Stal nierdzewna 2H13 1.4021
2H13 to chromowa stal nierdzewna martenzytyczna, stosowana przede wszystkim do wykonywania elementów wymagających połączenia podwyższonej twardości, wytrzymałości mechanicznej, odporności na zużycie oraz odporności na korozję. Stal ta może być poddawana hartowaniu i odpuszczaniu, dzięki czemu jej właściwości mechaniczne można dostosować do konkretnego zastosowania. W stanie zahartowanym charakteryzuje się wysoką twardością i wytrzymałością, natomiast odpuszczanie pozwala zmniejszyć kruchość i naprężenia powstałe podczas hartowania. Właściwości korozyjne 2H13 są dobre w środowiskach o umiarkowanej agresywności, jednak są niższe niż w przypadku chromowo-niklowych stali austenitycznych, takich jak 1.4301 (304) czy 1.4401 (316). Stal 2H13 jest szczególnie przydatna do produkcji elementów maszyn pracujących w warunkach podwyższonego obciążenia, gdzie oprócz odporności korozyjnej istotna jest wysoka twardość i odporność na zużycie.
Oznaczenia
Ta sama stal pod nazwami, których używa się w różnych normach i krajach. Wpisanie dowolnej z nich w wyszukiwarce prowadzi na tę stronę.
| System | Oznaczenie |
|---|---|
| Werkstoff-NrNumer materiałowy — tak stal opisują huty i dostawcy w Europie. | 1.4021 |
| ENOznaczenie normy europejskiej, budowane ze składu chemicznego. | X20Cr13 |
| DINStarsze oznaczenie niemieckie, wciąż spotykane w dokumentacji. | X20Cr13 |
| PNOznaczenie polskie — to zwykle jest na rysunku i w rozmowie na hali. | 2H13 |
| AISIOznaczenie amerykańskie, częste w katalogach narzędzi i literaturze. | 420 |
| Nazwa handlowaJak stal nazywa się w praktyce warsztatowej i w sklepie. | 2H13 |
Właściwości
| Właściwość | Symbol | Wartość | Źródło |
|---|---|---|---|
| Gęstość | ρ | 7700 kg/m³ | 10088 |
| Granica plastyczności | Re | 450 MPa | 10088 |
| Wytrzymałość na rozciąganie | Rm | 700–1000 MPa | 10088 |
| Moduł Younga | E | 200–215 GPa | 10088 |
| Liczba Poissona | ν | 0,3 | 10088 |
| Twardość Brinella | HB | 220–310 HB | 10088 |
| Rozszerzalność cieplna | α | 10,5–12 10⁻⁶/K | 10088 |
| Przewodność cieplna | λ | 30 W/(m·K) | 10088 |
| Ciepło właściwe | c | 460 J/(kg·K) | 10088 |
| Temperatura topnienia | Tm | 1460–1510 °C | 10088 |
| Rezystywność | ϱ | 0,6 µΩ·m | 10088 |
Wartości nominalne z podanych norm. Do obliczeń wytrzymałościowych używaj atestu materiałowego od dostawcy.
Skład chemiczny
Zakresy dopuszczone przez normę, w procentach masowych. Rzeczywisty skład wytopu podaje atest hutniczy.
- Pierwiastek — Zawartość
- C
- 0,16–0,25 %
- Cr
- 12,00–14,00 %
- Mn
- maks. 1,50 %
- Si
- maks. 1,00 %
- P
- maks. 0,04 %
- S
- maks. 0,03 %
- Ni
- maks. 0,75 %
- Fe
- 83,18–87,84 %
Obróbka cieplna
Temperatury podane w stopniach Celsjusza. Ośrodek chłodzący i twardość po zabiegu tak, jak podaje karta materiałowa. Ten sam zabieg może wystąpić kilka razy — np. hartowanie w wodzie i w oleju dają różną twardość.
| Zabieg | Temperatura | Ośrodek | Twardość |
|---|---|---|---|
| WalcowanieZakres temperatur walcowania na gorąco. Poniżej dolnej granicy stal przestaje płynąć i zaczyna pękać. | 800–1100 °C | powolne chłodzenie najlepiej w piecu | — |
| KucieZakres temperatur kucia — zwykle najszerszy z wszystkich. Kucie poniżej dolnej granicy rozrywa materiał, powyżej górnej przepala go. | 800–1100 °C | powolne chłodzenie | — |
| Wyżarzanie zmiękczająceStan dostawy i stan, w którym stal się obrabia. Twardość podana jako górna granica. | 730–810 °C | powietrze / piec | maks. 230 HB |
| Wyżarzanie odprężającePo obróbce zgrubnej, przed wykańczającą — zdejmuje naprężenia, które inaczej wyjdą przy hartowaniu. | 600–650 °C | powietrze / piec | — |
| HartowanieTemperatura austenityzowania i ośrodek chłodzący. | 950–1050 °C | olej / powietrze | 46–50 HRC |
| Odpuszczanie niskieOkoło 150–250 °C. Zdejmuje naprężenia hartownicze i kruchość, zostawiając twardość prawie nietkniętą — stan narzędzi skrawających. | 150–300 °C | powietrze | 40–48 HRC |
| Odpuszczanie wysokieOkoło 500–650 °C. Oddaje twardość za udarność — ulepszanie cieplne części maszyn, nie narzędzi skrawających. | 600–750 °C | powietrze | 25–35 HRC |
| Twardość roboczaTwardość gotowego narzędzia — to ona decyduje, jak długo trzyma krawędź. | — | — | 25–48 HRC |
Wartości nominalne z podanych norm. Do obliczeń wytrzymałościowych używaj atestu materiałowego od dostawcy.
Kalkulatory dla tego materiału
Gęstość tego materiału zostanie wczytana automatycznie po przejściu do kalkulatora.
Zastosowania
Elementy maszyn i napędów
wały,wałki,osie,wrzeciona,sworznie,trzpienie,elementy mechanizmów
Elementy złączne
śruby,nakrętki,elementy złączne pracujące w umiarkowanie korozyjnym środowisku
Elementy pomp i armatury
elementy pomp,trzpienie zaworów,elementy armatury przemysłowej,części pracujące pod ciśnieniem
Narzędzia i elementy robocze
noże,ostrza,elementy tnące,narzędzia wymagające odporności na zużycie,elementy sprężyste
Przemysł motoryzacyjny
elementy układów mechanicznych,wały i trzpienie,części odporne na zużycie,elementy pracujące w umiarkowanie korozyjnym środowisku
Przemysł energetyczny
elementy armatury,części urządzeń energetycznych,elementy instalacji pracujące w podwyższonej temperaturze
Przemysł spożywczy i medyczny
noże i ostrza,elementy urządzeń,części wymagające połączenia odporności na korozję i wysokiej twardości
Elementy odporne na zużycie
sworznie,rolki,tuleje,elementy ślizgowe,części maszyn wymagające podwyższonej twardości
Spawalność
2H13 jest stalą nierdzewną martenzytyczną. Podczas spawania w strefie wpływu ciepła może powstawać twardy martenzyt, co zwiększa ryzyko pęknięć i obniżenia ciągliwości. Spawanie jest możliwe metodami TIG, MIG/MAG oraz MMA, jednak wymaga odpowiedniej kontroli temperatury.
Zalecane jest:
podgrzanie materiału do około 200–300°C, utrzymywanie odpowiedniej temperatury międzyściegowej, unikanie gwałtownego chłodzenia, po spawaniu – w zależności od zastosowania – odpuszczanie około 650°C w celu zmniejszenia naprężeń i poprawy ciągliwości.
Obróbka cieplna
2H13 można skutecznie hartować i odpuszczać. Hartowanie prowadzi do powstania struktury martenzytycznej i znacznego zwiększenia twardości. Temperatura hartowania wynosi około 950–1050°C, a chłodzenie może odbywać się w oleju lub powietrzu. Właściwa temperatura odpuszczania zależy od wymaganej wytrzymałości i twardości.
Obróbka plastyczna
2H13 nadaje się do obróbki plastycznej na gorąco. Kucie i walcowanie należy prowadzić w zakresie około 1100–800°C. Po zakończeniu obróbki zalecane jest powolne chłodzenie, aby ograniczyć naprężenia i ryzyko powstawania niekorzystnej struktury.
W stanie zmiękczonym możliwe są również ograniczone operacje formowania na zimno. Po zahartowaniu materiał staje się twardy i kruchy, dlatego jego intensywne odkształcanie plastyczne jest niewskazane.
Obróbka skrawaniem
W stanie wyżarzonym 2H13 można obrabiać przez:
toczenie, frezowanie, wiercenie, rozwiercanie, gwintowanie, szlifowanie.
Skrawalność jest porównywalna z innymi martenzytycznymi stalami nierdzewnymi. Materiał po hartowaniu, ze względu na wysoką twardość, staje się znacznie trudniejszy w obróbce. W takim stanie preferowane jest szlifowanie, a przy odpowiednio wysokiej twardości również narzędzia z materiałów supertwardych.