Was ist SKD61 Werkzeugstahl?
SKD61 ist ein Warmarbeitsstahl nach der japanischen JIS-Norm. Er gehört zur Serie der mittelgekohlten, hochchrom-, molybdän- und vanadiumlegierten Stähle. Er besitzt eine ausgezeichnete Warmhärte (Beibehaltung von HRC 38-42 selbst bei 600°C), eine hervorragende Warmrissbeständigkeit und eine überlegene Zähigkeitskombination. Er ist das bevorzugte Material für Aluminiumlegierungs-Druckgussformen und wird häufig in Hochtemperatur-Betriebsformen wie Warmstrangpressmatrizen und Warmschmiedegesenken eingesetzt. Seine Leistung übertrifft die des Standard H13 und entspricht der amerikanischen modifizierten H13-Version.
Wesentliche Merkmale von SKD61 Stahl
- Ausgezeichnete thermische Stabilität:Behält eine Warmhärte von HRC 38-42 bei 600°C mit einer Härteerhaltungsrate von 80%. Geeignet für langfristige Hochtemperaturanwendungen, wie Aluminiumlegierungs-Druckguss und Warmstrangpresswerkzeuge.
- Hohe Warmrissbeständigkeit:Die Warmrissbeständigkeit erreicht 80.000 bis 100.000 Zyklen. Die Beständigkeit gegen Warmrisse ist 30% stärker als bei H13, was die Lebensdauer von Druckgussformen erheblich verlängert.
- Hohe Zähigkeitssynergie:Die Kerbschlagzähigkeit beträgt 18-25 J/cm², 20% höher als bei H13. Es hält schnellen Abkühl- und Erhitzungszyklen ohne Rissbildung stand, was es ideal für Formen mit komplexen Geometrien macht.
- Überragende Verschleißfestigkeit:Ein Vanadiumgehalt von 0,8-1,2% bildet hochharte VC-Karbide. Die Verschleißfestigkeit wird im Vergleich zu H13 um 25-30% verbessert und ist somit für starke Verschleißbedingungen geeignet.
- Gute Härtbarkeit:Die effektive Härtetiefe beim Ölhärten beträgt 100mm. Formen mit großem Querschnitt weisen eine gleichmäßige Härteverteilung auf, wobei die Kernhärte nur 3-5 HRC unter der Oberflächenhärte liegt.
- Ausgezeichnete Polierbarkeit:Kann auf eine Spiegelglanzoberfläche von Ra 0,025μm poliert werden. Geeignet für hochglänzende Kunststoffformen und Formen für transparente Bauteile, die eine hohe Oberflächengüte erfordern.
- Effektive Nitrierverstärkung:Die Oberflächennitrierhärte erreicht HV 850, was die Verschleißfestigkeit um das 3- bis 5-fache erhöht und die Lebensdauer der Form erheblich verlängert.
- Hohe Dimensionsstabilität:Restaustenit wird nach dreifachem Anlassen vollständig umgewandelt. Der Wärmebehandlungsverzug beträgt <0,05 mm, was die Maßgenauigkeit von Präzisionsformen gewährleistet.
SKD61 Leistungsparametertabellen
1. SKD61 Chemische Zusammensetzung
| Elementsymbol | Typischer Gehalt (%) | Standardbereich (%) | Kernfunktion |
|---|---|---|---|
| C | 0.39 | 0.35-0.42 | Verleiht Härte und Verschleißfestigkeit; bildet Karbide; bestimmt die Abschreckhärte. |
| Si | 1.0 | 0.80-1.20 | Verbessert die Festigkeit und Oxidationsbeständigkeit; erhöht die thermische Stabilität; wirkt als Desoxidationsmittel. |
| Mn | 0.4 | 0.25-0.50 | Erhöht die Härtbarkeit; verbessert das Warmarbeitsverhalten und die Festigkeit. |
| P | ≤0,025 | ≤0.030 | Verunreinigungselement; streng kontrolliert, um eine Verringerung der Zähigkeit und Plastizität zu verhindern. |
| S | ≤0,020 | ≤0.030 | Verunreinigungselement; streng kontrolliert, um eine Verringerung der Zähigkeit und Plastizität zu verhindern. |
| Cr | 5.15 | 4.80-5.50 | Verbessert die Härtbarkeit, Verschleißfestigkeit und Warmfestigkeit; bildet Karbide; verbessert die Korrosionsbeständigkeit. |
| Mo | 1.3 | 1.00-1.50 | Verbessert die Härtbarkeit und Warmfestigkeit; erhöht die Anlassbeständigkeit und die Beständigkeit gegen thermische Ermüdung. |
| V | 0.95 | 0.80-1.15 | Verfeinert das Korn; bildet harte Vanadiumkarbide; verbessert die Verschleißfestigkeit und Zähigkeit. |
2. SKD61 Physikalische Eigenschaften (Intrinsische Materialattribute)
| Leistungsindikator | Wertebereich | Einheit | Anmerkungen |
|---|---|---|---|
| Dichte | 7.80-7.85 | g/cm³ | Bei 20°C Raumtemperatur |
| Elastizitätsmodul | 210-215 | GPa | Bei 20°C Raumtemperatur |
| Poissonzahl | 0.27-0.30 | – | Bei 20°C Raumtemperatur |
| Schmelzpunkt. | 1427 | °C | – |
| Wärmeausdehnungskoeffizient (20-100°C) | 9.1-10.9 | ×10⁻⁶/°C | Temperaturbereich 20-100°C |
| Wärmeausdehnungskoeffizient (20-300°C) | 11.5-12.3 | ×10⁻⁶/°C | Temperaturbereich 20-300°C |
| Wärmeausdehnungskoeffizient (20-500°C) | 12.8-13.0 | ×10⁻⁶/°C | Temperaturbereich 20-500°C |
| Wärmeleitfähigkeit (bei 20 °C) | 20.1-32.2 | W/(m·K) | Bei 20°C Raumtemperatur |
| Wärmeleitfähigkeit (350°C) | 23.1-28.6 | W/(m·K) | 350°C Arbeitstemperatur |
| Wärmeleitfähigkeit (700°C) | 26.3-30.3 | W/(m·K) | Bei 700°C Hochtemperatur |
| Spezifische Wärmekapazität (20°C) | 460 | J/(kg·K) | Bei 20°C Raumtemperatur |
| Spezifische Wärmekapazität (500°C) | 548 | J/(kg·K) | 500°C Arbeitstemperatur |
| Härte (geglüht) | ≤229-235 | HB | Lieferung im geglühten Zustand |
| Härte (nach dem Abschrecken) | 52-58 | HRC | Abschrecktemperatur 1020-1050°C |
| Härte (nach dem Anlassen) | 38-53 | HRC | Anlasstemperatur 530-680°C |
| Kritische Temperatur Ac1 | 845-860 | °C | Beginn der Austenitumwandlung |
| Kritische Temperatur Ms | 270-340 | °C | Beginn der Martensitumwandlung |
3. SKD61 Mechanische Eigenschaften (Verhalten unter Belastung)
| Leistungsindikator | Wertebereich | Einheit | Anmerkungen |
|---|---|---|---|
| Härte (nach dem Abschrecken) | 52-58 | HRC | Abschrecken bei 1020-1050°C, Ölabschreckung |
| Härte (nach dem Anlassen) | 38-53 | HRC | Anlassen bei 530-680°C, typischerweise 42-48 HRC |
| Zugfestigkeit (Raumtemperatur) | 1200-1600 | MPa | Härte nach Wärmebehandlung: 42-52 HRC |
| Zugfestigkeit (600°C) | 800-850 | MPa | Hochtemperatur-Betriebszustand |
| Druckfestigkeit | 2000-2500 | MPa | Härte 45-48 HRC |
| Kerbschlagzähigkeit αk | 20-40 | J/cm² | Charpy V-Kerb, bezogen auf die Anlasstemperatur |
| Dauerfestigkeit (10⁷ Zyklen) | 550 | MPa | Lebensdauer 10⁷ Zyklen |
Typische Anwendungen vonSKD61 Werkzeugstahl
| Anwendungsbereich | Spezifische Verwendung | Arbeitstemperatur | Anmerkungen |
|---|---|---|---|
| Druckgussformen | Druckgussformen für Aluminium-, Zink- und Kupferlegierungen | 600-700°C | Hauptanwendungsbereich |
| Warmstrangpresswerkzeuge | Strangpresswerkzeuge für Aluminiumprofile, Kupfer und Stahl | 500-600°C | Erfordert Warmfestigkeit |
| Warmgesenkschmiedewerkzeuge | Schmiedegesenke für Fahrzeugteile und Werkzeuge | 800-1100°C | Hält Stoßbelastungen stand |
| Kunststoffformen | Spritzgussformen für hohe Stückzahlen, Formen für verstärkte Kunststoffe | 200-300°C | Hohe Verschleißfestigkeitsanforderungen |
Nicht empfohlene Anwendungsszenarien für SKD61
| Nicht empfohlener Typ | Spezifisches Szenario | Grund | Empfohlener Ersatzwerkstoff |
|---|---|---|---|
| Kaltarbeitsformen | Kaltstanz-, Kaltextrusions- und Kaltstauchwerkzeuge | Unzureichende Härte (HRC45-52); die Verschleißfestigkeit beträgt nur 1/3 bis 1/4 der von Kaltarbeitsstahl. | Cr12MoV, DC53, D2, Schnellarbeitsstahl |
| Hochglanzpolierbare Formen | Spiegelglanz-Spritzgussformen, Formen mit Klasse-A-Oberfläche | Anfällig für Poren und Lochfraß; schwer, eine Rauheit von Ra 0,02μm zu erreichen. | S136, NAK80, STAVAX |
| Große Formen | Formen mit einer Dicke von >100 mm, die eine vollständige Durchhärtung erfordern | Begrenzte Härtbarkeit; die Kernhärte ist unzureichend und ungleichmäßig. | Modifizierter H13, vorvergüteter großer Formenstahl |
| Korrosive Umgebung | PVC-Kunststoffformen, säure-/alkalibeständige Formen | Begrenzte Korrosionsbeständigkeit; anfällig für Oberflächennarbenbildung. | S136, 420 Edelstahl |
| Kostensensitive Formen | Einfache Formen für Kleinserien | Höhere Kosten; überdimensioniert für einfache Anforderungen. | #45 Stahl, P20 |
Werkzeugauswahl für die SKD61-Bearbeitung
| Phase / Härte | Werkzeugtyp | Beschichtungspriorität | Empfohlene Marken |
|---|---|---|---|
| Schruppen / HRC < 40 | Standardhartmetall | TiN, TiCN, TiAlN | Importiert: Sandvik, Kennametal; China: ZCC·CT, Xiamen Tungsten |
| Schruppen / HRC 40-50 | Ultrafeinkorn-Hartmetall | AlTiN, TiAlSiN, AlCrN | Importiert: Sandvik, Walter, Kyocera; China: ZCC·CT, Xiamen Tungsten |
| Schlichten / HRC 45-52 | CBN-Werkzeuge | Unbeschichtetes CBN, TiAlSiN | Importiert: Sumitomo, Kyocera, Element Six; China: ZCC·CT CBN-Serie |
| Bohren / HRC 40-50 | Hartmetallbohrer | AlTiN, TiAlN | Importiert: Sandvik, OSG, Guhring; China: Chengliang, Harbin Tools |
Logik zur Auswahl der Bearbeitungsparameter für SKD61
| Parameter | Härte: HRC 40-45 | Härte: HRC 45-52 | Kühlung / Strategie |
|---|---|---|---|
| Schnittgeschwindigkeit (Vc) | 80-150 m/min | 50-90 m/min | Reduzieren Sie die Geschwindigkeit um 20-30% für jede Erhöhung um 5-10 HRC. |
| Vorschubgeschwindigkeit (F) | 0.08-0.25 mm/U | 0.03-0.15 mm/U | Geringerer Vorschub bei höherer Härte, um Absplitterungen zu vermeiden. |
| Schnitttiefe (ap) | 0.5-5.0 mm | 0.1-1.5 mm | Schichtweises Fräsen (2-3mm pro Schicht) für tiefe Kavitäten verwenden. |
| Kühlverfahren | Hochdruckemulsion (8-12%) | MQL oder Hochdruck-Innenkühlung | Für tiefe Kavitäten ist ein Hochdruck von ≥10 bar erforderlich. |
Häufig gestellte Fragen (FAQ)
Können die Wärmebehandlungsprozesse von SKD61 und H13 austauschbar angewendet werden?
Nein. SKD61 weist einen höheren Vanadiumgehalt auf. Die Abschrecktemperatur muss um 20-30°C höher liegen (1020-1050°C), und die Anlasstemperatur muss ebenfalls um 20-50°C höher sein, um die gleiche Härte zu erzielen. Die Verwendung von H13-Spezifikationen führt zu einer unzureichenden Härte und Zähigkeit.
Wie viel schwieriger ist SKD61 im Vergleich zu H13 zu bearbeiten?
Die Schnittgeschwindigkeit sollte um 15-20% reduziert werden, und der Werkzeugverschleiß ist typischerweise 30-40% höher. Dies ist auf den höheren Vanadiumgehalt zurückzuführen, der härtere Karbide bildet. CBN- oder Feinstkornkarbidwerkzeuge mit TiAlN- oder AlCrN-Beschichtungen werden empfohlen.
Kann SKD61 für Formen eingesetzt werden, die über 600°C betrieben werden?
Nicht empfohlen. 600°C ist die Obergrenze für SKD61; darüber hinaus fallen Härte und Festigkeit rapide ab. Für den Druckguss von Kupferlegierungen (850-1100°C) verwenden Sie H11, H10 oder Wolfram-Molybdän-Warmarbeitsstähle.
Wie erkennt man authentischen SKD61?
Überprüfen Sie den Vanadiumgehalt. Authentischer SKD61 enthält 0,8-1,2% V. Fälschungen weisen oft einen geringeren Gehalt auf. Fordern Sie ein Materialzertifikat an, das C (0,35-0,42%), Cr (4,8-5,5%), Mo (1,0-1,5%) und V (0,8-1,2%) bestätigt. Wählen Sie renommierte Marken wie Hitachi, Daido oder Fushun Special Steel.
Was tun, wenn die Kernhärte eines SKD61-Werkzeugs, das dicker als 100 mm ist, unzureichend ist?
SKD61 weist eine begrenzte Härtbarkeit auf; die Kernhärte kann in dicken Querschnitten 5-8 HRC unter der Oberflächenhärte liegen. Lösungen: Haltezeit verlängern (1 Stunde pro 25 mm), Kryobehandlung anwenden oder auf einen modifizierten H13 oder vorvergüteten Stahl umsteigen.Werkzeugstahl. Vermeiden Sie nach Möglichkeit massive Strukturen >100 mm im Design.
SKD61 Stahl – Detaillierte Leistungsparameter PDF-Download
| Artikel | Details |
|---|---|
| Datei | skd61-tool-steel-properties-composition-machining-guide.pdf |
| Typ | application/pdf |
| Größe | 199 KB |
| Link | https://moldsteells.com/wp-content/uploads/2026/03/skd61-tool-steel-properties-composition-machining-guide.pdf |
