1.2311 vs 1.2738 – Zusammensetzung, Wärmebehandlung, Eigenschaften und Anwendungen

Einführung

Ingenieure, Einkaufsleiter und Fertigungsplaner müssen routinemäßig zwischen nahen, aber unterschiedlichen Formen von Formen- und Werkzeugstahlgüten wählen. Die Entscheidung balanciert oft Bearbeitbarkeit, Polierbarkeit und Kosten gegen Härtefähigkeit, Verschleißfestigkeit und Ermüdungslebensdauer. Typische Kontexte umfassen die Auswahl von Stählen für Spritzgussformen, allgemeine Werkzeuge oder Komponenten, bei denen Oberflächenfinish und dimensionsstabilität entscheidend sind.

In der Praxis werden 1.2311 und 1.2738 verglichen, da beide in Formen- und Werkzeugrollen eingesetzt werden, jedoch für unterschiedliche Prioritäten ausgelegt sind: der eine betont die Bearbeitungs- und Oberflächenfinish-Eigenschaften für Kunststoffformen, während der andere einen höheren Kohlenstoff- und Legierungsgehalt für größere Härte, Verschleißfestigkeit und Tragfähigkeit betont. Das Verständnis der Zusammensetzungsphilosophien, der Wärmebehandlungsreaktionen, des mechanischen Verhaltens und der Fertigungsimplikationen ist entscheidend für die Auswahl der richtigen Güte.

1. Standards und Bezeichnungen

• EN/DIN: 1.2311 und 1.2738 sind europäische DIN/EN-Nummerierungen, die häufig in Beschaffungs- und Materialspezifikationen verwendet werden.
• Andere Standards: Entsprechungen in ASTM/ASME, JIS oder GB können für spezifische Legierungen oder proprietäre Versionen existieren; immer mit den Lieferanten-Mühlenzertifikaten bestätigen.
• Klassifizierung:
• 1.2311 — Vorbehandelter Formen-/Werkzeugstahl (legierter Werkzeugstahl, der für Kunststoffformanwendungen ausgelegt ist; nicht rostfrei).
• 1.2738 — Werkzeugstahl mit höherem Kohlenstoff- und Legierungsgehalt (verwendet für Formen und Werkzeuge, bei denen höhere Härte und Verschleißfestigkeit erforderlich sind; nicht rostfrei).
• Keiner ist eine rostfreie Güte oder ein struktureller HSLA; beide gehören zur Familie der Werkzeug-/Formstähle (legierte/Werkzeugstähle).

2. Chemische Zusammensetzung und Legierungsstrategie

Die folgende Tabelle präsentiert qualitative Zusammensetzungsbetonungen anstelle präziser numerischer Bereiche. Bestätigen Sie immer die numerischen Grenzen aus dem spezifischen Lieferantenzertifikat oder dem anwendbaren Standard vor dem Design oder Schweißen.

Element	1.2311 (typische Betonung)	1.2738 (typische Betonung)
C (Kohlenstoff)	Niedrig–moderat (formbar, bessere Bearbeitbarkeit/Polierbarkeit)	Moderat–höher (verbessert Härte und Verschleißfestigkeit)
Mn (Mangan)	Moderat (Entoxidation, Festigkeit)	Moderat (ähnliche Rolle; kann die Härtefähigkeit unterstützen)
Si (Silizium)	Niedrig–moderat (Entoxidation, Festigkeit)	Niedrig–moderat
P (Phosphor)	Niedrig (niedrig gehalten für Zähigkeit)	Niedrig
S (Schwefel)	Niedrig (für Bearbeitungsvarianten kann in zerspanbaren Varianten etwas höher sein)	Niedrig
Cr (Chrom)	Moderat (Härte, Anlassempfindlichkeit, Korrosionsbeständigkeit)	Moderat–höher (größere Härtefähigkeit und Verschleißfestigkeit)
Ni (Nickel)	Niedrig–Spuren (manchmal vorhanden, um die Zähigkeit zu verbessern)	Niedrig–Spuren
Mo (Molybdän)	Niedrig–moderat (verbessert Härtefähigkeit/Festigkeit bei Temperatur)	Niedrig–moderat (verwendet, um Härtefähigkeit und Festigkeit zu steigern)
V (Vanadium)	Niedrig (Karbidbildner für feine Kornkontrolle)	Niedrig–moderat (unterstützt die Verschleißfestigkeit durch feine Karbide)
Nb/Ti/B/N	Typischerweise Spuren oder abwesend (Kornkontrolle nicht primäres Merkmal)	Spuren möglich (wenn für Zähigkeit/Härtefähigkeit ausgelegt)

Wie die Legierungsstrategie das Verhalten beeinflusst: - Kohlenstoff und Chrom sind primäre Hebel: erhöhter Kohlenstoff erhöht die erreichbare Härte und Verschleißfestigkeit; Chrom erhöht die Härtefähigkeit und Anlassempfindlichkeit. - Legierungselemente wie Mo und V erhöhen die Härtefähigkeit und bilden Karbide, die die Verschleißfestigkeit verbessern, aber die Polierbarkeit verringern. - 1.2311 ist so formuliert, dass es ein Gleichgewicht zugunsten guter Bearbeitbarkeit und Oberflächenfinish bietet; 1.2738 verschiebt die Zusammensetzung in Richtung höherer Kohlenstoff- und Karbidbildner für Verschleiß- und Lastbeständigkeit.

3. Mikrostruktur und Wärmebehandlungsreaktion

Typische Mikrostrukturen und Wärmebehandlungsverhalten:

1.2311 - Im gelieferten Zustand: oft vorgehärtet und angelassen (ein „vorgehärteter“ Formenstahl) mit einer angelassenen martensitischen Matrix und relativ wenigen groben Karbiden. Dies führt zu einer feinen Mikrostruktur, die gut bearbeitet und poliert werden kann. - Wärmebehandlungsreaktion: kann erneut gehärtet und angelassen werden, aber die Zusammensetzung und Legierungsgehalte bedeuten, dass die Härtefähigkeit moderat ist; sorgfältige Kontrolle der Austenitisierung und Abschreckgeschwindigkeiten ist erforderlich, um Abschreckrisse oder übermäßige Verformungen zu vermeiden. - Normalisieren/Verfeinern: Normalisierungs- und Anlaszyklen reduzieren Restspannungen und können die Korngröße leicht verfeinern, aber die Güte ist für minimale Nachbearbeitungsprozesse optimiert.

1.2738 - Im gelieferten Zustand: typischerweise in einem weichgeglühten Zustand für die Bearbeitung geliefert oder als gehärtete Rohlinge; die Mikrostruktur im geglühten Zustand besteht aus Ferrit + Perlit mit dispergierten Legierungskarbiden. - Wärmebehandlungsreaktion: höherer Kohlenstoff- und Legierungsgehalt führt zu höherer Härtefähigkeit – reagiert gut auf Abschrecken und Anlassen, um höhere Härtegrade und eine angelassene martensitische Mikrostruktur mit dispergierten Legierungskarbiden für Verschleißfestigkeit zu erreichen. - Thermo-mechanische Behandlungen: reaktionsfreudiger auf tiefere Härtungsbehandlungen und erreicht höhere Durchhärtung für dickere Abschnitte im Vergleich zu 1.2311.

Praktische Implikation: 1.2311 begünstigt minimale Nachbearbeitungswärmebehandlung und vorhersehbares Oberflächenfinish; 1.2738 ermöglicht höhere Endhärte und Verschleißfestigkeit auf Kosten einer aggressiveren Wärmebehandlung und eines höheren Verformungsrisikos.

4. Mechanische Eigenschaften

Die folgende Tabelle gibt vergleichende qualitative Tendenzen der mechanischen Eigenschaften an. Exakte Werte hängen von der Wärmebehandlung und Spezifikation ab; konsultieren Sie die Datenblätter des Lieferanten für zertifizierbare Zahlen.

Eigenschaft	1.2311 (typisch geliefert / angelassen)	1.2738 (typisch geglüht / abgeschreckt & angelassen)
Zugfestigkeit	Moderat	Höher (nach Abschrecken & Anlassen)
Streckgrenze	Moderat	Höher
Dehnung	Höher (duktiler)	Niedriger (höhere Härte reduziert die Dehnung)
Schlagzähigkeit	Gut (ausgewogen für Formenanwendungen)	Variabel — kann gut sein, wenn richtig angelassen, aber im Allgemeinen niedriger bei hoher Härte
Härte (geliefert)	Moderat (einfach zu bearbeiten/polieren)	Niedriger im geglühten Zustand; kann nach der Wärmebehandlung auf höhere HRC gehärtet werden

Welcher ist stärker/zäher/duktiler und warum: - Festigkeit und Härtefähigkeit: 1.2738 erreicht im Allgemeinen höhere Festigkeit und Härte nach geeigneten Abschreck- & Anlaszyklen aufgrund seines höheren Kohlenstoff- und Legierungsgehalts. - Zähigkeit und Duktilität: 1.2311 behält im Allgemeinen eine größere Duktilität und einfachere Polierbarkeit im vorgehärteten Zustand, was es bevorzugt für Spritzgussformen macht, bei denen Oberflächenfinish und Widerstand gegen Rissbildung während der Bearbeitung Priorität haben.

5. Schweißbarkeit

Die Schweißbarkeit wird durch den Kohlenstoffäquivalent und die Legierung beeinflusst. Zwei gängige Indizes, die für qualitative Interpretationen verwendet werden:

• Kohlenstoffäquivalent (IIW):
  $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$

• Pcm (Schweißkritikalität):
  $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Qualitative Interpretation: - 1.2311: niedriger Kohlenstoff und weniger Legierungselemente führen im Allgemeinen zu einem niedrigeren $CE_{IIW}$ und $P_{cm}$ als 1.2738, was es vergleichsweise einfacher macht, mit niedrigeren Vorwärm- und Zwischenpass-Temperaturanforderungen zu schweißen. Dennoch erfordert das Schweißen als Werkzeug-/Formstahl Aufmerksamkeit, um heiße Risse zu vermeiden und die Metallurgie für die Nachschweißwärmebehandlung abzustimmen. - 1.2738: höherer C- und Legierungsgehalt erhöht das Kohlenstoffäquivalent, was das Risiko harter, spröder wärmebeeinflusster Zonen und Kaltverzug erhöht. Vorwärmen, kontrollierte Zwischenpass-Temperatur und Nachschweißwärmebehandlung sind häufiger erforderlich.

Praktischer Hinweis: Für beide Güten ist das Schweißen normalerweise auf Reparaturen oder die Herstellung von nicht kritischen Merkmalen beschränkt. Für kritische Werkzeuge sind mechanische Befestigungen oder die Herstellung aus einem einzigen Block bevorzugt; Schweißreparaturen sollten den Empfehlungen des Lieferanten und des Schweißmetalls folgen.

6. Korrosion und Oberflächenschutz

• Weder 1.2311 noch 1.2738 sind rostfreier Stahl; daher ist ein Schutz vor atmosphärischer und chemischer Korrosion erforderlich, wo die Umgebung dies verlangt.
• Übliche Schutzstrategien: klare oder pigmentierte Beschichtungen, Farbe, Phosphatierung, Ölkonservierung oder Verzinkung, wo angebracht. Für hochpräzise Formhohlräume werden manchmal Beschichtungen (z. B. PVD, Nitrieren) aufgebracht, um die Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit zu verbessern und gleichzeitig das Oberflächenfinish zu erhalten.
• PREN (Pitting Resistance Equivalent Number) ist nicht anwendbar, da diese Güten nicht rostfrei sind. Für rostfreie Güten ist der Index: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
• Wenn Korrosionsbeständigkeit eine Priorität ist, wählen Sie rostfreie Werkzeugstähle oder wenden Sie Oberflächenengineering (hart Beschichtungen, Nitrieren, korrosionsbeständige Beschichtungen) an, anstatt sich auf die Korrosionsbeständigkeit der Grundlegierung zu verlassen.

7. Verarbeitung, Bearbeitbarkeit und Formbarkeit

• Bearbeitbarkeit:
• 1.2311: typischerweise für gute Bearbeitbarkeit und sehr gute Polierbarkeit im vorgehärteten Zustand ausgelegt. Weniger Werkzeugverschleiß während des Grob- und Feinschneidens; gut für enge Toleranzen.
• 1.2738: im geglühten Zustand bearbeitbar, aber wenn auf Arbeits-Härte gehärtet, ist es abrasiver und verursacht größeren Werkzeugverschleiß. Hartmetallwerkzeuge und Schleifen sind oft erforderlich.
• Formbarkeit und Biegen:
• Beide sind Stähle mit begrenzter Formbarkeit im Vergleich zu niedriglegierten Baustählen; die niedrigere Härte von 1.2311 im vorgehärteten Zustand bietet mehr Spielraum für geringfügige Formänderungen. Größere Formänderungen sind bei Formenstählen unüblich.
• Oberflächenbearbeitung:
• 1.2311 ermöglicht ein überlegenes Oberflächenfinish und Politur — wichtig für glänzende Kunststoffteile.
• 1.2738 ist schwieriger, um Spiegeloberflächen zu erreichen, aufgrund des höheren Karbidgehalts; zusätzliche Polierschritte oder Beschichtungen können erforderlich sein.
• Verformung durch Wärmebehandlung:
• 1.2738 ist während aggressiver Härtungszyklen anfälliger für Verformungen aufgrund höherer Härtefähigkeit und höherer Umwandlungen; sorgfältige Vorrichtungen und Planung der Bearbeitungszugabe sind erforderlich.

8. Typische Anwendungen

1.2311 — Typische Anwendungen	1.2738 — Typische Anwendungen
Spritzgussplatten und Kavitäteneinlagen, bei denen gutes Polieren und dimensionsstabilität Priorität haben	Stanzen und Werkzeuge, die höherem Verschleiß ausgesetzt sind, wie Schneidwerkzeuge, Stanzwerkzeuge und schwere Formkomponenten
Allzweck-vorgehärtete Formenbasen und -platten	Formkerne und -einlagen, bei denen hohe Kontaktspannungen und abrasive Abnutzung zu erwarten sind (nach der Härtung)
Prototypformen und Kleinserienproduktion, bei denen schnelles Bearbeiten und Polieren erforderlich sind	Werkzeuge für die Massenproduktion, die längere Lebensdauer und höhere Härte erfordern

Auswahlbegründung: - Wählen Sie 1.2311 für Komponenten, bei denen Oberflächenfinish, Polierbarkeit und reduzierte Bearbeitungszeit dominierende Auswahlkriterien sind (z. B. optische oder hochglänzende Kunststoffteile). - Wählen Sie 1.2738, wenn die Hauptanforderung höhere Verschleißfestigkeit, höhere Betriebs-Härte ist oder wenn das Werkzeug unter höheren Lasten oder abrasiven Bedingungen betrieben wird.

9. Kosten und Verfügbarkeit

• Relativer Preis: 1.2311 ist oft wirtschaftlicher für vorgehärtete Formenplatten und wird in Platten- und Blockformen für Formenbauer weitgehend vorrätig gehalten. 1.2738 kann je nach genauer Zusammensetzung und Wärmebehandlungszustand etwas teurer sein, insbesondere wenn es in gehärteter Rohform oder mit spezifischen Glühzyklen geliefert wird.
• Verfügbarkeit nach Produktform:
• 1.2311: üblicherweise als Platte, Blöcke und geschliffene Platten in vorgehärteten Zuständen erhältlich; beliebt in Werkzeugvertriebskanälen.
• 1.2738: erhältlich in Stangen, Platten und maßgeschneiderten Rohlingen; kann eine Bestellung nach Spezifikation für gehärtete Zustände erfordern.
• Lieferzeiten: Die Lagerverfügbarkeit für beide Güten ist in reifen Werkzeugmärkten im Allgemeinen gut, aber spezialisierte Größen oder Wärmebehandlungszustände können die Lieferzeit verlängern. Beschichtete oder vorgehärtete Varianten sind möglicherweise leichter für 1.2311 verfügbar.

10. Zusammenfassung und Empfehlung

Zusammenfassungstabelle — qualitative Bewertung (Höher / Moderat / Niedriger):

Attribut	1.2311	1.2738
Schweißbarkeit (praktisch)	Höher (einfacher)	Niedriger (mehr Vorwärmen/Anlassen erforderlich)
Festigkeits-Zähigkeits-Balance	Moderat (gute Balance, duktiler)	Höhere Festigkeit (auf Kosten der Duktilität bei Härtung)
Kosten (typisch im Formenmarkt)	Niedriger–Moderat	Moderat–Höher

Abschließende Empfehlungen: - Wählen Sie 1.2311, wenn: - Sie einen vorgehärteten Formenstahl mit hervorragender Bearbeitbarkeit und Polierbarkeit für Kunststoffspritzformen benötigen. - Oberflächenfinish und dimensionsstabilität mit minimaler Nachbearbeitung entscheidend sind. - Schweißreparaturen gelegentlich erforderlich sind und eine einfache Schweißbarkeit gewünscht ist. - Kürzere Lieferzeiten und Kostenkontrolle Prioritäten sind.

• Wählen Sie 1.2738, wenn:
• Die Anwendung höhere erreichbare Härte und Verschleißfestigkeit nach Abschrecken & Anlassen erfordert.
• Werkzeuge höheren mechanischen Belastungen, abrasivem Verschleiß ausgesetzt sind oder eine längere produktive Lebensdauer erforderlich ist.
• Sie eine aufwendigere Wärmebehandlung, das Potenzial für größere Verformungen und die Notwendigkeit für karbidbeständige Werkzeuge beim Bearbeiten/Schleifen akzeptieren.

Abschließender Hinweis: Beide Güten sind wertvoll in der Werkzeug- und Formenherstellung. Die richtige Wahl hängt vom priorisierten Leistungsrahmen ab: Oberflächenfinish und Bearbeitbarkeit versus maximale Härtefähigkeit und Verschleißfestigkeit. Bei kritischen Beschaffungen oder Designs bestätigen Sie spezifische chemische und mechanische Grenzen aus dem Mühlenzertifikat und konsultieren Sie Ihren Wärmebehandlungsanbieter, um die Materialauswahl mit den beabsichtigten Verarbeitungs- und Betriebsbedingungen abzustimmen.