Was ist CR12-Stahl?
CR12 ist ein hochkohlenstoffhaltiger, hochchromlegierter Kaltarbeitsstahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 2,0–2,3% und einem Chromgehalt von 11,5–13%. Nach dem Härten kann seine Härte HRC 60–62 erreichen. Er zeichnet sich durch ausgezeichnete Verschleißfestigkeit, gute Härtbarkeit und hohe Kosteneffizienz aus.
CR12 wird häufig in Kaltstanzwerkzeugen, Kaltextrusionswerkzeugen, Drahtziehwerkzeugen und Gewindewalzwerkzeugen eingesetzt, die eine hohe Verschleißfestigkeit erfordern. Seine Zähigkeit ist jedoch relativ gering, wodurch es für Anwendungen mit hohen Stoßbelastungen ungeeignet ist.
Haupteigenschaften vonCR12 Stahl
- Hohe Härte und Verschleißfestigkeit:Härte nach dem Härten von HRC 60–62. Ein Chromgehalt von 11,5–13% bildet reichlich Karbide. Die Werkzeuglebensdauer ist 3- bis 5-mal länger als bei T10-Stahl.
- Wirtschaftlichkeit:20–30% günstiger als Cr12MoV und SKD11, während es die meisten Anforderungen an Kaltarbeitswerkzeuge erfüllt.
- Gute Härtbarkeit:Abschnitte unter 100 mm können vollständig gehärtet werden, mit geringer Abschreckverformung und guter Dimensionsstabilität.
- Ausgereifte Verarbeitungstechnologie:Lange Anwendungsgeschichte, stabiler Wärmebehandlungsprozess und gleichbleibende Qualität.
1. Chemische Zusammensetzung von CR12
| Element | Typischer Gehalt (%) | Standardbereich (%) | Hauptfunktion |
|---|
| C | 2.15 | 2.00–2.30 | Bildet eutektische Karbide, bietet hohe Härte und Verschleißfestigkeit |
| Cr | 12.25 | 11.50–13.00 | Verbessert die Härtbarkeit, bildet Chromkarbide, erhöht die Korrosionsbeständigkeit. |
| Si | 0.25 | ≤0,40 | Verbessert die Festigkeit und Anlassbeständigkeit. |
| Mn | 0.25 | ≤0,40 | Verbessert die Härtbarkeit und Warmumformbarkeit. |
| P | ≤0.030 | ≤0.030 | Verunreinigungselement, reduziert die Zähigkeit. |
| S | ≤0.030 | ≤0.030 | Verunreinigungselement, reduziert die Zähigkeit. |
2. Physikalische Eigenschaften von CR12
| Eigenschaft | Bereich | Einheit | Anmerkungen |
|---|
| Dichte | 7.70–7.80 | g/cm³ | Raumtemperatur |
| Elastizitätsmodul | 190–210 | GPa | Raumtemperatur |
| Poissonzahl | 0.27–0.30 | – | Raumtemperatur |
| Wärmeausdehnung | 10.5–11.5 | ×10⁻⁶/°C | 20–200 °C |
| Wärmeleitfähigkeit | 25–30 | W/(m·K) | Raumtemperatur |
| Spezifische Wärme | 460–500 | J/(kg·K) | Raumtemperatur |
| Spezifischer Widerstand | 0.55–0.65 | µΩ·m | Raumtemperatur |
| Schmelzpunkt. | 1370–1400 | °C | – |
| Magnetismus | Ferromagnetisch | – | – |
3. Mechanische Eigenschaften von CR12
| Eigenschaft | Bereich | Einheit | Anmerkungen |
|---|
| Härte (gehärtet) | 60–64 | HRC | Ölhärten 950–1000 °C + Anlassen. |
| Härte (geglüht) | 217–269 | HB | 830–870 °C Glühen |
| Druckfestigkeit | 2800–3000 | MPa | Gehärtet und angelassen. |
| Biegefestigkeit | 2500–2600 | MPa | Gehärtet und angelassen. |
| Zugfestigkeit | 1800–2200 | MPa | Gehärtet und angelassen. |
| Streckgrenze | 1500–1800 | MPa | Gehärtet und angelassen. |
| Schlagzähigkeit | 20–30 | J/cm² | Kerbfrei. |
| Dehnung | 1.5–2.5 | % | Sprödes Material |
| Bruchzähigkeit | 18–22 | MPa·m½ | – |
| Anwendungsbereich | Typische Anwendungen | Arbeitstemperatur | Anmerkungen |
|---|
| Kaltstanzwerkzeuge | Dichtungswerkzeuge, Motorblechpakete, Automobilteilewerkzeuge | Raumtemperatur | Hauptanwendung, 100.000–1 Million Zyklen. |
| Scherwerkzeuge | Blechscheren, Trennmesser | Raumtemperatur | Hohe Verschleißfestigkeit |
| Kaltfließpresswerkzeuge | Aluminium- und Kupferstrangpresswerkzeuge | Raumtemperatur | Geringer Verformungswiderstand. |
| Kaltstauchwerkzeuge | Bolzen- und Mutternformwerkzeuge | Raumtemperatur | Kleine bis mittlere Serien |
| Drahtziehwerkzeuge | Gesenke für kohlenstoffarmen Stahl und Kupferdraht. | Raumtemperatur | ≤5 mm Durchmesser |
| Gesenke für die Pulvermetallurgie. | Formen für Eisen- und Kupferpulver. | Raumtemperatur | 450–550 MPa Druck |
| Messwerkzeuge. | Lehrdorne, Präzisionslehren. | Raumtemperatur | Hohe Präzision |
| Gewindewerkzeuge | Gewindewalzwerkzeuge | Raumtemperatur | Gewindeformen |
| Biegewerkzeuge | V- und U-Biegegesenke | Raumtemperatur | Einfaches Umformen |
Nicht empfohlene Anwendungen für CR12.
| Anwendung | Zustand | Grund | Empfohlene Alternative |
|---|
| Große Gesenke. | Größe > 400 mm | Unzureichende Kernhärte. | Cr12MoV, SKD11, D2 |
| Dickblechwerkzeuge | >3 mm Platten | Hohe Schlagbeanspruchung, Kantenabplatzungen | Cr12MoV, DC53 |
| Werkzeuge für hohe Schlagbeanspruchung | Hohe Belastung | Geringe Zähigkeit. | Cr12MoV, DC53 |
| Warmarbeitswerkzeuge | >250 °C | Geringe Warmfestigkeit. | H13, 3Cr2W8V |
| Kunststoffformen | Spritzgussformen | Schlechte Polierbarkeit. | P20, 718H, S136. |
| Präzisionsgesenke. | Hohe Präzision | Große Verformung. | DC53, SKD11 |
| Dimension | Auswahlprinzip | Schruppbearbeitung | Fertigbearbeitung |
|---|
| Werkzeugtyp | Nach Härte auswählen | Beschichtetes Hartmetall | CBN-Werkzeuge |
| Schnittgeschwindigkeit | Höhere Härte, geringere Geschwindigkeit | 100–150 m/min | 60–100 m/min |
| Vorschubgeschwindigkeit | Groß für die Grobbearbeitung, klein für die Feinbearbeitung. | 0,2–0,3 mm/U | 0,05–0,1 mm/U |
| Schnitttiefe | Groß für die Grobbearbeitung. | 1–2 mm | 0.1–0.3 mm |
| Kühlverfahren | Volle Kühlung erforderlich | Emulsion | Hochdruckkühlung |
CR12 Bearbeitungsparameter-Auswahllogik
| Dimension | Auswahlprinzip | Schruppbearbeitung | Fertigbearbeitung |
|---|
| Schnittgeschwindigkeit | Abhängig von Werkzeug und Härte | 80–120 m/min | 40–80 m/min |
| Vorschubgeschwindigkeit | Höher beim Schruppen | 600–1500 mm/min | 200–800 mm/min |
| Schnitttiefe | ≤1/3 Werkzeugdurchmesser | 1–5 mm | 0.1–0.5 mm |
| Spindeldrehzahl | S=1000V/(πD) | 2000–3500 rpm | 3000–5000 rpm |
| Werkzeugweg | Schnittkraft optimieren. | Trochoidales Fräsen | Konturfräsen |
1. Schneller Werkzeugverschleiß nach dem Härten (HRC 58–62)
- CBN- oder TiAlN-beschichtete Hartmetallwerkzeuge verwenden
- Geschwindigkeit: 100–300 m/min, Vorschub: 0,05–0,2 mm/U
- Ölnebel- oder Hochdruckkühlung verwenden
- Vollständiges Schruppen vor der Wärmebehandlung
2. Starke Verformung nach der Wärmebehandlung
- Schmiedeverhältnis ≥4–5
- Stufenweises Erwärmen: 600→800→980°C
- Isothermisches Härten bei 200–250 °C.
- 2–3 Mal bei 180–220°C anlassen
3. Rissbildung und Kantenausbrüche im Betrieb
- Hochwertigen Stahl auswählen (Karbidgüte ≤3)
- Härten bei 950–1000 °C, zweimal anlassen.
- Kantenradius R0,3–0,5 mm
- Cr12MoV oder DC53 für hohe Schlagbeanspruchung verwenden
4. Schleifrisse nach dem Härten
- Weiße Korundscheiben (Körnung 46–80) verwenden
- Umfangsgeschwindigkeit: 15–20 m/s
- Ausreichende Kühlung verwenden
- Intermittierendes Schleifen anwenden
5. Bohrer- und Gewindebruch bei HRC >55
- Zuerst EDM-Bohren verwenden
- Hartmetallbohrer: 300–400 U/min
- Hartmetallgewindebohrer mit TiAlN-Beschichtung
- Vorbohren vor der Wärmebehandlung.
6. Große Unterschiede in der Werkzeugstandzeit
- Hochwertigen Stahl verwenden
- Härte: HRC 58–60
- PVD- oder TD-Beschichtung.
- Kryobehandlung: -80 bis -120 °C
- Regelmäßige Wartung
