Was ist K110-Werkzeugstahl?
K110 ist einhochgekohlter, hochchromlegierter KaltarbeitsstahlWerkzeugstahlmit einem Kohlenstoffgehalt von 1.50%-1.70% und einem Chromgehalt von 11%-13%. Nach dem Härten kann seine Härte erreichenHRC 60-64Es zeichnet sich durch ausgezeichnete Verschleißfestigkeit und gute Dimensionsstabilität aus, mit einer Druckfestigkeit von ca. 2800 MPa. Es ist ideal für die Herstellung von hochbelastbaren, verschleißintensiven Kaltarbeitswerkzeugen wie Kaltschneidstempeln, Kaltstauchwerkzeugen und Ziehwerkzeugen, was es zum bevorzugten Material für Anwendungen macht, die extreme Verschleißfestigkeit erfordern.
Haupteigenschaften von K110-Stahl
- Ultrahohe Härte:Abgeschreckte Härte von 60-64 HRC, überlegen gegenüber D2-Stahl, geeignet für hochverschleißfeste Anwendungen wie hochbelastetes Kaltstanzen und Kaltumformung.
- Hervorragende Verschleißfestigkeit:Hoher Kohlenstoff- und Chromgehalt bilden eine große Anzahl von Karbiden. Die Verschleißfestigkeit ist besser als bei Cr12-Stahl und wird nur von Schnellarbeitsstahl übertroffen, was die Lebensdauer der Form erheblich verlängert.
- Hohe Dimensionsstabilität:Minimale Verformung während der Wärmebehandlung gewährleistet die Präzision der Form, geeignet für Präzisionsstanzwerkzeuge und Ziehwerkzeuge.
- Hohe Druckfestigkeit:Die Druckfestigkeit beträgt ca. 2800 MPa, die Biegefestigkeit ca. 2200 MPa, wodurch es extremen Belastungen standhält.
- Moderate Zähigkeit:Die Schlagzähigkeit $\alpha_k$ beträgt etwa 12-15 J/cm² und behält eine hohe Härte bei, während das Risiko eines Sprödbruchs reduziert wird.
- Gute Polierbarkeit:Nach entsprechender Behandlung kann eine hohe Oberflächengüte erreicht werden, geeignet für Präzisionsformen, die eine hohe Oberflächenqualität erfordern.
- Grundlegende Korrosionsbeständigkeit:Der Chromgehalt von 11%-13% bietet grundlegende Korrosionsschutzeigenschaften für feuchte Umgebungen.
- Gute Schleifbarkeit:Leicht schleifbar für hohe Oberflächengüte, was die Endbearbeitung und Reparaturen erleichtert.
1. Tabelle der chemischen Zusammensetzung
| Elementsymbol | Typischer Gehalt (%) | Standardbereich (%) | Kernfunktion |
|---|---|---|---|
| Cr | 11.5 | 11.00-13.00 | Bildet Chromkarbide zur Erhöhung der Härte, Verbesserung der Härtbarkeit und Gewährleistung der Korrosionsbeständigkeit. |
| C | 1.55 | 1.40-1.60 | Bietet Härte und Verschleißfestigkeit; bildet Karbide zur Verbesserung der Schnitthaltigkeit. |
| Mo | 0.7 | 0.70-1.20 | Verbessert die Härtbarkeit und Zähigkeit; erhöht die Verschleißfestigkeit und Warmfestigkeit. |
| V | 1.0 | 0.50-1.10 | Verfeinert das Gefüge; bildet harte Vanadiumkarbide zur Verbesserung der Verschleißfestigkeit und Zähigkeit. |
| Mn | 0.4 | ≤0.60 | Erhöht die Härtbarkeit und verbessert die Verarbeitbarkeit und Festigkeit. |
| Si | 0.3 | ≤0.60 | Verbessert die Festigkeit und Wärmebeständigkeit; wirkt als Desoxidationsmittel. |
| P | ≤0.001 | ≤0.030 | Verunreinigungselement; erfordert strenge Kontrolle. |
| S | – | ≤0.030 | Verunreinigungselement; erfordert strenge Kontrolle. |
2. Tabelle der physikalischen Eigenschaften von K110 (Inhärente Materialeigenschaften)
| Leistungsindex | Wertebereich | Einheit | Anmerkungen |
|---|---|---|---|
| Dichte | 7.7 | g/cm³ | Bei Raumtemperatur, ca. 0,278 lb/in³ |
| Schmelzpunkt. | 1420 | °C | Ca. 2590°F |
| Elastizitätsmodul | 200 | GPa | Elastizitätsmodul bei Raumtemperatur |
| Poissonzahl | 0.28-0.30 | – | Parameter der elastischen Verformung |
| Spezifische Wärmekapazität | 460 | J/(kg·K) | Bei Raumtemperatur (20°C) |
| Wärmeleitfähigkeit | 20-25 | W/(m·K) | Nimmt ab Raumtemperatur leicht mit der Temperatur zu |
| Wärmeausdehnungskoeffizient | 10.4-11.7 | ×10⁻⁶ /°C | Temperaturbereich 20-100°C |
| Spezifischer elektrischer Widerstand | Ca. 0,57 | µΩ·m | Bei Raumtemperatur. |
| Härte (im Lieferzustand) | ≤250 | HB | Weichgeglühter Zustand |
| Härte (wärmebehandelt) | 60-62 | HRC | Nach Abschrecken + Niedertemperaturanlassen |
| Zugfestigkeit (geglüht) | ≥480 | MPa | Mindestwert im geglühten Zustand |
| Zugfestigkeit (abgeschreckt) | ≥2000 | MPa | Hoher Härtegrad nach dem Härten und Anlassen |
| Streckgrenze (geglüht) | ≥275 | MPa | Mindestwert im geglühten Zustand |
| Streckgrenze (gehärtet) | ≥1800 | MPa | Hoher Härtegrad nach dem Härten und Anlassen |
| Dehnung | Ca. 16 | % | Im geglühten Zustand |
3. Tabelle der mechanischen Eigenschaften von K110 (Verhalten unter Belastung)
| Leistungsindex | Wertebereich | Einheit | Anmerkungen |
|---|---|---|---|
| Härte (gehärtet) | 63-65 | HRC | Im abgeschreckten Zustand vor dem Anlassen |
| Härte (Anlassen bei 200°C) | 61-62 | HRC | Empfohlen für Kaltarbeitswerkzeuge |
| Härte (Anlassen bei 250°C) | 59-60 | HRC | Verbesserte Zähigkeit, etwas geringere Härte |
| Zugfestigkeit | 2200-2500 | MPa | Nach Abschrecken + Niedertemperaturanlassen |
| Streckgrenze | 1800-2000 | MPa | Nach Abschrecken + Niedertemperaturanlassen |
| Druckfestigkeit | 2800-3200 | MPa | Schlüsselindikator für Kaltfließpresswerkzeuge |
| Biegefestigkeit | 2500-2800 | MPa | Fähigkeit, Biegebelastungen standzuhalten |
| Dehnung | 1.5-2.5 | % | Geringe Dehnung bei hochharten Materialien |
| Schlagzähigkeit (ungekerbt) | 12-15 | J/cm² | Typischer Wert bei 200°C Anlasstemperatur |
| Schlagzähigkeit (Anlassen bei 200°C) | 10-12 | J/cm² | Anlassen bei niedriger Temperatur, Priorität auf Härte |
| Schlagzähigkeit (Anlassen bei 250°C) | 13-15 | J/cm² | Anlassen bei mittlerer Temperatur, Priorität auf Zähigkeit |
| Dauerfestigkeit ($10^7$ Zyklen) | 650-750 | MPa | Dauerfestigkeit |
| Elastizitätsmodul | 200-210 | GPa | Elastizitätsmodul bei Raumtemperatur |
| Poissonzahl | 0.28-0.30 | – | Parameter der elastischen Verformung |
| Verschleißfestigkeit (Pin-on-Disk) | 0.08-0.12 | mm³/(N·m) | Verschleißtestdaten (Pin-on-Disk) |
| Verschleißfestigkeit (Trockenrad) | 0.5-0.8 | mm³/1000-mal | Verschleißtestdaten (Trockensand/Gummirad) |
Typische Anwendungen vonK110 Formenstahl
| Anwendungsbereich | Haupteigenschaften | Typische Produkte | Leistungsvorteil |
|---|---|---|---|
| Präzisionsstanzen | Hohe Verschleißfestigkeit + Dimensionsstabilität | Steckverbinder, Motorkerne, Präzisionsfedern | Lebensdauer um das 3-fache+ gegenüber Cr12 erhöht; 67%-100% gegenüber D2 |
| Kaltfließpressen | Hohe Druckfestigkeit + Verschleißfestigkeit | Aluminiumprofile, Nichteisenmetallteile | Lebensdauer um das 2-3-fache gegenüber gewöhnlichem Formstahl erhöht |
| Pulvermetallurgie | Ultrahohe Verschleißfestigkeit + Präzision | Getriebe, Präzisionsbauteile | Lebensdauer um das 4-fache erhöht (20.000 auf 80.000 Zyklen) |
| Gewindebearbeitung | Hohe Härte + Verschleißfestigkeit | Gewindewalzwerkzeuge für Schrauben/Bolzen | Deutlich überlegene Lebensdauer gegenüber D2-Stahl |
| Kaltstauchen | Hohe Verschleißfestigkeit + Druckfestigkeit | Kaltstauchgesenke für Schrauben/Muttern | Gut geeignet für die Serienfertigung |
| Scheren/Schneiden | Hohe Verschleißfestigkeit | Scherwerkzeuge für dünne Bleche (≤1mm) | Längere Lebensdauer beim Scheren dünner Materialien |
| Strecken/Ziehen | Hohe Verschleißfestigkeit + Dimensionsstabilität | Draht- und Rohrziehwerkzeuge | Hervorragende Verschleißfestigkeit und Formbeständigkeit |
Anwendungsfälle, für die K110 NICHT empfohlen wird
| Nicht empfohlenes Szenario | Haupteinschränkungen | Typische Ausfallart | Vorschlag für Alternativmaterial |
|---|---|---|---|
| Kaltstauchen/Kaltfließpressen | Geringe Schlagzähigkeit (10-15J/cm²) | Abplatzungen, Bruch (<500 Stück) | DC53, LD, S7 |
| Stanzen dicker Platten (≥3-6mm) | Unzureichende Zähigkeit | Kantenausbrüche, Rissbildung | A2, D2, Cr12MoV |
| Große Formen (Länge >500mm) | Begrenzte Härtbarkeit | Rissbildung, Verformung während der Wärmebehandlung | Cr12MoV |
| Warmarbeitsformen (>250°C) | Unzureichende thermische Stabilität | Erweichen, Versagen | H13 |
| Kunststoffformen | Schwer zerspanbar, keine Korrosionsbeständigkeit | Schwierige Bearbeitung, Rostbildung | 718H, S136, NAK80 |
| Präzisions-Folgeschnittwerkzeuge | Unzureichende Dauerfestigkeit | Ermüdungsrissbildung (bei 30.000 Zyklen) | SKH-9, SKH-51 |
| Tiefziehwerkzeuge | Geringe Duktilität (1,5-2,5% Dehnung) | Rissbildung | Cr12MoV |
| Scheren dicker Bleche (≥6mm) | Unzureichende Schlagzähigkeit | Kantenausbrüche, kurze Lebensdauer (50% von D2) | LD, Cr12MoV |
| Tiefziehen von Karosserieteilen | Geringe Duktilität, unzureichende Zähigkeit | Orangenhaut-Rissbildung | Spezial-Ziehstahl |
| Dünnwandige/Scharfkantige Werkzeuge | Spannungskonzentration, geringe Zähigkeit | Bruch an scharfen Ecken | Formstähle mit höherer Zähigkeit |
| Spiegelpolieren erforderlich | Hoher Chromgehalt, schlechte Polierbarkeit | Spiegelglanz nicht erreichbar | S136, NAK80 |
| Gesenke für die Pulvermetallurgie. | Unzureichende Druckfestigkeit | Schneller Verschleiß durch Stoßbelastung | Spezial-Pulvermetallurgische Stähle |
Welche Werkzeuge eignen sich für die Bearbeitung von K110?
| Bearbeitungsstufe / Materialhärte | Werkzeugtyp | Beschichtungspriorität | Empfohlene Marken |
|---|---|---|---|
| Schruppen (geglüht HRC25-30) | Standardhartmetall (WC-Co) | TiAlN-Beschichtung | Zhuzhou Diamond YC30S, Sandvik GC4225, Zigong Great Wall 798 |
| Halbfertigbearbeitung (vorgehärtet HRC35-45) | Feinstkornkarbid (0,5-1 μm) | AlTiN (bevorzugt) > TiSiN | Sandvik GC1030, Kennametal KC5010, Zhuzhou Diamond YBG205, Iscar |
| Endbearbeitung (HRC50-55) | Hochleistungskarbide oder CBN | AlTiN (für Hartmetall) / Keine Beschichtung (CBN) | Sandvik GC1030, Kennametal KC5010, Halnn Superhard BN-H10 |
| Endbearbeitung (HRC55-65) | CBN-Werkzeuge (Vollmaterial oder gelötet) | Keine Beschichtung | Importiert: Sumitomo BN-S200/BNC200, Element Six CBN300, Sandvik CB7015, Kennametal KBN10, Seco, Walter, Kyocera;China: Funik FBN-S30, Halnn Superhard, Zhengzhou Xinya |
Logik zur Auswahl der Bearbeitungsparameter für K110
| Kernabmessung | Auswahlprinzip | Praktische Parameter |
|---|---|---|
| Schnittgeschwindigkeit ($V_c$) | Härteres Material erfordert geringere Geschwindigkeit; CBN ermöglicht hohe Geschwindigkeit. | Geglüht: 80-150 m/min; Abgeschreckt (HRC55-65): 150-250 m/min (CBN) |
| Vorschubgeschwindigkeit ($F$) | $F = S \times Z \times f_z$; Höhere Härte erfordert geringeren Vorschub. | Schruppen: 0,1-0,25 mm/Umdrehung; Schlichten: 0,05-0,15 mm/Umdrehung |
| Schnitttiefe ($a_p$) | Maximal 1/10 bis 1/5 des Werkzeugdurchmessers. | Schruppen (geglüht): 0,5-2 mm; Schlichten: 0,05-0,3 mm |
| Spindeldrehzahl ($S$) | $S = \frac{1000 \cdot V_c}{\pi \cdot D}$; Größerer Durchmesser erfordert geringere Drehzahl. | Geglüht: 1200-2000 U/min; HRC55-65: 600-1000 U/min (CBN) |
| Kühlverfahren | Hohe Härte erfordert eine Kühlung mit höherem Druck (5-8 bar). | Geglüht: Emulsion (5-10%); Abgeschreckt: Hochdruckkühlung oder Ölbad |
| Bearbeitungsstrategie | Helikales/Rampenförmiges Eintauchen; Gleichlauffräsen zur Reduzierung des Verschleißes. | Helikales Eintauchen; Gleichlauffräsen; Zustellung: Schruppen 50-70%, Schlichten 10-30% |
Typische Probleme und Lösungen für K110-Stahlwerkzeuge
1. Was tun, wenn K110 Kaltfließpresswerkzeuge leicht brechen?
Ursache:Geringe Zähigkeit (10-15 J/cm²) kann der Stoßbelastung beim Kaltfließpressen nicht standhalten.
Lösungen:
① Härte auf HRC 58-60 reduzieren, um die Zähigkeit zu verbessern.
② Auf zähere Materialien (DC53, SKD11) umsteigen.
③ Kryobehandlung durchführen.
④ K110 wird im Allgemeinen nicht für die Kaltumformung empfohlen.
2. Wie löst man Kantenausbrüche bei K110 Stanzwerkzeugen?
Ursache:Übermäßige Härte (HRC 61) reduziert die Zähigkeit; Spannungskonzentration an der Kante.
Lösungen:
① Härte auf HRC 58-60 reduzieren.
② Die Kante verrunden (R0,3).
③ Prüfen, ob die Dicke des Stanzmaterials die Grenzwerte überschreitet.
④ Wechseln Sie zu Cr12MoV oder DC53.
3. Was tun bei starker Verformung nach der Wärmebehandlung?
Ursache:Austenitisierungstemperatur zu hoch, unsachgemäße Abkühlung oder ungleichmäßiges Ausgangsgefüge.
Lösungen:
① Gestufte Erwärmung anwenden.
② Isotherme Abschreckverfahren anwenden.
③ Vorher eine Sphäroidisierungsglühung durchführen.
④ 0,5-1 mm Bearbeitungszugabe lassen.
⑤ Suchen Sie eine professionelle Wärmebehandlungsanlage auf.
4. Schwieriges Fräsen und schneller Werkzeugverschleiß?
Ursache:Die hohe Härte und Verschleißfestigkeit von K110 überfordern Standardwerkzeuge.
Lösungen:
① Die meisten Bearbeitungsschritte vor der Wärmebehandlung abschließen.
② CBN-Werkzeuge nach der Wärmebehandlung verwenden.
③ Extreme-Pressure (EP) Schneidflüssigkeiten verwenden.
④ DC53 für bessere Bearbeitbarkeit in Betracht ziehen.
5. Rissbildung beim Schleifen?
Ursache:Übermäßige Schleifspannung oder unzureichende Kühlung.
Lösungen:
① Harzgebundene Schleifscheiben (80-120 Mesh) verwenden.
② Schleifgeschwindigkeit bei 20-25 m/s einhalten.
③ Reichlich wasserlösliches Schleiffluid verwenden.
④ Intermittierendes Schleifen.
⑤ Niedertemperaturanlassen (180-200°C für 2 Stunden) nach dem Schleifen.
6. Welche Werkzeuge sind am besten für K110 geeignet?
Vor der Wärmebehandlung:Schnellarbeitsstahl-Werkzeuge (HSS) (W6Mo5Cr4V2) oder Hartmetall-Werkzeuge (YG8, YG6).
Nach der Wärmebehandlung:Muss CBN-Werkzeuge (Sumitomo BN-S200, Kyocera CB50) oder Diamantwerkzeuge verwenden.
Parameter:Geschwindigkeit 15-30 m/min, Vorschub 0,05-0,1 mm/Umdrehung.
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| Artikel | Details |
|---|---|
| Datei | k110-mold-steel-guide-properties-applications-and-machining.pdf |
| Typ | application/pdf |
| Größe | 219 KB |
| Link | https://moldsteells.com/wp-content/uploads/2026/03/k110-mold-steel-guide-properties-applications-and-machining.pdf |
