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PREMIUM 1.2311 Stahl - 40CrMnMo7

Präzisionsflachstahl mit Bearbeitungsaufmaß [PFS/BA]

- flach -
Toleranzen
Präzisionsrundstahl mit Bearbeitungsaufmaß [PRS/BA]
Ausführung: geschält / überdreht
- rund -
Toleranzen

1.2311 RICHTWERTE

Zusammensetzung – Chemische Analyse:

C Si Mn P S Cr Mo
0,35 - 0,45 0,2 - 0,4 1,3 - 1,6 0,0 - 0,035 0,0 - 0,035 1,8 - 2,1 0,15 - 0,25

Chemische Bezeichnung:
40CrMnMo7

Arbeitshärte:
ca. 32 HRC (Lieferzustand) bis 50 HRC

Lieferzustand:
max. 325 HB

1.2311
PHYSIKALISCHE EIGENSCHAFTEN

Der 1.2311 (40CrMnMo7) wird als vergütetes Material geliefert und kann im Lieferzustand verwendet werden, was z.B. beim Formenbau von Vorteil sein kann. Im Allgemeinen wird Werkzeugstahl 1.2311 hauptsächlich für Kunststoffformen, Druckgussformen und Werkzeuge verwendet. Er eignet sich aber auch für Anwendungen wie Schienen und Schäfte. Die Stahlgüte ist gut schweißbar und kann zu einer hervorragenden Oberfläche poliert werden.

 

Er hat eine hohe Durchhärtbarkeit und eine gleichmäßige Bauteilfestigkeit, was bei der Aufrechterhaltung einer gleichmäßigen Leistung von Werkzeugen und Formen von Vorteil ist. Um eine höhere Härte zu erreichen, kann der 1.2311 weiter gehärtet werden, aber seine Härtbarkeit ist im Vergleich zu anderen Werkzeugstählen begrenzt und er ist nicht für Anwendungen mit hohen Belastungen geeignet. 

• Werkzeugstahl

• Kaltarbeitsstahl

• Kunststoffformenstahl

1.2311 ist kein Edelstahl im klassischen Sinn. Um als Edelstahl eingeordnet zu werden, muss er einen Mindestanteil von 10,5 % Chrom enthalten, dieser Werkstoff hat einen Chromgehalt von 1,8 – 2,1 %.

Der 1.2311 hat einen Massenanteil von 1,8 – 2,1 % und ist daher kein rostfreier Stahl.

 

Eine zusätzliche Oberflächenbehandlung und -pflege, sowie die Aufbewahrung der Teile in einer trockenen Umgebung können die Korrosionsbeständigkeit verlängern, aber ein Anlaufen nicht vollständig aufhalten.

Ja, als eisenhaltiges Metall kann der 1.2311 magnetisiert werden. Schleifen, Fräsen und Erodieren können zum Beispiel auf Maschinen mit magnetischer Haftung durchgeführt werden.

1.2311 lässt sich mit den üblichen Bearbeitungsverfahren leicht kalt bearbeiten.

Der 1.2311 erhält auf einer Skala, auf der 1 niedrig und 6 hoch ist, eine 3 für seine Verschleißbeständigkeit.

1.2311 TECHNISCHE EIGENSCHAFTEN

1.2311 Werkzeugstahl wird in der Regel nicht für die Herstellung von Messern verwendet. Er verfügt zwar über einige Eigenschaften wie Schnitthaltigkeit, Zähigkeit, Korrosionsbeständigkeit oder Härte, aber nicht ausreichend, um Messer damit herzustellen.

Die Arbeitshärte für den 1.2311 liegt bei 32 – 50 HRC.

Die Dichte von Werkzeugstahl 1.2311 liegt bei einer Temperatur von 20 °C bei einem Wert von 7,85 g/cm³.

Der 1.2311 hat bei der Auslieferung eine Zugfestigkeit von ca. 1100 N/mm2. Um diesen Wert zu erreichen, wird ein Zugversuch durchgeführt, der zeigt, wieviel Kraft erforderlich ist, um eine Probe zu strecken oder zu dehnen, bevor sie bricht.

Die Streckgrenze gibt an, wieviel Belastung erforderlich ist, um eine plastische Verformung herbeizuführen und wann der Punkt erreicht ist, an dem das Material nicht mehr in seine ursprüngliche Form zurückkehrt, nachdem die Belastung entfernt wurde. Es bleibt dann entweder in der fehlgeformten Form oder bricht.

 

Die Streckgrenze für diesen Werkzeugstahl liegt zwischen 827 – 862 N/mm2.

Der 1.2311 erhält auf einer Skala, auf der 1 niedrig und 6 hoch ist, eine 3 für seine Verschleißbeständigkeit. 

Die Wärmeleitfähigkeit für Werkstoff 1.2311 liegt bei 32,5 W/(m*K) bei einer Temperatur von 23 °C.

Wärmeleitfähigkeit

Wert W/(m*K)

Bei einer Temperatur von

32,5

 23 °C

32,9

150 °C

31,3

300 °C

30,2

350 °C

29,5

400 °C

27,4

500 °C

Die folgende Tabelle zeigt die Ausdehnung bzw. Kontraktion bei verschiedenen Temperaturen, was für Arbeiten bei hohen Temperaturen, oder bei starken Temperaturschwankungen sehr wichtig sein kann.

Mittlerer Wärmeausdehnungskoeffizient

Wert 10-6m/(m*K)

Bei einer Temperatur von

12,6

20 – 100 °C

13,0

20 – 200 °C

13,5

20 – 300 °C

13,7

20 – 350 °C

13,9

20 – 400 °C

14,1

20 – 450 °C

14,3

20 – 500 °C

Die spezifische Wärmekapazität von 1.2311 liegt bei 0,46 J/kg*K bei Raumtemperatur. Dieser Wert zeigt an, wieviel Wärme benötigt wird, um eine bestimmte Materialmenge um 1 Kelvin zu erwärmen.

Die folgende Tabelle zeigt den spezifischen elektrischen Widerstand von 1.2311. 

Spezifischer elektrischer Widerstand

Wert (Ohm*mm2)/m

Bei einer Temperatur von

0,47

20 °C

Das Spannungs- und Dehnungsmodul, oder das Elastizitätsmodul (Youngscher Modul), für Werkzeugstahl 1.2311 liegt bei 219 N/mm2.

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1.2311 VERFAHREN

Eine Wärmebehandlung für den 1.2311 ist normalerweise nicht erforderlich, da er vorvergütet geliefert wird. Für die Nachhärtung, wenn erforderlich, folgen Sie den nachstehenden Schritten.

Wärmen Sie das Material gleichmäßig auf eine Temperatur von 710 – 740 °C auf und kühlen Sie es dann im Ofen ab.

1.2311 sollte nach der Bearbeitung, und gelegentlich während des Gebrauchs, spannungsarmgeglüht werden. Erhitzen Sie das Werkstück gleichmäßig auf 550 – 600 °C und halten Sie es für 1 Stunde pro 25 mm Dicke, kühlen Sie das Material dann im Ofen ab.

 

Durch den Abbau von Spannungen wird verhindert, dass sich der 1.2311 verformt oder rissig wird, die mechanischen Eigenschaften des Materials werden verbessert und die für Formen wichtige Dimensionsstabilität wird erhöht.

Das Normalisieren verfeinert das Korngefüge und verleiht dem Stahl ein einheitliches Gefüge. Es kann dazu beitragen, die Bearbeitbarkeit zu verbessern und innere Spannungen abzubauen, die z. B. durch eine frühere Wärmebehandlung, Schmieden oder Gießen entstanden sind.

 

Erhitzen Sie das Material gleichmäßig über seine kritische Temperatur und halten Sie es ca. 1 Stunde pro 25 mm Dicke. Nehmen Sie die Teile dann aus dem Ofen und kühlen Sie sie an ruhender Luft ab.

 

Beenden Sie den Prozess mit einer gründlichen Prüfung, um sicherzustellen, dass die Teile das gewünschte Gefüge und die gewünschten Eigenschaften aufweisen.

Unmittelbar nach dem Abschrecken sollten die Werkstücke angelassen werden. Die Anlasstemperatur sollte mindestens 2 Stunden bzw. 1 Stunde pro 25 mm Dicke gehalten werden, dann sollten die Werkstücke an der Luft auf Raumtemperatur abkühlen.

Um Werkstoff 1.2311 (falls erforderlich) erneut zu härten, erhitzen Sie ihn gleichmäßig auf eine Temperatur von 840 – 870 °C, halten Sie es 30 Minuten lang für die ersten 25 mm und je weiterer 25 mm Dicke für 15 Minuten.

Das Material sollte mit einer Temperatur von 180 – 200 °C in den folgenden Medien abgeschreckt werden: 

• Öl

• Salzbad

Dieses Diagramm zeigt Mikro-Veränderungen im Laufe der Zeit bei verschiedenen Temperaturen an. Diese sind bei der Wärmebehandlung wichtig, da sie Aufschluss über die optimalen Bedingungen für Prozesse wie Härten, Glühen und Normalisieren geben.

Dieses Diagramm zeigt die strukturellen Veränderungen auf Mikroebene im Laufe der Zeit bei einer konstanten Temperatur. Es zeigt, bei welcher Temperatur und nach welcher Zeit sich verschiedene Phasen, z. B. Perlit, Martensit oder Bainit, zu bilden beginnen.

1.2311 OBERFLÄCHENBEHANDLUNG

1.1730 OBERFLÄCHEN-
BEHANDLUNG

Nachfolgend finden Sie einige Beispiele für Oberflächenbehandlungen, die an Werkstoff 1.2311 vorgenommen werden können.

Werkzeugstahl 1.2311 kann nitriert werden, um eine harte und abriebfeste Oberfläche bis zu einer Tiefe von 0,40 mm zu erhalten. Beim nitrieren wird dazu Stickstoff in die Oberfläche diffundiert um dieses zu erreichen.

Durch das brünieren von Werkstoff 1.2311 erhalten Werkzeuge und Werkstücke eine schwarze Mischoxidschicht, die ihnen einen gewissen Korrosionsschutz verleiht.

 

Das Brünieren wird aber meist aus ästhetischen Gründen vorgenommen. Es verleiht den Teilen eine blauschwarze Färbung, die die Lichtreflexion auf der Oberfläche verringert.

Durch die Physical Vapor Deposition (PVD, deutsch: physikalische Gasphasenabscheidung) wird ein dünner Film auf die Oberfläche des Materials aufgebracht, der die Verschleißfestigkeit erhöht und die Reibung verringern kann.

1.2311 kann bei Anwendung geeigneter Methoden auf Hochglanz poliert werden. Um einen Orangenhaut-Effekt und Lochfraß zu vermeiden, sollte man darauf achten, dieses Material nicht zu stark zu polieren.

Bei diesem Verfahren wird eine Nickel-Phosphor-Beschichtung durch chemische Reduktion ohne elektrischen Strom auf die Oberfläche des Materials aufgebracht. Diese Methode wird häufig angewandt, wenn Werkteile Vertiefungen oder Bohrungen haben, die mit anderen Methoden der Beschichtung schlecht zu erreichen sind. Die so aufgetragene Nickelschicht ist hart und bietet einen guten Schutz vor Verschleiß.

Die Laser-Oberflächenhärtung (Randschichthärten) kann die Oberfläche lokalisiert härten, ohne die Eigenschaften des restlichen Werkstücks zu beeinträchtigen. Dazu wird ein Hochleistungslaser verwendet, der bestimmte Oberflächenbereiche erhitzt. Danach kühlen diese Bereiche schnell wieder von alleine ab und dadurch wird eine harter Martensit gebildet. An diesen Stellen hat das Werkstück dadurch eine bessere Verschleißbeständigkeit, wohingegen das restliche Material seine Duktilität behält.

 

Durch die punktuelle und oberflächliche Erhitzung ist ein Abschrecken nicht notwendig, was einen Härteverzug vermeiden kann und ein Nacharbeiten in der Regel unnötig macht.

1.2311 BEARBEITUNG

Wenn diese Stahlgüte bei einer Härtetemperatur von 840 °C in Öl abgeschreckt wird, dehnt sich das Material normalerweise um 0,0762 mm/mm aus. Die Maßänderungen während der Wärmebehandlung werden jedoch weitgehend von Größe und Form der Teile beeinflusst. Um Maßänderungen zu minimieren, ist es wichtig, eine gute Vorgehensweise während der Wärmebehandlung einzuhalten.

Werkzeugstahl kann in einem Temperaturbereich von 900 – 1090 °C geschmiedet werden. Das Schmieden unter einer Temperatur von 870 °C sollte vermieden werden und das Material sollte, wenn nötig, wieder auf Schmiedetemperatur gebracht werden.

Der Werkstoff 1.2311 kann mit allen herkömmlichen Methoden geschweißt werden. Erwärmen Sie das Material auf eine Temperatur von 315 – 370 °C. Senken Sie die Schweißtemperatur nicht unter 315 °C. Die Füllstoffe sollten auf die Härte des Grundmetalls abgestimmt sein. Langsam auf 40 – 65 °C abkühlen, dann auf eine Temperatur von 540 °C für eine Stunde pro 25 mm pro Schweißtiefe nachwärmen und 565 °C dabei nicht überschreiten, da dies zu einem Härteverlust führen kann. Wenn möglich, doppelt anlassen.

1.2311
ANWENDUNGS-MÖGLICHKEITEN

1.2311
ANWENDUNGSMÖGLICHKEITEN

Eine weitere Wärmebehandlung des 1.2311 ist nicht vorgesehen, so dass er im Anlieferungszustand und ohne Verzögerungen verwendet werden kann. Da keine weitere Wärmebehandlung erforderlich ist, wird das Risiko einer Verformung während der Behandlung eliminiert und die erforderlichen Eigenschaften, wie hohe Verschleißfestigkeit und Zähigkeit für Formen, Gesenke, Vorrichtungen und Werkzeuge, sind gleichmäßig vorhanden.

• Maschinenbau allgemein

• Vorrichtungen

• Grundplatten

• Aufbauteile

• Formrahmen

• Kunststoffformen

• Kunststoffverarbeitung

• Spritzgießformen

• Druckgießformen

• IHU-Werkzeuge

• Rezipientenmäntel

• Zwischenbüchsen

• Abkantleisten

• Werkzeughalter

• Strangpressen

• Rohrpressen

• Matrizenhalter

• Matrizeneinsätze

1.2311 FAZIT

Als Werkzeugstahl ist der 1.2311 eine zuverlässige und bewährte Wahl, wenn es um Formen, Gesenke und Werkzeuge geht. Er verfügt über ein ausgewogenes Verhältnis von Zerspanbarkeit und Zähigkeit und lässt sich leicht polieren, was sich positiv auf die Oberfläche von Formteilen auswirkt.

• Vergüteter Kaltarbeitsstahl
• Kunststoffformenstahl
• Polierbar, besser als 1.2312
• Ätzbar
• Hohe Durchvergütung
• Gleichmäßige Bauteilfestigeit
• Nitrierbar
• Erodierbar

1.2311 ALTERNATIVEN

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