# Ocel pro CNC: průvodce 1045, 4140, 4340, D2, H13 > Praktický průvodce volbou oceli pro CNC obrábění: 1045, 4140, 4340, D2, H13, 420 SS — rozhodovací tabulky, data pro obrábění, výsledky tepelného zpracování, srovnání nákladů a časté chyby. https://www.sinbo-machining.com/cs/wiki/materials/steel/ --- ## Na této stránce - Kterou ocel potřebujete? - Údaje o ocelích v přehledu - Výsledky tepelného zpracování - 4140 vs 4340 — kdy přejít na vyšší - Nástrojová ocel: D2 vs H13 - Tipy pro nákup - Časté chyby - Časté dotazy # Ocel Ocel je páteří obráběných dílů. Samotné „ocel“ ale nic neznamená bez jakosti — 1045 a D2 se chovají naprosto odlišně. Tato stránka vám pomůže vybrat správnou jakost, vědět, jaké tepelné zpracování předepsat, a vyhnout se drahé chybě nadměrné specifikace tvrdosti, kterou reálně nelze dosáhnout. ## Kterou ocel potřebujete? Začněte zde. Vaše odpověď určuje cenu materiálu, dobu obrábění a to, zda bude potřeba tepelné zpracování. | Vaše situace | Použijte | Proč | Běžné hřídele, čepy, konzoly | 1045 | Nejlevnější uhlíková ocel. Dostatečná pro většinu nekritických dílů. Kalení a popouštění na 25–35 HRC. | Ozubená kola, nápravy, vysoce namáhané díly | 4140 | Pracovní kůň mezi legovanými ocelemi. Dobrá prokalitelnost, slušná obrobitelnost. Kalení a popouštění na 28–38 HRC. | Vysokopevnostní konstrukční díly | 4340 | Vyšší prokalitelnost než 4140. Používá se, když 4140 nedosáhne potřebné tvrdosti v jádru. 40–50 HRC. | Řezné nástroje, razníky, formy | D2 | Vysokouhlíková vysoce chromová nástrojová ocel. 58–62 HRC. Odolná proti opotřebení, ale křehká. | Formy pro tlakové lití, kovací zápustky | H13 | Nástrojová ocel pro práci za tepla. Udrží tvrdost nad 500°C. 44–52 HRC. | Korozní odolnost + tvrdost | 420 SS | Nerez se slušnou prokalitelností. 40–50 HRC. Chirurgické nástroje, hřídele čerpadel. | Svařované sestavy | 1045 nebo 4140 | U 4140 je nutný předehřev (200°C+). D2 a H13 nelze svařovat. | Priorita rozpočtu | 1045 | Nejlevnější ocel. Nejrychlejší obrábění. Nejširší dostupnost. ## Údaje o ocelích v přehledu | Vlastnost | 1045 | 4140 | 4340 | D2 | H13 | 420 SS | Kategorie | Uhlíková | Legovaná | Legovaná (NiCrMo) | Nástrojová (vysoké Cr) | Pro práci za tepla | Martenzitická nerez | Pevnost v tahu (MPa) | 585 (žíhaná) | 655 (žíhaná) | 745 (žíhaná) | — | — | 655 (žíhaná) | Prokalitelnost | Nízká | Střední | Vysoká | Velmi vysoká | Vysoká | Střední | Max. HRC (kalení a popouštění) | 35 | 38 (kalení: olej) | 50 (kalení: olej) | 62 (kalení: olej/vzduch) | 52 (kalení: vzduch) | 50 (kalení: vzduch/olej) | Kalicí médium | Voda | Olej | Olej | Olej / vzduch | Vzduch | Vzduch / olej | Obrobitelnost | Dobrá | Dobrá | Průměrná | Špatná (před tepelným zpracováním) | Průměrná | Průměrná | Svařitelnost | Ano | Nutný předehřev | Nutný předehřev | Ne | Ne | Nutný předehřev | Hustota (g/cm³) | 7.85 | 7.85 | 7.85 | 7.70 | 7.80 | 7.80 | Relativní cena | 1.0x | 1.3–1.8x | 1.5–2.0x | 3–5x | 3–5x | 2–3x ## Výsledky tepelného zpracování Ocel bez tepelného zpracování je prostě... ocel. Většina obráběných dílů potřebuje nějakou formu kalení a popouštění. Tabulka níže ukazuje, co očekávat. | Ocel | Kalicí médium | Popouštění (°C) | Výsledek (HRC) | Výsledek (HB) | Použití | 1045 | Voda | 400–550 | 25–35 | 255–320 | Hřídele, čepy, konzoly | 4140 | Olej | 400–600 | 28–38 | 270–350 | Ozubená kola, nápravy, spojky | 4340 | Olej | 200–430 | 40–50 | 380–480 | Vysokopevnostní šrouby, hřídele | D2 | Olej / vzduch | 200–300 | 58–62 | — | Řezné nástroje, tvářecí formy | H13 | Vzduch | 500–600 | 44–52 | — | Formy pro tlakové lití, kování za tepla | 420 SS | Vzduch / olej | 200–400 | 40–50 | — | Chirurgické nástroje, dříky ventilů Past prokalitelnosti 1045 kalí do vody, ale prokalí se jen u malých průřezů (<20mm). U silnějších dílů zůstává jádro měkké. Pokud potřebujete 35 HRC skrz hřídel 50mm, potřebujete 4140 (kalení do oleje), ne 1045. To je nejčastější chyba při volbě oceli. ## 4140 vs 4340 — kdy přejít na vyšší 4140 pokrývá 80 % aplikací legované oceli. Ale 4340 obsahuje nikl, který dává hlubší prokalitelnost a lepší houževnatost při vysokých úrovních tvrdosti. | Požadavek | Zvolte | Důvod | Běžné ozubené kolo/hřídel (většina případů) | 4140 | Levnější, dostatečně dobrá, široce skladem | Velký průřez (>50mm) s požadavkem na vysokou tvrdost jádra | 4340 | Nikl dává hlubší prokalitelnost | Odolnost proti rázu při 45+ HRC | 4340 | Vrubová houževnatost je výrazně lepší | Cenově citlivé | 4140 | O 20–30 % levnější než 4340 ## Nástrojová ocel: D2 vs H13 D2 i H13 jsou drahé a obě odolné proti opotřebení, ale používají se pro zcela odlišné aplikace. | Vlastnost | D2 | H13 | Typ | Nástrojová ocel pro práci za studena | Nástrojová ocel pro práci za tepla | Tvrdost | 58–62 HRC | 44–52 HRC | Odolnost proti opotřebení | Vynikající (vysoké Cr) | Dobrá | Houževnatost | Nízká (křehká) | Dobrá | Červená tvrdost | Špatná (měkne nad 300°C) | Vynikající (vydrží do 500°C+) | Obrábění (žíhaný) | Špatné (abrazivní karbidy) | Průměrné | Použití | Vystřihovací formy, razníky, střižné nože | Formy pro tlakové lití, kovací zápustky, vytlačování NEPOUŽÍVEJTE D2 na díly namáhané rázem Při 60 HRC je D2 tvrdá, ale křehká. Při rázu se vylamuje a praská. Pokud bude nástroj vystaven rázovému zatížení, použijte místo toho A2 nebo S7. D2 je pro kluzné opotřebení, ne pro ráz. ## Tipy pro nákup | Tip | Detail | Uveďte stav | „4140“ je neúplné. Napište „4140 žíhaná“ (pro obrábění a následné kalení a popouštění) nebo „4140 kalená a popuštěná na 30–35 HRC“ (předupravená). Předupravená šetří čas, ale hůř se obrábí. | Vyžádejte MTR | Materiálový zkušební protokol pro kritické díly. Ověřte, že chemické složení odpovídá specifikaci. | Čínská domácí ocel | Domácí 4140 má obvykle dobrou kvalitu (ekvivalent 45CrMo4). Kvalita D2 a H13 kolísá — ověřte u dodavatele. U nástrojových ocelí se dovoz (Bohler, Uddeholm) často vyplatí. | Předobrobené vs předupravené | Žíhanou objednejte, pokud musíte nejdřív obrábět a potom kalit a popouštět. Předupravenou objednejte, když jsou rozměry jednoduché a potřebujete jen broušení/dokončení. Předupravený materiál se obrábí 2–3x pomaleji. | Dostupnost rozměrů | 1045 a 4140 jsou dostupné v jakémkoli rozměru. D2 a H13 bývají omezeny na standardní desky/tyče. U nestandardních rozměrů počítejte s delší dodací lhůtou. ## Časté chyby | Chyba | Co se stane | Správný postup | Předepsání 1045 na silné díly vyžadující prokalení | Jádro zůstane měkké, díl ve službě selže | Pro průřezy >20mm použijte 4140 nebo 4340 | Předepsání 60 HRC na 4140 | Nelze toho dosáhnout spolehlivě — maximum je ~38 HRC | Pro 60 HRC potřebujete D2, ne 4140 | Kalení D2 do vody | Praskání. D2 se musí kalit do oleje nebo vzduchu. | Dodržujte správné kalicí médium pro každou jakost | Použití D2 na rázové nástroje | Vylamování a praskání při rázu | Pro rázové aplikace použijte S7 nebo A2 | Svařování 4140 bez předehřevu | Praskání v TOO v důsledku prokalitelnosti | Před svařováním předehřejte minimálně na 200–250°C | Neponechání přídavku na broušení po kalení a popouštění | Deformace při kalení vynese díl z tolerance | Na kritických plochách nechte 0.2–0.5mm přídavku na broušení | Objednání předkaleného materiálu na složité obrábění | Opotřebení nástroje se ztrojnásobí, doba cyklu se zdvojnásobí | Objednejte žíhanou, obrábějte a potom kalte a popouštějte ## Časté dotazy #### Kterou jakost oceli mám použít na obráběný díl? Jakost vybírejte podle pracovních podmínek, ne podle názvu. Na běžné hřídele, čepy a konzoly použijte 1045, nejlevnější uhlíkovou ocel, kalenou na 25–35 HRC. Na ozubená kola, nápravy a vysoce namáhané díly použijte 4140, pracovního koně mezi legovanými ocelemi, kalený do oleje na 28–38 HRC. Na 4340 přejděte, když je průřez velký nebo potřebujete odolnost proti rázu při 45+ HRC — dosáhne 40–50 HRC, ale cenově se pohybuje na 1.5–2.0x proti 1.0x u 1045. Pro korozní odolnost spolu s tvrdostí použijte 420 SS na 40–50 HRC. #### Proč nemůžu na 4140 předepsat 60 HRC? Protože toho nelze dosáhnout spolehlivě — strop 4140 je při kalení do oleje kolem 38 HRC, takže požadavek 60 HRC na 4140 je výrobní riziko, ne úzká tolerance. Pokud skutečně potřebujete 58–62 HRC, předepište nástrojovou ocel D2 a pamatujte, že se musí kalit do oleje nebo vzduchu, nikdy do vody, protože kalení do vody ji popraská. Pro 44–52 HRC, které navíc musí vydržet teplo, použijte nástrojovou ocel pro práci za tepla H13, která si drží tvrdost do 500°C+. #### Má být nástroj z D2, nebo H13? Jakost přiřaďte teplotě, které bude nástroj skutečně vystaven. D2 je nástrojová ocel pro práci za studena na vystřihovací formy, razníky a střižné nože: tvrdost 58–62 HRC a vynikající odolnost proti opotřebení díky vysokému chromu, ale nízká houževnatost, špatná obrobitelnost v žíhaném stavu a červená tvrdost, která selhává nad 300°C. H13 je jakost pro práci za tepla na formy pro tlakové lití a kovací zápustky, která drží 44–52 HRC až do 500°C+. Ani jedna není vhodná pro rázové zatížení, kde se D2 vylamuje a praská — použijte místo ní A2 nebo S7. #### Jaké tepelné zpracování mám předepsat a kolik přídavku na broušení nechat? Předepište kalicí médium a rozsah popouštění, ne jen číslo tvrdosti. 1045 se kalí do vody a popouští při 400–550 °C na 25–35 HRC; 4140 se kalí do oleje a popouští při 400–600 °C na 28–38 HRC; 4340 se kalí do oleje a popouští při 200–430 °C na 40–50 HRC; H13 se kalí do vzduchu a popouští při 500–600 °C na 44–52 HRC. Na kritických plochách nechte 0.2–0.5mm přídavku na broušení, protože deformace při kalení jinak vynese díl z tolerance, a u složité geometrie objednávejte žíhaný, ne předupravený materiál — předupravená ocel se obrábí 2–3x pomaleji.