1.2714 против H13 – Состав, Термальная Обработка, Свойства и Применения

Введение

Выбор между EN 1.2714 и H13 является распространенным решением для инженеров, менеджеров по закупкам и планировщиков производства, которым необходимо сопоставить характеристики материала с условиями эксплуатации: термическими циклами, износом, ударами и стоимостью производства. Типичные контексты принятия решений включают проектирование штампов для горячей штамповки или экструзии, инструменты для высокоцикличного производства и компоненты, которые должны сочетать прочность с горячей твердостью и термической стабильностью.

Основное практическое различие, которое учитывают инженеры, заключается в том, как два стали ведут себя под термической нагрузкой и механическим ударом: одна марка обычно выбирается для более высокой устойчивости к термической усталости и горячему износу, в то время как другая выбирается, когда требуется сочетание прочности при комнатной температуре и лучшего теплоотведения. Поскольку национальные и поставщицкие обозначения могут различаться, всегда подтверждайте точный состав и спецификацию термообработки в сертификате завода перед окончательным выбором.

1. Стандарты и обозначения

• H13
• Общие международные эквиваленты: AISI H13, DIN/EN: 1.2344.
• Классификация: Сталь для горячей обработки (легированная Cr–Mo–V).
• Стандарты: ASTM A681 (инструментальные стали), ссылки на серии EN 10087/10088 для инструментальных сталей, стандарты ISO для инструментальных сталей.
• 1.2714
• Обозначение: числовое обозначение EN 1.2714 (используется в европейских/DFI каталогах). Примечание: некоторые поставщики или страны могут использовать альтернативные коммерческие названия; всегда подтверждайте точное соответствие.
• Классификация: Инструментальная/инженерная сталь (конкретный подтип зависит от источника; часто используется для холодной или горячей обработки инструментов или приложений с высокой прочностью в зависимости от химического состава).
• Стандарты: Обратитесь к конкретному стандартному листу EN или национальному стандарту для точного состава и требований к механическим свойствам.

Примечание: H13 однозначно является сталью для горячей обработки. Обозначение 1.2714 должно быть сопоставлено со стандартом поставщика или конкретным листом EN, чтобы определить, рекомендуется ли оно для горячей обработки, холодной обработки или общего инженерного обслуживания.

2. Химический состав и стратегия легирования

Стратегия легирования определяет закаливаемость, устойчивость к отпуску, прочность и теплопроводность. Ниже представлено сравнительное, ориентированное на инженерию представление — рассматривайте записи о составе для 1.2714 как ориентировочные и проверяйте по сертификату завода поставщика.

Элемент	Типичный H13 (EN 1.2344) — роль	Типичный 1.2714 — роль (ориентировочно)
C	0.32–0.45% — обеспечивает твердость и износостойкость	Варьируется по спецификации; часто умеренное до высокое содержание углерода для твердости
Mn	0.20–0.50% — декарбонизация, некоторая закаливаемость	Варьируется — обычно низкое до умеренного
Si	0.80–1.20% — прочность, декарбонизация	Варьируется — часто низкое до умеренного
P	≤0.03% — примесь, минимизировать для прочности	Зависит от спецификации — поддерживается на низком уровне
S	≤0.03% — примесь, обрабатываемость (если выше)	Зависит от спецификации — поддерживается на низком уровне
Cr	4.75–5.50% — коррозионная стойкость, закаливаемость, износ	Обычно ниже или умеренное по сравнению с H13, если только марка не является высоко-Cr инструментальной сталью
Ni	≤0.30% — прочность (незначительная)	Обычно низкое или отсутствует
Mo	1.10–1.75% — устойчивость к отпуску, прочность при высокой температуре	Может присутствовать на низком до умеренном уровне
V	0.80–1.20% — образование карбидов, износостойкость, прочность	Часто ниже, чем у H13, если не предназначена для износостойкости
Nb, Ti, B	Следовые добавки в некоторых спецификациях для контроля зерна/закаливаемости	Обычно минимальные, если не микроалюминированные
N	Следы — влияет на образование нитридов, если значительное	Обычно незначительное

Как легирование влияет на свойства: - Cr, Mo и V повышают закаливаемость и улучшают устойчивость к отпуску; они также способствуют образованию карбидов, которые способствуют сопротивлению горячему износу. - Более высокое содержание углерода увеличивает достижимую твердость и износостойкость, но снижает свариваемость и может уменьшать прочность. - Баланс легирования определяет термическую стабильность при рабочих температурах (горячая твердость) и ударную прочность при термических циклах.

3. Микроструктура и реакция на термообработку

Микроструктура и реакция на термообработку определяют поведение в эксплуатации.

H13 - Типичная микроструктура после обычного закалки и отпуска: закаленный мартенсит с дисперсными легированными карбидами (карбиды Cr/Mo/V). Эта микроструктура обеспечивает сохранение твердости при повышенных температурах и хорошую устойчивость к термической усталости. - Маршрут термообработки: закалка (аустенизация ~1020–1100°C в зависимости от сечения и поставщика) → контролируемая закалка (масло/воздух в зависимости от сечения) → многоступенчатый отпуск (часто 2–3 отпуска при 500–600°C) для достижения необходимого сочетания твердости и прочности. Может применяться субнулевое лечение для снижения остаточного аустенита.

1.2714 (ориентировочно) - В зависимости от точного химического состава микроструктура после соответствующей термообработки будет либо закаленным мартенситом, либо бейнитом с карбидами; некоторые варианты 1.2714 оптимизированы для более высокой прочности с более тонким распределением карбидов. - Термообработка может включать нормализацию, закалку и отпуск или специфическую термо-механическую обработку для уточнения размера зерна. Режим отпуска выбирается для балансировки твердости и прочности, при этом более низкие температуры отпуска обеспечивают более высокую твердость, а более высокие температуры отпуска улучшают прочность и устойчивость к термическому шоку.

Эффект процессов: - Нормализация уточняет размер зерна и может улучшить прочность. - Закалка и отпуск контролируют прочность/прочность; более легированные стали требуют тщательного контроля аустенизации и охлаждения, чтобы избежать трещин. - Термо-механическая обработка может улучшить прочность за счет уточнения зерна и контролируемого распределения осадков.

4. Механические свойства

Ниже представлено качественное и полуквалифицированное сравнение. Точные значения зависят от термообработки и спецификации; проконсультируйтесь с конкретными техническими листами.

Свойство	H13 (типично, зависит от термообработки)	1.2714 (ориентировочно)
Устойчивость к растяжению	Умеренная до высокой (например, 900–1400 МПа в зависимости от отпуска)	Варьируется в зависимости от химического состава и термообработки; может быть аналогичной или ниже
Устойчивость к текучести	Умеренная до высокой (зависит от термообработки)	Варьируется; некоторые марки предлагают более высокую текучесть для холодных рабочих приложений
Удлинение (%)	Умеренное (8–15% типично в зависимости от отпуска)	Часто аналогичное или выше, если оптимизировано для прочности
Ударная прочность (Шарпи)	Хорошая для стали для горячей обработки при правильном отпуске — сбалансирована для сопротивления термическому шоку	Некоторые варианты 1.2714 подчеркивают более высокую прочность при комнатной температуре
Твердость (HRC)	Обычно 40–55 HRC после соответствующего отпуска (в зависимости от эксплуатации)	Зависит от целевого применения; может быть закалена до аналогичной или более высокой HRC для износостойкости

Интерпретация - H13 обычно обеспечивает превосходную горячую твердость и устойчивость к отпуску благодаря легированию Cr–Mo–V; это делает его предпочтительным для горячей обработки, где прочность при повышенной температуре имеет решающее значение. - 1.2714 во многих спецификациях поставщиков адаптирована либо для повышения прочности, либо как сталь для холодной обработки; его пластичность и ударная прочность при комнатной температуре могут быть выше, чем у аналогично отпущенного H13, в то время как его горячая твердость может быть ниже. - Окончательные механические свойства больше зависят от выбранной термообработки, чем просто от номинального химического состава.

5. Свариваемость

Свариваемость зависит в первую очередь от углеродного эквивалента и содержания легирующих элементов. Используйте признанные формулы для качественной оценки риска трещин.

Общие индексы: - Углеродный эквивалент IIW: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - Pcm для прогнозирования потребностей в предварительном нагреве: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Качественные рекомендации - H13: умеренный CE из-за Cr, Mo и V с умеренным содержанием углерода — обычно требуется предварительный нагрев, контролируемая температура межпрохода и термообработка после сварки (PWHT), чтобы избежать водородных трещин и восстановить прочность. Сварка H13 возможна, но требует опытных процедур и часто специализированных сварочных материалов. - 1.2714: свариваемость зависит от его содержания углерода и легирующих элементов. Если марка имеет более высокое содержание углерода и легирования для износостойкости, сварка потребует предварительного нагрева и PWHT; если это низколегированная, более прочная вариация, свариваемость улучшается. - Обе стали выигрывают от практик сварки с низким содержанием водорода, соответствующего или слегка превышающего выбора наполнителя и строгого контроля термических циклов.

6. Коррозия и защита поверхности

• Ни H13, ни большинство вариантов 1.2714 не являются нержавеющими сталями; обе подвержены общей атмосферной коррозии в необработанном состоянии.
• Типичная защита: покраска, покрытие, конверсионные покрытия или местные обработки поверхности. Для инструментов, используемых в агрессивных средах, нитридирование или покрытия PVD (TiN, CrN, DLC) могут обеспечить износостойкость и коррозионную стойкость без изменения общей прочности.
• PREN не применим к не нержавеющим инструментальным сталям. Для только нержавеющих марок используйте: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
• Для инструментов, подверженных образованию окалины или окисляющим средам при высокой температуре, выбор подходящего защитного покрытия и контроль процесса (например, инертные или защитные атмосферы) имеет решающее значение.

7. Обработка, обрабатываемость и формуемость

• Обрабатываемость
• H13: Умеренная обрабатываемость в отожженном состоянии; становится сложной после закалки. Формирователи карбидов (V, Cr) уменьшают срок службы инструмента — используйте карбидные режущие инструменты и регулируйте подачу/скорости.
• 1.2714: обрабатываемость зависит от содержания углерода и серы; некоторые варианты имеют лучшее поведение в обработанном состоянии в отожженном состоянии.
• Формуемость/Сгибание
• Обе марки поддаются обработке в мягком/отожженном состоянии; формование после закалки ограничено.
• Отделка
• Шлифование и EDM являются обычными для закаленных инструментов. Сеть карбидов H13 может увеличить параметры шлифования и EDM, но хорошо понимается в отрасли.

Практические заметки: - Для коротких производственных партий более мягкие отожженные варианты 1.2714 могут сократить время выполнения и стоимость обработки. - Для работы при высоких температурах или термических циклах устойчивость к отпуску H13 может снизить частоту обслуживания.

8. Типичные применения

1.2714 — Типичные применения	H13 — Типичные применения
Штампы для холодной обработки, пуансоны, ножи для резки (если марка является типом холодной обработки); компоненты, приоритетные для прочности при комнатной температуре и теплопроводности в некоторых спецификациях	Штампы для горячей обработки (ковка, литье под давлением, горячая экструзия), экструзионные мандрелы, горячие ножи для резки — где критичны горячая твердость и устойчивость к термической усталости
Компоненты общего машиностроения, где требуется сочетание прочности и износостойкости (зависит от точной спецификации)	Штампы для горячей штамповки, вставки для литья под давлением, инструменты для горячей ковки и приложения для высокотемпературного инструмента
Кандидаты на инструменты для покрытий или обработки поверхности для продления срока службы инструмента	Инструменты, несущие высокие температуры, которые выигрывают от легирования Cr–Mo–V для сохранения твердости при повышенной температуре

Обоснование выбора: - Выбирайте H13, когда эксплуатация связана с длительными высокими температурами, повторяющимися термическими циклами и необходимостью сохранения твердости и устойчивости к отпуску. - Выбирайте 1.2714, когда спецификация поставщика/спецификация указывает на лучшую прочность при комнатной температуре, более высокую теплопроводность или когда процесс обработки инструментов подчеркивает прочность и более быстрое теплоотведение по сравнению с экстремальной горячей твердостью.

9. Стоимость и доступность

• H13: Широко доступна по всему миру в виде плит, прутков и предварительно закаленных блоков от многих заводов и дистрибьюторов инструментальных сталей. Стоимость умеренная до высокой в зависимости от размера и условий поставки (предварительно закаленные против отожженных).
• 1.2714: Доступность зависит от регионального запаса и соответствует ли точный номер EN общему коммерческому классу на вашем рынке. Стоимость может быть ниже или аналогичной H13; специализированные варианты или поставка с жесткими допусками могут иметь более высокие цены.

Форм-факторы: - Обе марки обычно поставляются в виде прутков, плит, блоков и ковок. Время выполнения и стоимость больше зависят от требуемой термообработки, размерных допусков и любой предварительной закалки/отпуска, выполненной поставщиком.

10. Резюме и рекомендации

Атрибут	Свариваемость	Баланс прочности и прочности	Относительная стоимость/доступность
H13	Умеренная; требует предварительного нагрева/PWHT и контролируемой сварки	Отличная горячая прочность и устойчивость к отпуску; хорошая прочность для инструментов горячей обработки	Широко доступна; умеренная до премиум стоимости
1.2714 (ориентировочно)	Переменная; зависит от уровней углерода/легирования — оцените CE и Pcm	Может предложить более высокую прочность при комнатной температуре и/или лучшую теплопроводность в зависимости от варианта; горячая твердость обычно ниже, чем у H13	Доступность зависит от региона и точной спецификации; стоимость переменная

Выводы и практические рекомендации - Выбирайте H13, если: - Ваш компонент или инструмент будет работать при повышенных температурах или под воздействием повторяющихся термических циклов (горячая ковка, литье под давлением, экструзия). - Вам требуется сохранение твердости и устойчивость к термическому размягчению. - Вы принимаете необходимость в контролируемых процедурах сварки и связанных с ними расходах. - Выбирайте 1.2714, если: - Спецификация поставщика для 1.2714 соответствует марке, адаптированной для более высокой прочности при комнатной температуре или более быстрого теплоотведения, и ваша эксплуатационная среда не доминирует длительными высокими температурами. - Вы придаете приоритет более низкой стоимости обработки в отожженном состоянии или нуждаетесь в марке с лучшей теплопроводностью для снижения термических градиентов и риска трещин. - Конкретный вариант 1.2714 имеется в местном запасе и предлагает ценовые преимущества.

Заключительная заметка: числовое обозначение EN 1.2714 может соответствовать различным коммерческим вариантам; всегда подтверждайте точный состав, рекомендуемую программу термообработки и таблицу механических свойств из сертификата завода. Используйте формулы CE и Pcm для сварки, приведенные выше, чтобы оценить риск сварки и определить параметры предварительного нагрева/PWHT для обеих сталей. В случае сомнений проведите испытания, специфичные для применения (термические циклы, испытания на износ и квалификации сварочных процедур) перед полным развертыванием производства.