Was ist P20-Stahl – Materialeigenschaften, Zusammensetzung, Äquivalent von P20-Werkzeugstahl und P20-Stahl im Vergleich zu 4140

Bevor Sie P20-Stahlprodukte kaufen, sollten Sie mehr darüber erfahren. In diesem Artikel wird das P20-Stahlmaterial anhand seiner Definition, Spezifikationsnorm, Äquivalente, Zusammensetzung, Eigenschaften, Anwendungen und einem detaillierten Vergleich zwischen P20- und 4140-Stahl näher erläutert.

Was ist P20-Stahl?


P20, auch bekannt als AISI P20, ist ein Werkzeugstahl, der häufig bei der Herstellung von Kunststoffformen und Druckgussformen verwendet wird. P20-Stahl wird normalerweise in vorgehärtetem Zustand mit einem Härtebereich von HRC28-33 geliefert, sodass er ohne weitere Wärmebehandlung direkt für den Formenbau verwendet werden kann. P20-Formenstahl ist gut bearbeitbar und kann durch Schneiden, Schmieden, Wärmebehandlung und maschinelle Bearbeitung verarbeitet werden, während eine gute Maßstabilität und Oberflächenqualität erhalten bleibt. Er eignet sich auch zum Polieren und Ätzen.

P20-Material ist in Form von Rund- oder Vierkantstangen und flachen Platten erhältlich.

P20 Stahläquivalente

Die Stahlsorten werden in den einzelnen Normen unterschiedlich spezifiziert. Werkzeugstahl AISI P20 (USA) entspricht DIN 1.2311 (Deutschland) und GB/T 3Cr2Mo (China).

P20 Stahlbearbeitbarkeit

Unter der Annahme, dass Werkzeugstahl mit 1 Prozent Kohlenstoffanteil eine Bewertung von 100 aufweist, weist der vorgehärtete P20-Stahl eine Bearbeitbarkeitsbewertung von 65 auf.

Wärmebehandlung von P20-Stahl

  • – Vorhärten: Bei Verwendung als Material für große Formen besteht das Vorhärten-Wärmebehandlungssystem für P20-Stahl aus Erhitzen und Abschrecken bei 830–860 °C.
  • – Abschrecken: Der Abschrecktemperaturbereich liegt ungefähr zwischen 820 und 890 °C, wobei 850 bis 880 °C üblicherweise empfohlen werden.
  • – Anlassen: Der Anlasstemperaturbereich liegt ungefähr zwischen 500 und 640 °C, wobei üblicherweise 540 bis 640 °C empfohlen werden.
  • – Glühen: Die Glühtemperatur beträgt 850 °C, die Haltezeit beträgt 2–4 Stunden. Die isotherme Temperatur beträgt 720 °C, die Haltezeit beträgt 4–6 Stunden. Der Ofen wird auf 500 °C abgekühlt und anschließend luftgekühlt.

Chemische Zusammensetzung von P20-Stahl


Die Zusammensetzung von P20-Stahl variiert leicht zwischen verschiedenen Standards.

P20/3Cr2Mo

ElementInhalt (%)
Fe95,2-98,5
C0,28–0,40
Si0,20–0,80
Mn0,60-1,00
Cr1,40-2,00
Mo0,30–0,55
P0,03
S0,03

DIN 1.2311

ElementInhalt (%)
FeRest
C0,35-0,45
Si0,20–0,40
Mn1,30-1,60
Cr1,80-2,10
Mo0,15–0,25
P0,03
S0,03

Werkstoffeigenschaften von P20-Stahl (physikalische, thermische und mechanische Eigenschaften)


P20 ist eine Chrom-Molybdän-Legierung und seit langem der Stahl der Wahl für vorgehärtete Formenstähle. Nachfolgend sind die Eigenschaften von P20-Werkzeugstahl aufgeführt.

EigenschaftenWerte
Dichte7,85 g/cm³ (0,284 lb/Zoll)
Härte300 Brinell (30 Rockwell C)
Maximale Zugfestigkeit965-1030 MPa (140.000-150.000 psi)
Streckgrenze827-862 MPa (120.000-125.000 psi)
Bruchdehnung20 %
Elastizitätsmodul205 GPa (29.700 ksi)
Druckfestigkeit862 MPa (125.000 psi)
Wärmeleitfähigkeit29,0–34,0 W/mK (201–236 BTU-Zoll/Std.-ft²-°F)
Wärmeausdehnung (20 ºC)12,8 x 10^-6/ºC

P20-Stahl vs. 4140, was ist der Unterschied?


Ein einfacher Vergleich zwischen 4140-Stahl und P20 zeigt deutlich die Unterschiede.

1. Chemische Zusammensetzung

Elemente4140P20
Fe96,8-97,895,2-98,5
C0,38–0,430,28–0,40
Mn0,75-1,000,60-1,00
P0,0350,03
S0,0400,03
Si0,15–0,350,20–0,80
Cr0,8–1,101,40-2,00
Mo0,15–0,250,30–0,55
Cu00-0,25

2. Standard

P20-Stahl ist in der Spezifikation ASTM A681 angegeben, die für Werkzeugstähle gilt, während 4140-Stahl in der Norm ASTM A29 für Stahlstangen, Kohlenstoff- und Legierungsstahl sowie Warmschmiedestahl abgedeckt ist.

3. Eigenschaften

Eigenschaften4140P20
Zugfestigkeit (MPa)690 bis 1080540 bis 1050
Latente Schmelzwärme (J/g)250260
Wärmeleitfähigkeit (W/mK)4345
Thermische Ausdehnung (µm/mK)1312
Elektrische Leitfähigkeit (gleiches Volumen, % IACS)7.37.4
Elektrische Leitfähigkeit (Gleichgewicht, % IACS)8.48,5
Thermoschockbeständigkeit (Punkte)20 bis 3218 bis 35

4. Kosten

4140-Stahl ist im Allgemeinen billiger als P20-Stahl.

5. Bewerbungen

  • – P20-Stahl wird hauptsächlich für Kunststoffformen und Zinkdruckgussformen verwendet und kann vergütet werden, um ein gutes Gleichgewicht zwischen Härte und Zähigkeit zu erreichen, was für die Formenherstellung von Vorteil ist.
  • – 4140-Stahl eignet sich am besten für verschiedene mechanische Anwendungen, die hohe Festigkeit und Zähigkeit erfordern. Er wird normalerweise für Komponenten wie Zahnräder, Wellen und Bolzen verwendet, bei denen Härte und Verschleißfestigkeit entscheidend sind.

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