Stal

Stal to kręgosłup części obrabianych. Ale „stal” nic nie znaczy bez gatunku — 1045 i D2 zachowują się zupełnie inaczej. T

Jakiej stali potrzebujesz?

Zacznij tutaj. Twoja odpowiedź determinuje koszt materiału, czas obróbki i czy wymagana jest obróbka cieplna.

Twoja sytuacja	Użyj tej	Dlaczego
Ogólne wały, sworznie, wsporniki	1045	Najtańsza stal węglowa. Wystarczająca dla większości części nekrytycznych. H&T do 25–35 HRC.
Koła zębate, osie, części wysokonośne	4140	Konny stal stopowa. Dobre hartowanie przezgrzejne, przyzwoita obrabialność. H&T do 28–38 HRC.
Części konstrukcyjne wysokiej wytrzymałości	4340	Lepsza hartowność niż 4140. Stosowana gdy 4140 nie osiąga wymaganej twardości rdzenia. 40–50 HRC.
Narzędzia skrawające, stemple, matryce	D2	Stal narzędziowa wysokowęglowa wysokochromowa. 58–62 HRC. Odporna na zużycie ale krucha.
Formy odlewnicze, matryce kucia	H13	Stal narzędziowa do pracy na gorąco. Zachowuje twardość w 500°C+. 44–52 HRC.
Odporność na korozję + twardość	420 SN	Stal nierdzewna z przyzwoitą hartownością. 40–50 HRC. Instrumenty chirurgiczne, wały pomp.
Zespoły spawane	1045lub4140	Wymagane podgrzanie dla 4140 (200°C+). D2 i H13 nie nadają się do spawania.
Priorytet budżetowy	1045	Najtańsza stal. Najszybsza obróbka. Najszersza dostępność.

Dane stali w skrócie

Właściwość	1045	4140	4340	D2	H13	420 SN
Kategoria	Węglowa	Stop	Stopowa (NiCrMo)	Narzędziowa (wysoki Cr)	Do pracy na gorąco	Martenzytyczna SN
Rozciąganie (MPa)	585 (wyżarzona)	655 (wyżarzona)	745 (wyżarzona)	—	—	655 (wyżarzona)
Hartowność	Niska	Średnia	Wysoka	Bardzo wysoka	Wysoka	Średnia
Maks. HRC (H&T)	35	38 (o: olej)	50 (o: olej)	62 (o: olej/powietrze)	52 (o: powietrze)	50 (o: powietrze/olej)
Ośrodek hartowania	Woda	Olej	Olej	Olej / Powietrze	Powietrze	Powietrze / Olej
Obrabialność	Dobra	Dobra	Dostateczna	Słaba (przed HT)	Dostateczna	Dostateczna
Spawalna	Tak	Podgrzanie wym.	Podgrzanie wym.	Nie	Nie	Podgrzanie wym.
Gęstość (g/cm³)	7.85	7.85	7.85	7.70	7.80	7.80
Koszt względny	1.0x	1.3–1.8x	1.5–2.0x	3–5x	3–5x	2–3x

Wyniki obróbki cieplnej

Stal bez obróbki cieplnej to po prostu... stal. Większość obrabianych części wymaga jakiejś formy H&T. Tabela poniżej pokazuje co

Stal	Hartowanie	Odpuszczanie (°C)	Wynik (HRC)	Wynik (HB)	Zastosowanie
1045	Woda	400–550	25–35	255–320	Wały, sworznie, wsporniki
4140	Olej	400–600	28–38	270–350	Koła zębate, osie, sprzęgła
4340	Olej	200–430	40–50	380–480	Śruby wysokowytrzymałe, wały
D2	Olej / Powietrze	200–300	58–62	—	Narzędzia skrawające, matryce do formowania
H13	Powietrze	500–600	44–52	—	Formy ciśnieniowe, kucie na gorąco
420 SN	Powietrze / Olej	200–400	40–50	—	Narzędzia chirurgiczne, trzpienie zaworów

Pułapka hartowności 1045 hartuje się w wodzie, ale osiąga przezgrzanie tylko na małych przekrojach (<20mm). For thicker parts, the core stays soft. If you need 35 HRC through a 50mm shaft, you need 4140 (oil quench), not 1045. This is the most common steel selection error.

4140 vs 4340 — Kiedy ulepszyć

4140 obsługuje 80% zastosowań stali stopowych. Ale 4340 zawiera nikiel, który daje głębszą hartowność i lepszą ciągliwość

Wymaganie	Wybierz	Powód
Ogólne koło zębate/wał (większość przypadków)	4140	Tańsze, wystarczające, szeroko dostępne
Large cross-section (>50mm) wymagające wysokiej twardości rdzenia	4340	Nikiel daje głębszą hartowność
Odporność na uderzenia przy 45+ HRC	4340	Zdolność plastyczna rowka znacząco lepsza
Wrażliwość na koszty	4140	20–30% taniej niż 4340

Stal narzędziowa: D2 vs H13

D2 i H13 są obie drogie, obie odporne na zużycie, ale używane do zupełnie różnych zastosowań.

Właściwość	D2	H13
Typ	Stal narzędziowa do pracy na zimno	Stal narzędziowa do pracy na gorąco
Twardość	58–62 HRC	44–52 HRC
Odporność na zużycie	Doskonała (wysoki Cr)	Dobra
Ciągliwość	Niska (krucha)	Dobra
Twardość na gorąco	Poor (softens >300°C)	Doskonała (utrzymuje do 500°C+)
Obrabialność (wyżarzona)	Słaba (ścierne węgliki)	Dostateczna
Zastosowanie	Matryce wykrawające, stemple, noże tnące	Formy ciśnieniowe, matryce kucia, wytłaczanie

Nie używaj D2 do części obciążonych udarowo Przy 60 HRC, D2 jest twarda ale krucha. Pod obciążeniem udarowym odłupuje się i pęka. Jeśli Twoje narzędzie będzie narażone na wstrząsy, użyj A2

Wskazówki procurement

Wskazówka	Szczegóły
Określ stan	„4140” jest niekompletne. Powiedz „4140 wyżarzona” (do obróbki potem H&T) lub „4140 Q&T do 30–35 HRC” (wstępnie obrobiona). Pre-t
Poproś o MTR	Raport testu materiałowego dla części krytycznych. Zweryfikuj chemię zgodną ze specyfikacją.
Chińska stal krajowa	Krajowa 4140 jest zwykle dobrej jakości (odpowiednik 45CrMo4). D2 i H13 różnią się jakością — zweryfikuj z dostawcą. Do to
Wstępnie obrobiona vs wstępnie hartowana	Zamów wyżarzoną jeśli musisz najpierw obrabiać, potem H&T. Zamów wstępnie hartowaną jeśli wymiary są proste i potrzebujesz szlif
Dostępność rozmiarów	1045 i 4140 dostępne w każdym rozmiarze. D2 i H13 często ograniczone do standardowych płyt/prętów. Zaplanuj dodatkowy czas dla nie

Częste błędy

Błąd	Co się dzieje	Właściwe podejście
Określanie 1045 dla grubych części wymagających przezgrzania	Rdzeń pozostaje miękki, część zawodzi w eksploatacji	Use 4140 or 4340 for cross-sections >20mm
Określanie 60 HRC na 4140	Nie można tego konsekwentnie osiągnąć — maksimum to ~38 HRC	Dla 60 HRC potrzebujesz D2, nie 4140
Hartowanie D2 w wodzie	Pękanie. D2 musi być hartowana w oleju lub powietrzu.	Stosuj właściwy ośrodek hartowania dla każdego gatunku
Używanie D2 do narzędzi udarowych	Odłupywanie i pękanie pod wstrząsami	Użyj S7 lub A2 do zastosowań udarowych
Spawanie 4140 bez podgrzania	Pęknięcia HAZ ze względu na hartowność	Podgrzej do minimum 200–250°C przed spawaniem
Brak naddatku szlifierskiego po H&T	Odkształcenie hartownicze powoduje wyjście części z tolerancji	Zostaw 0.2–0.5mm naddatek szlifierski na powierzchniach krytycznych
Zamówienie wstępnie hartowanej do złożonej obróbki	Zużycie narzędzia się potroi, czas cyklu się podwoi	Zamów wyżarzoną, obrabiaj, potem H&T