H13 vs H11: porównanie stali narzędziowej do pracy na gorąco

Skład chemiczny: różnica jednego pierwiastka

Oba gatunki (EN 1.2343 ≈ H11, EN 1.2344 ≈ H13; JIS SKD6 i SKD61) zawierają około 5% Cr, 1.3% Mo i 0.4% C. Rzeczywista różnica to wanad: H11 zwykle zawiera 0.3–0.6% V, natomiast H13 zawiera 0.8–1.2% V. H13 dopuszcza również nieco wyższą zawartość krzemu w niektórych specyfikacjach.

Co daje wanad

Wanad tworzy twarde, stabilne węgliki odporne na zmiękczanie w temperaturze roboczej. W rezultacie:

• H13 lepiej zachowuje twardość w temperaturach powierzchni matrycy 550–600 °C — lepsza twardość na gorąco, odporność na zmęczenie cieplne (pęknięcia cieplne) oraz odporność na wymywanie w odlewaniu ciśnieniowym.
• H11, o mniejszej zawartości węglików, jest nieco bardziej udarna i mniej podatna na pękanie katastroficzne pod wpływem udarów mechanicznych, a także nieco łatwiejsza w obróbce skrawaniem i polerowaniu.

Obie stale są hartowane na powietrzu, odpuszczane dwukrotnie lub trzykrotnie i powszechnie stosowane przy twardości 44–50 HRC w zależności od zastosowania.

Podział zastosowań

Zastosowanie	Typowy wybór
Formy do odlewania ciśnieniowego aluminium/magnezu	H13 (wymagają tego specyfikacje NADCA)
Matryce i wkładki do wyciskania na gorąco	H13
Matryce do kucia na gorąco narażone na silne udary mechaniczne	Często preferowana H11
Formy do tworzyw sztucznych wymagające wysokiego połysku (np. 1.2343)	Rodzina H11
Noże do cięcia na gorąco, stemple	Dowolna; H11 przy udarach, H13 przy wysokiej temperaturze

Uwagi praktyczne

W odlewaniu ciśnieniowym ekosystem specyfikacji (NADCA #207, H13 o jakości premium przy kontrolowanej czystości i wartościach udarności) istnieje tylko wokół H13, co czyni ją wyborem domyślnym, chyba że dominuje obciążenie udarowe. W Europie para 1.2343/1.2344 kieruje się tą samą logiką. Przy zastępowaniu jednego gatunku drugim należy sprawdzić zakres wanadu na atestacie hutniczym, zamiast ufać samej nazwie gatunku, ponieważ niektóre gatunki regionalne zacierają tę granicę.

Czystość ma większe znaczenie niż oznaczenie

W obrębie każdego gatunku klasa jakości wpływa na trwałość matrycy równie silnie jak sam wybór H11/H13. Materiał z konwencjonalnego wytopu zawiera wtrącenia tlenków i siarczków, które stają się zarodkami pęknięć cieplnych i pęknięć; gatunki premium przetapiane próżniowo lub metodą ESR (klasa, którą NADCA określa dla H13 jako jakość Premium lub Superior) znacząco podnoszą wartości udarności poprzecznej i opóźniają pękanie zmęczeniowe cieplne. W odlewaniu ciśnieniowym określenie H13 o zweryfikowanej jakości premium zwykle wydłuża trwałość bardziej niż rozważanie niewielkich różnic składu chemicznego między tymi gatunkami. I odwrotnie, w przypadku prostych stempli do pracy na gorąco i wkładek kuźniczych o niskim obciążeniu materiał o jakości standardowej dowolnego z gatunków jest uzasadniony ekonomicznie. Specyfikacja zakupu powinna zatem zawsze określać łącznie trzy rzeczy: gatunek, klasę czystości/jakości oraz wymaganą twardość po odpuszczeniu.

Uwaga dotycząca nazw

Specyfikacje funkcjonują pod wieloma oznaczeniami: H11 występuje także jako DIN 1.2343, X37CrMoV5-1, JIS SKD6 i GB 4Cr5MoSiV; H13 jako 1.2344, X40CrMoV5-1, SKD61 i 4Cr5MoSiV1. Przy porównywaniu atestów z różnych regionów należy dopasowywać oznaczenie EN lub UNS wraz z zakresem wanadu i klasą jakości, a nie samą nazwę handlową.