DIN 1.2311 Werkzeugstahl

Umfassender Leitfaden zum Werkzeugstahl DIN 1.2311

DIN 1.2311 ist ein weit verbreiteter niedriglegierter Werkzeugstahl, der für seine hervorragende Bearbeitbarkeit, gute Verschleißfestigkeit und gleichmäßige Härte über große Querschnitte bekannt ist. Dieser Leitfaden beschreibt seine Eigenschaften, Verarbeitung und Anwendungen, um Ingenieuren und Herstellern bei der fundierten Entscheidungsfindung zu helfen.

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1. Einführung zur DIN 1.2311

• Definition:
  DIN 1.2311 ist ein vorgehärteter niedriglegierter Werkzeugstahl mit hervorragender Bearbeitbarkeit, mäßiger Festigkeit und ausgezeichneter Polierbarkeit. Er wird häufig für Formen, Matrizen und andere Werkzeugkomponenten verwendet.
• Allgemeine Verwendung:
  Vorwiegend eingesetzt in Kunststoff-Spritzgussformen, Druckgussformen, und verschiedene Komponenten für den Formenbau, bei denen Maßstabilität und Haltbarkeit von entscheidender Bedeutung sind.
• Äquivalente Noten:
  • AISI P20 (USA)
  • 40CrMnMo7 (Deutschland)
  • AFNOR 40CMD8 (Frankreich)

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2. Chemische Zusammensetzung

Die chemische Zusammensetzung von DIN 1.2311 gewährleistet seine Festigkeit, Verschleißfestigkeit und Haltbarkeit:

Element	Prozentsatz (%)
Kohlenstoff (C)	0,35 – 0,45
Silizium (Si)	0,20 – 0,40
Mangan (Mn)	1,30 – 1,60
Phosphor (P)	≤ 0,03
Schwefel (S)	≤ 0,03
Chrom (Cr)	1,80 – 2,10
Molybdän (Mo)	0,15 – 0,25

Diese ausgewogene Zusammensetzung verleiht dem Material seine Bearbeitbarkeit, Polierbarkeit und Zähigkeit.

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3. Physikalische Eigenschaften

DIN 1.2311 weist folgende physikalische Eigenschaften auf:

• Dichte: ca. 7,84 g/cm³
• Wärmeausdehnungskoeffizient:
  • 12,7 × 10⁻⁶ m/m·K bei 20–100 °C
• Wärmeleitfähigkeit:
  • 32 W/m·K bei 23°C

Aufgrund dieser Eigenschaften eignet es sich für Formen und Matrizen, bei denen Stabilität gegenüber thermischen und mechanischen Belastungen erforderlich ist.

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4. Mechanische Eigenschaften

Die mechanischen Eigenschaften von DIN 1.2311 im vorgehärteten Zustand sind wie folgt:

Eigentum	Metrische Werte
Härte (Brinell)	~300 HB
Härte (Rockwell C)	~30 HRC
Zugfestigkeit (maximal)	965 – 1100 MPa
Streckgrenze	827 – 910 MPa
Dehnung in der Pause	~20%
Charpy-Schlagzähigkeit (V-Kerbe)	20 – 25 J

Diese Kombination von Eigenschaften gewährleistet Zähigkeit und Verschleißfestigkeit und ermöglicht gleichzeitig eine effiziente Bearbeitung.

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5. Wärmebehandlung

DIN 1.2311 wird geliefert in einer vorgehärteter Zustand, aber eine weitere Wärmebehandlung kann seine Eigenschaften für bestimmte Anwendungen verbessern.

• Glühen:
  • Temperatur: 710–740°C
  • Kühlung: Ofenkühlung, um eine gleichmäßige Erweichung zu gewährleisten.
  • Maximale Härte: 235 HB
• Härten:
  • Temperatur: 850–880°C
  • Abschreckmedium: Öl- oder Salzbad zur schnellen Abkühlung.
  • Härte nach dem Abschrecken: Bis zu 52 HRC
• Anlassen:
  • Um Spannungsaufbau zu vermeiden, sofort nach dem Abschrecken anlassen.
  • Anlasstemperaturen und zugehörige Härte:
    • 100°C: 52 HRC
    • 200°C: 50 HRC
    • Bis 600 °C: Die Härte nimmt mit der Temperatur progressiv ab.

Durch diese Verfahren kann DIN 1.2311 die spezifischen Härte- und Zähigkeitsanforderungen in anspruchsvollen Anwendungen erfüllen.

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6. Bewerbungen

DIN 1.2311 wird im Formen- und Werkzeugbau häufig eingesetzt aufgrund seiner günstigen Eigenschaften:

• Kunststoff-Spritzgussformen: Geeignet für die Herstellung hochpräziser Kunststoffkomponenten in großen Stückzahlen.
• Druckgussformen: Ideal für Zink und Aluminium Guss aufgrund seiner Zähigkeit und Verschleißfestigkeit.
• Matrizenhalter und Träger: Sorgt für Stabilität und gleichmäßige Härte in Stützstrukturen.
• Strukturbauteile im Formenbau: Sorgt für Maßstabilität und Verschleißfestigkeit in Formen.
• Schuhblöcke und Druckgussformen: Geeignet für Formen, die beim Gießen hohem Druck ausgesetzt sind.

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7. Lieferformen

DIN 1.2311 ist in verschiedenen Formen erhältlich, um unterschiedlichen Fertigungsanforderungen gerecht zu werden:

• Rundstäbe: Durchmesser reicht von 6 mm bis 1000 mm
• Vierkantstangen
• Platten und Bleche: Die Dicke reicht von 20 mm bis 400 mm
• Flachstäbe und Blöcke

Die Verfügbarkeit in mehreren Größen gewährleistet Vielseitigkeit bei Formen- und Werkzeuganwendungen.

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8. Fazit

Werkzeugstahl nach DIN 1.2311 ist ein Grundmaterial im Formenbau und bietet ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Bearbeitbarkeit, Polierbarkeit und Verschleißfestigkeit. Durch seinen vorgehärteten Zustand ist keine umfangreiche Wärmebehandlung erforderlich, was die Produktionszeit und -kosten reduziert.

Ob für Kunststoffspritzgussformen, Druckgussformen oder Strukturformkomponenten, DIN 1.2311 bietet gleichbleibende und zuverlässige Leistung. Dieser Leitfaden beleuchtet seine Eigenschaften, Verarbeitungstechniken und Anwendungen, um Ingenieure und Hersteller bei der Auswahl der am besten geeigneten Materialien für ihre Projekte zu unterstützen.