGE13 ALEXAR bardzo dobrze nadaje się do azotowania gazowego, jonowego i w kąpielach solnych.
Temperatura azotowania powinna być maksymalnie o 20°C niższa od temperatury ostatniego odpuszczania TGE13 ALEXAR.
Tak, TGE13 ALEXAR jest odpowiednia pod PVD i CVD przy temperaturze procesu min. 30°C poniżej ostatniego odpuszczania.
Tak, TDS wskazuje bardzo dobrą polerowalność i przydatność do teksturowania powierzchni.
Tak, TGE13 ALEXAR może być obrabiana elektroerozyjnie (EDM) przy niskiej gęstości prądu.
Po EDM zaleca się odprężanie 25°C poniżej ostatniego odpuszczania oraz całkowite usunięcie warstwy białej.
TDS nie zaleca spawania TGE13 ALEXAR, ale dopuszcza je warunkowo przy ściśle określonej procedurze.
TGE13 ALEXAR oferuje wyższą czystość, lepszą jednorodność i quasi-izotropowe własności dzięki procesowi ESR.
Jako stal narzędziową do pracy na gorąco: EN ISO X40CrMoV5-1 (Werkstoff 1.2344 ESR, AISI H13 mod ESR, PN WCLV Peż), przeznaczoną do HPDC i ekstruzji aluminium.
Tak, ESR (Electro-Slag Remelting) to angielski termin, a ESU (Elektroschlacke-Umschmelzen) to termin niemiecki i oznaczają to samo, Przetop Elektrożużlowy.
Sekcja kontaktowa – techniczna (IK STAL)
Dane techniczne oraz wiedza ekspercka dotyczące stali TGE13 ALEXAR (EN ISO X40CrMoV5-1, WNr 1.2344 ESR, AISI H13 mod ESR, PN WCLV Peż) — 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.