6 häufig verwendete Formenstähle im Vergleich: P20, 718H, NAK80, H13, S136 und 1.2344

Die Wahl des richtigen Formenstahls beeinflusst die Standzeit eines Spritzgusswerkzeugs, die Oberflächenqualität der Kunststoffteile, den Wartungsaufwand und die gesamten Projektkosten. Ein preisgünstiger Stahl ist nicht automatisch wirtschaftlich, wenn er bei abrasiven Compounds schnell verschleißt oder bei korrosiven Kunststoffen häufig nachgearbeitet werden muss.

Dieser Vergleich betrachtet sechs häufig genannte Handels- und Werkstoffbezeichnungen: P20, 718H, NAK80, H13, S136 und 1.2344. Dabei ist wichtig: Handelsnamen, nationale Normen und Herstellerqualitäten sind nicht immer vollständig austauschbar. Vor der Bestellung sollten chemische Zusammensetzung, Lieferzustand, Härte und Werkszeugnis geprüft werden.

Welcher Formenstahl passt zu welcher Anwendung?

Die Werkstoffauswahl sollte nicht allein nach Härte oder Preis erfolgen. Für ein zuverlässiges Werkzeug müssen mehrere Anforderungen gemeinsam bewertet werden.

• Kunststofftyp: ungefüllt, glasfaserverstärkt, flammgeschützt oder korrosiv
• Geplante Stückzahl und erwartete Werkzeugstandzeit
• Bauteiloberfläche: technisch, genarbt, hochglänzend oder optisch transparent
• Werkzeuggröße, Wanddicken und erforderliche Härtegleichmäßigkeit
• Verarbeitungstemperatur, Einspritzdruck und mechanische Belastung
• Zerspanbarkeit, Erodierbarkeit, Polierbarkeit und Reparaturschweißbarkeit
• Wartung, Ersatzteilversorgung und Gesamtkosten über die Werkzeuglebensdauer

Schnelle Orientierung

• P20: wirtschaftlicher Standard für einfache bis mittelgroße Kunststoffformen
• 718H: vorgehärtete, nickellegierte Qualität für größere und anspruchsvollere Formen
• NAK80: hochharte, gut polierbare Spezialqualität für präzise Sichtflächen
• H13 und 1.2344: Warmarbeitsstähle für hohe thermische und mechanische Belastung
• S136: korrosionsbeständige, gut polierbare Qualität für saubere und aggressive Einsatzbedingungen

Die genannten Profile sind eine Orientierung. Die konkrete Leistung hängt vom Hersteller, der Wärmebehandlung, dem Werkzeugdesign, der Verarbeitung und der Wartung ab. Pauschale Aussagen wie „eine Million Schuss garantiert“ sind ohne Randbedingungen technisch nicht belastbar.

1. P20: wirtschaftlicher vorgehärteter Formenstahl

P20-ähnlicher Formenstahl für wirtschaftliche Spritzgusswerkzeuge

P20-Stahl bezeichnet eine international verbreitete Familie vorgehärteter Kunststoffformenstähle. Im europäischen Markt wird häufig ein Vergleich mit 1.2311 gezogen. Diese Bezeichnungen sind jedoch nicht in jedem Fall chemisch und metallurgisch identisch.

Typische Eigenschaften

• Vorgehärteter beziehungsweise vergüteter Lieferzustand, häufig ungefähr 28 bis 34 HRC
• Gute Zerspanbarkeit bei CNC-Fräsen, Bohren und Erodieren
• Ausgewogene Zähigkeit für Formplatten, Rahmen und Einsätze
• Mittlere Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit
• Für technische Polituren und viele strukturierte Oberflächen geeignet

Typische Anwendungen

P20-ähnliche Stähle werden für Werkzeuge aus PP, PE, PS, ABS und weiteren wenig abrasiven Thermoplasten eingesetzt. Typische Produkte sind Haushaltswaren, Gehäuse, Spielzeugteile, Behälter und einfache Automobilinterieurteile.

Bei glasfaserverstärkten Kunststoffen, halogenhaltigen Flammschutzsystemen oder PVC kann der Verschleiß beziehungsweise die Korrosionsbelastung zu hoch sein. Nitrieren, Beschichten oder härtere Einsätze können die Standzeit verbessern, ersetzen aber keine werkstoffgerechte Auswahl.

2. 718H: vorgehärteter Stahl für größere Formen

718H-ähnliche nickellegierte Qualität für größere Formabmessungen

718H ist eine bekannte Handelsbezeichnung für einen nickellegierten, vorgehärteten Kunststoffformenstahl. Häufig wird er mit 1.2738 oder P20+Ni-Qualitäten verglichen. Eine direkte Substitution sollte dennoch nur nach Abgleich des Herstellerdatenblatts erfolgen.

Typische Eigenschaften

• Gute Durchvergütbarkeit und gleichmäßigere Härte bei größeren Querschnitten
• Vorgehärteter Lieferzustand, je nach Produkt typischerweise im mittleren 30-HRC-Bereich
• Gute Zerspanbarkeit und Erodierbarkeit
• Bessere Polierbarkeit und Homogenität als viele Standard-P20-Qualitäten
• Geeignet für große Formplatten und komplexe Werkzeuggeometrien

Typische Anwendungen

718H-ähnliche Qualitäten eignen sich für mittelgroße bis große Spritzgussformen, etwa für Haushaltsgerätegehäuse, Stoßfänger, Armaturentafeln und technische Sichtteile. Bei moderat gefüllten Kunststoffen kann der Stahl eingesetzt werden, wenn Werkzeugauslegung und Verschleißschutz dazu passen.

Für optische Linsen, stark abrasive Compounds oder dauerhaft korrosive Medien sind spezialisierte Stähle oft die robustere Wahl. Auch eine vermeintlich höhere Härte ersetzt nicht die Prüfung von Reinheit und Polierklasse.

3. NAK80: hohe Lieferhärte und gute Polierbarkeit

NAK80 für präzise Formen mit hohen Anforderungen an die Oberfläche

NAK80 ist ein ausscheidungsgehärteter Formenstahl mit hoher Lieferhärte und guter Maßstabilität. Er kann in vielen Fällen direkt bearbeitet werden, ohne nach der Konturherstellung vollständig gehärtet zu werden.

Typische Eigenschaften

• Lieferhärte häufig ungefähr 37 bis 43 HRC, abhängig vom Herstellerzeugnis
• Gute Zerspanbarkeit trotz vergleichsweise hoher Härte
• Sehr gute Polier- und Strukturierbarkeit bei geeigneter Materialqualität
• Geringe Maßänderung, weil eine abschließende Vollhärtung meist entfällt
• Gute Eignung für präzise Konturen und hochwertige Sichtflächen

Typische Anwendungen

NAK80 wird für hochglänzende Gehäuse, Kosmetikverpackungen, transparente Kunststoffteile, Lichtleiter und dekorative Automobilkomponenten verwendet. Für echte optische Anwendungen müssen Stahlreinheit, Polierprozess, Formtemperierung und Kunststoffqualität gemeinsam beherrscht werden.

Der Stahl ist nicht automatisch korrosionsbeständig. Bei PVC, aggressiven Flammschutzmitteln oder feuchter Lagerung können Schutzmaßnahmen oder ein rostbeständiger Formenstahl sinnvoller sein. Nach dem Funkenerodieren (EDM) sollte die thermisch beeinflusste Randschicht sorgfältig entfernt werden.

4. H13: Warmarbeitsstahl für hohe Belastungen

H13-Warmarbeitsstahl für hohe thermische und mechanische Belastungen

H13 ist ein international verbreiteter Chrom-Molybdän-Vanadium-Warmarbeitsstahl. Er wird normalerweise weichgeglüht bearbeitet und anschließend gehärtet und mehrfach angelassen. Je nach Anwendung liegt die Gebrauchshärte häufig ungefähr zwischen 44 und 52 HRC.

Typische Eigenschaften

• Hohe Warmfestigkeit und gute Beständigkeit gegen thermische Ermüdung
• Gute Zähigkeit bei fachgerechter Wärmebehandlung
• Geeignet für hohe Druck-, Temperatur- und Wechselbelastungen
• Nitrierbar und für verschiedene PVD-Beschichtungen geeignet
• Erfordert eine kontrollierte Wärmebehandlung und ausreichende Anlassbehandlung

Typische Anwendungen

H13 wird vor allem für Druckgussformen, Heißarbeitswerkzeuge, hoch belastete Kerne, Schieber und Einsätze verwendet. Im Kunststoffspritzguss kann es bei abrasiven Hochleistungskunststoffen oder stark beanspruchten Werkzeugbereichen sinnvoll sein.

Die ursprüngliche Aussage, H13 sei allein wegen einer hohen Kunststoff-Schmelzetemperatur immer erforderlich, greift zu kurz. Entscheidend sind die Temperatur am Werkzeug, mechanische Last, Reibung, Kühlzyklus und lokale Konstruktion. Für PEEK oder PPS kann auch ein anderer verschleiß- oder korrosionsbeständiger Stahl geeigneter sein.

5. S136: korrosionsbeständiger Formenstahl

S136-ähnlicher korrosionsbeständiger Formenstahl

S136 ist eine bekannte Handelsbezeichnung für einen martensitischen, hochchromhaltigen Kunststoffformenstahl. Im europäischen Umfeld wird häufig auf korrosionsbeständige Qualitäten aus der 1.2083-Familie verwiesen. Auch hier sind Handelsname und Normwerkstoff nicht automatisch vollständig identisch.

Typische Eigenschaften

• Gute Korrosionsbeständigkeit nach geeigneter Härtung und Politur
• Hohe Reinheit und gute Polierbarkeit bei hochwertigen ESR-Qualitäten
• Gute Eignung für feuchte Produktionsbedingungen und lange Lagerzeiten
• Gebrauchshärte je nach Anwendung häufig ungefähr 48 bis 54 HRC
• Geeignet für Reinraum-, Medizin- und Verpackungsanwendungen

Typische Anwendungen

S136-ähnliche Stähle werden für Formen eingesetzt, die mit korrosiven Kunststoffen, aggressiven Additiven oder hoher Luftfeuchtigkeit in Kontakt kommen. Beispiele sind medizinische Komponenten, Verpackungen, Verschlüsse, transparente Teile und Werkzeuge für PVC.

Korrosionsbeständig bedeutet nicht wartungsfrei. Chloridhaltige Rückstände, ungeeignete Reinigungsmittel, Spalten und falsche Lagerung können auch rostbeständige Formenstähle angreifen. Für Glasfaser-Compounds muss zusätzlich die Verschleißfestigkeit bewertet werden.

6. 1.2344: europäische Bezeichnung einer H13-nahen Stahlfamilie

Werkstoff 1.2344 aus der H13-nahen Warmarbeitsstahlfamilie

Der Werkstoff 1.2344 ist ein europäischer Warmarbeitsstahl, der häufig als nahe Entsprechung zu H13 betrachtet wird. Beide gehören zum Cr-Mo-V-legierten Warmarbeitsstahltyp und besitzen ein ähnliches Einsatzprofil. Sie sollten deshalb nicht als grundsätzlich verschiedene Materialkonzepte dargestellt werden.

Worin unterscheiden sich H13 und 1.2344?

H13 basiert auf einer AISI-Bezeichnung, 1.2344 auf der europäischen Werkstoffnummer. Die jeweiligen Normgrenzen und Herstellerqualitäten können sich bei einzelnen Elementen, Reinheit, Umschmelzroute und Qualitätsanforderungen unterscheiden. Für kritische Anwendungen sind Datenblatt, Werkszeugnis nach EN 10204, Wärmebehandlungsangaben und gegebenenfalls Ultraschallprüfung entscheidend.

Typische Anwendungen

1.2344 wird für Druckgussformen, Warmumformwerkzeuge, Extrusionswerkzeuge sowie hoch beanspruchte Einsätze und Kerne im Spritzguss verwendet. Premium- oder ESR-Ausführungen können bei hohen Anforderungen an Zähigkeit und thermische Ermüdung Vorteile bieten.

Wenn ein Projekt bereits H13 fordert, darf nicht allein aufgrund der ähnlichen Bezeichnung auf beliebiges 1.2344-Material gewechselt werden. Die technische Freigabe sollte über die spezifizierte Norm, Qualitätsstufe und Wärmebehandlung erfolgen.

Direkter Vergleich der sechs Bezeichnungen

P20 und 718H werden meist vorgehärtet geliefert und ermöglichen eine kurze Werkzeugbauzeit. NAK80 kombiniert eine höhere Lieferhärte mit guter Polierbarkeit. S136 adressiert vor allem Korrosion, Sauberkeit und hochwertige Oberflächen. H13 und 1.2344 sind wärmebehandelte Warmarbeitsstähle für besonders hohe thermische und mechanische Beanspruchung.

Vorgehärtet oder nachträglich gehärtet?

Vorgehärtete Stähle reduzieren Verzug und Prozesszeit, erreichen aber nicht immer die Verschleißfestigkeit eines optimal gehärteten Werkzeugstahls. Nachträglich gehärtete Stähle erfordern mehr Fertigungsplanung, bieten dafür höhere Härte und belastbare Randschichten.

Polierbarkeit oder Korrosionsbeständigkeit?

Eine gute Polierbarkeit ist nicht automatisch gleichbedeutend mit Korrosionsbeständigkeit. NAK80 ist für hochwertige Oberflächen bekannt, während S136-ähnliche Stähle zusätzlich einen hohen Korrosionsschutz bieten können. Für transparente Teile muss auch die Stahlreinheit berücksichtigt werden.

Wie wählt man den richtigen Formenstahl aus?

• Für einfache, wenig abrasive Kunststoffteile und mittlere Stückzahlen: P20-ähnliche Qualität prüfen.
• Für große Werkzeuge und gleichmäßige Härte über größere Querschnitte: 718H- oder 1.2738-ähnliche Qualität prüfen.
• Für hochglänzende Sichtteile und präzise Oberflächen: NAK80 oder eine geeignete hochreine Polierqualität prüfen.
• Für korrosive Kunststoffe, Reinraum und feuchte Bedingungen: S136- oder 1.2083-ähnliche Qualität prüfen.
• Für hohe thermische Wechselbelastung und stark beanspruchte Einsätze: H13 beziehungsweise 1.2344 in passender Qualitätsstufe prüfen.

Vor der Freigabe sollten Werkzeugkonstrukteur, Spritzgießer, Stahlhändler und Härterei die Anforderungen gemeinsam abstimmen. Wichtig sind nicht nur der Stahlname, sondern auch Blockgröße, Lieferhärte, Wärmebehandlung, Umschmelzverfahren, Prüfzeugnis und erlaubte Reparaturverfahren.

Häufig gestellte Fragen

Welcher Formenstahl ist am günstigsten?

P20-ähnliche Stähle sind bei der Anschaffung und Bearbeitung häufig wirtschaftlich. Der günstigste Gesamtpreis hängt jedoch von Standzeit, Wartung, Ausschuss und Stillstand ab.

Welcher Stahl eignet sich für transparente Kunststoffteile?

NAK80 und hochreine korrosionsbeständige Formenstähle können geeignet sein. Die Entscheidung hängt von optischer Qualität, Kunststoff, Korrosionsrisiko und Polierspezifikation ab.

Welcher Stahl eignet sich für PVC?

Für PVC und andere potenziell korrosive Compounds ist häufig ein korrosionsbeständiger Formenstahl wie eine S136- beziehungsweise 1.2083-nahe Qualität sinnvoll. Zusätzlich sind Prozessführung, Entlüftung und Werkzeugpflege wichtig.

Sind H13 und 1.2344 identisch?

Sie sind nahe verwandte Standardbezeichnungen derselben Warmarbeitsstahlfamilie, aber nicht in jedem Beschaffungsfall automatisch identisch. Normgrenzen, Herstellerqualität und Wärmebehandlung müssen geprüft werden.

Wie lange hält eine Spritzgussform?

Eine seriöse Standzeit lässt sich nicht allein aus der Stahlsorte ableiten. Kunststoff, Füllstoff, Geometrie, Härte, Oberfläche, Prozessparameter, Wartung und Schadenskriterien bestimmen gemeinsam die erreichbare Zahl an Zyklen.

Fazit: Der Stahlname allein reicht nicht aus

P20, 718H, NAK80, H13, S136 und 1.2344 decken ein breites Spektrum im Werkzeug- und Formenbau ab. Die Bezeichnungen stehen jedoch teils für Werkstofffamilien, teils für Handelsnamen und teils für Normwerkstoffe. Ein direkter Vergleich ist nur mit klar definiertem Lieferzustand und Herstellerdaten sinnvoll.

NexMold berücksichtigt bei der Werkstoffauswahl für Spritzgussformen neben Härte und Preis auch Kunststoff, Stückzahl, Oberflächenanforderung, Werkzeuggröße und Wartungskonzept. So entsteht ein Werkzeug, dessen Material nicht nur auf dem Datenblatt, sondern im realen Produktionsprozess überzeugt.