420 vs 1.2083 vs 1.2316: выбор нержавеющей стали для пресс-форм

Одно семейство, три задачи

Мартенситные нержавеющие стали для пресс-форм — это закаливаемые стали с содержанием хрома 13–17%. Три марки, которые сравнивают чаще всего, различаются намного сильнее, чем предполагает их обозначение «типа 420»:

	AISI 420 (1.4021/1.4028)	1.2083	1.2316
Углерод	~0.2–0.3%	~0.40%	~0.36%
Хром	~13%	~13%	~16%
Молибден	—	—	~1.1%
Типичная рабочая твердость	40–52 HRC, зависит от марки	48–52 HRC	48–52 HRC после закалки или в предварительно закаленном состоянии

420: экономичная марка

Обычная 420 охватывает самый широкий диапазон — от мягкой 1.4021 до более твердых вариантов типа 420J2. Она легко обрабатывается резанием, удовлетворительно закаливается и обеспечивает базовую стойкость к ржавлению для оснований пресс-форм, плит выталкивателей, опорных стоек и формообразующих полостей, где полимер не является коррозионно-активным, а требования к полировке умеренные. Ее предел реален: качество полировки и стойкость к питтинговой коррозии ограничены ее чистотой и уровнем хрома.

1.2083: марка для полировки

1.2083 (X40Cr14, близка к модифицированной AISI 420) — классическая нержавеющая сталь для формообразующих полостей: достаточное содержание углерода для 48–52 HRC, мелкие карбиды, а также хорошая реакция на травление и полировку. Для зеркальных поверхностей, оптических и медицинских изделий следует указывать версию ESR (electro-slag remelted, электрошлаковый переплав). Переплав удаляет сульфидные и оксидные включения, которые в противном случае проявляются в виде пор и следов волочения на полированной полости; материал ESR также меньше подвержен питтингу в эксплуатации, поскольку питтинги обычно начинаются именно на включениях.

1.2316: марка для коррозионной стойкости

При содержании хрома около 16% и наличии молибдена 1.2316 обладает самой высокой коррозионной стойкостью из трех марок — это стандартное решение для PVC и других полимеров, выделяющих галогены, пары хлористого водорода которых разрушают менее стойкие нержавеющие марки. Ее часто поставляют в предварительно закаленном состоянии для крупных пресс-форм, жертвуя небольшой частью пиковой твердости ради полного отсутствия риска термической обработки на больших блоках. Ее зеркальная полируемость хорошая, но в стандартном состоянии (без ESR) обычно на шаг ниже, чем у ESR 1.2083.

Выбор

• Низкая стоимость, неагрессивные полимеры, умеренная отделка → 420.
• Наивысшая полируемость, контакт с медицинскими/оптическими/пищевыми изделиями, влажное хранение → 1.2083, ESR для зеркальной обработки.
• PVC, огнестойкие или иные коррозионно-активные полимеры, крупные предварительно закаленные блоки → 1.2316.

Все три марки по-прежнему требуют разумной практики эксплуатации пресс-форм: коррозия начинается прежде всего в каналах охлаждения и на плоскостях разъема, поэтому водоподготовка и защита при остановке важны не меньше, чем сама марка.

Рабочие замечания

Закаливаемые нержавеющие стали для пресс-форм обычно покупают в отожженном состоянии и закаливают после черновой механической обработки, поскольку деформация при 48–52 HRC мала, но не равна нулю; припуск на финишное шлифование и полировку должен быть запланирован. Два практических предостережения:

• Ремонт: сварной ремонт нержавеющих полостей возможен, но сложен — для предотвращения мягких или склонных к ржавлению участков требуются соответствующие присадочные материалы и полная повторная термическая обработка.
• Азотирование: газовое азотирование нержавеющей полости повышает износостойкость поверхности, но связывает свободный хром и может снизить коррозионную стойкость, ради которой сталь и покупалась; это осознанный компромисс, а не бесплатное улучшение.
• Каналы охлаждения: качество сверления и отделки внутри водяных каналов имеет значение — шероховатые, покрытые окалиной каналы в любой из трех марок являются местом, где обычно начинается коррозионное окрашивание изделий.