نظرة عامة على التقنية H13 فولاذ H13

نظرة عامة تقنية على الفولاذ H13: إليك المعلومات عن الفولاذ H13 الذي تبحث عنه. فولاذ الأدوات H13 عبارة عن فولاذ قوالب الصلب الساخن المبرد بالهواء. يُستخدم على نطاق واسع في التطبيقات ذات درجات الحرارة العالية والحمولة العالية مثل قوالب الصب بالقالب والدرفلة على الساخن وأدوات الحدادة على الساخن نظرًا لمقاومته الممتازة للحرارة والتآكل والتعب الحراري. بعد المعالجة الحرارية، يمكنه الحصول على خواص ميكانيكية شاملة جيدة ومقاومة عالية للمزاج.

1. التركيب الكيميائي للفولاذ H13

الكربون (C)	الكروم (Cr)	الموليبدينوم (Mo)	الفاناديوم (V)	السيليكون (Si)	الحديد (Fe)	النيكل (ني)	النحاس (النحاس)	المنجنيز (Mn)
0.32 – 0.45	4.75 – 5.50	1.10 – 1.75	0.80 – 1.20	0.80 – 1.20	≥ 90.9	≤ 0.3	≤ 0.25	كميات أقل

2. الخاصية الميكانيكية للصلب H13

الخواص الميكانيكية الطولية الطولية النموذجية للفولاذ H13 في درجة حرارة الغرفة

درجة حرارة التقسية (درجة مئوية)	درجة حرارة التقسية (درجة فهرنهايت)	قوة الشد (ميجا باسكال)	قوة الشد (ksi)	قوة الخضوع (MPa)	قوة الخضوع (ksi)	الاستطالة في 4D (%)	تقليل المساحة (%)	طاقة صدم شاربي في-نوتش (J)	طاقة الصدم على شكل حرف V-نقطة تشاربي (قدم-رطل رطل)	الصلابة (HRC)
527	980	1960	284	1570	228	13	46.2	16	12	52
555	1030	1835	266	1530	222	13.1	50.1	24	18	50
575	1065	1730	251	1470	213	13.5	52.4	27	20	48
593	1100	1580	229	1365	198	14.4	53.7	28.5	21	46
605	1120	1495	217	1290	187	15.4	54	30	22	44

المصدر: أ.س.م الدليل، المجلد 4: المعالجة الحرارية

3. التطبيقات

استنادًا إلى خصائص فولاذ الأدوات H13، فإن تطبيقاته في المقام الأول في المجالات التي تستفيد من قوته العالية في الحرارة والمتانة ومقاومة التآكل ومقاومة الإجهاد الحراري.

3.1 قالب الصب بالقالبs: يستخدم H13 على نطاق واسع لتصنيع قوالب الصب بالقالب. ويشمل ذلك قوالب لـ

• • سبائك الألومنيوم.
  • سبائك المغنيسيوم.
  • سبائك الزنك.
  • سبائك النحاس. إن مقاومته للصدمات الحرارية والتشقق الناجم عن دورات التسخين والتبريد السريعة في عملية الصب بالقالب تجعله مادة مفضلة.

3.2 قوالب الحدادة على الساخن: نظرًا لقوته وصلابته العالية في درجات الحرارة المرتفعة، فإن H13 مناسب تمامًا لقوالب التشكيل على الساخن، بما في ذلك قوالب التشكيل الآلي.

3.3 قوالب البثق على الساخن: إن قوة H13 الساخنة ومقاومته للتآكل تجعله مناسبًا لعمليات البثق الساخن، بما في ذلك قوالب مقاطع الألومنيوم.

3.4 قالب البثق الدافئs: يمكن أيضًا استخدام H13 في تطبيقات البثق الدافئ.

3.5 القوالب البلاستيكية: على الرغم من أن الفولاذ H13 (أو الفولاذ المماثل) يستخدم في المقام الأول في صب البلاستيك، خاصةً في صب البلاستيك:

• قوالب لدن بالحرارة.
• قوالب بلاستيك التصلب الحراري.
• قوالب التجويف المعقدة. تفيد الصلابة وقابلية التشغيل الآلي (خاصةً في ظروف التصلب المسبق) هذه التطبيقات.

3.6 قواعد القالب: يمكن استخدام H13 (أو ما يعادله SKD61) لقواعد القوالب حيثما كانت القوة والثبات مطلوبان.

3.7 دقة العمل على الساخن المكونات: نظرًا لخصائصه، يمكن استخدام H13 لملحقات وفوهات الأشغال الساخنة عالية الدقة خاصةً تلك التي تعمل مع سبائك الزنك والألومنيوم لفترات طويلة.

3.8 الموتى المتداولون: في صناعة المحامل، يتم استخدام H11 و H13 لتصنيع قوالب الدرفلة، مما يوفر عمرًا افتراضيًا محسنًا.

القاسم المشترك بين هذه الاستخدامات هو الحاجة إلى مادة يمكنها تحمل درجات الحرارة والضغوطات العالية مع الحفاظ على سلامتها ومقاومة التآكل والتشقق. تعتبر المعالجة الحرارية المحددة المطبقة على H13، كما ناقشنا سابقًا، أمرًا حاسمًا في تكييف خصائصه لهذه الاستخدامات المتنوعة.

4. فولاذ H13 المعالجة الحرارية

يرجى ملاحظة أن المعلمات المحددة يمكن أن تختلف بناءً على التطبيق النهائي وحجم المكونات.

فيما يلي مخطط عام لعملية المعالجة الحرارية H13:

• التسخين المسبق: عادةً ما يخضع الفولاذ H13 لمرحلة التسخين المسبق. تبلغ درجة حرارة التسخين المسبق 1500 درجة فهرنهايت (815 درجة مئوية). وهذا يخفف من الصدمة الحرارية أثناء مرحلة التقوية في درجة الحرارة العليا. يُنصح عمومًا بالرجوع إلى توصيات الشركة المصنعة لمعرفة عملية التسخين المسبق المناسبة للفولاذ المعني.
• التقوية (التصلب): يتم تسخين الفولاذ إلى درجة حرارة في منطقة تشكيل الأوستينيت، عادةً حوالي 1875 درجة فهرنهايت (1025 درجة مئوية). تهدف هذه الخطوة إلى تغيير هيكل الفولاذ إلى هيكل الأوستينيت، حيث يتم إذابة الكربون. والقاعدة الأساسية لوقت النقع عند درجة الحرارة هذه هي ساعة واحدة لكل بوصة (25 مم) سمك. تتطلب هذه الخطوة الحفاظ على بيئة واقية في الفرن لتجنب أكسدة السطح أو إزالة الكربنة من الجزء. يوصى بالنسبة للفولاذ H13 باستخدام جو ماص للحرارة مع نقطة ندى تتراوح من 3 إلى 4 درجات مئوية (38 إلى 40 درجة فهرنهايت) عند التصلب عند 1010 درجة مئوية (1850 درجة فهرنهايت). وهناك ممارسة شائعة أخرى لحماية السطح وهي لف الجزء برقائق الفولاذ المقاوم للصدأ.
• التبريد: يتعرض الفولاذ H13، وهو فولاذ تصلب بالهواء، للتبريد بالهواء لتحقيق أقصى قدر من الصلابة. يضمن التبريد الهوائي تقليل الإجهادات المتبقية بعد التصلب. ولكن بالنسبة للأجزاء الأكبر حجمًا، قد تكون هناك حاجة إلى التبريد بالهواء أو حتى التبريد بالزيت لتصلبهم بالكامل. التبريد بالماء ليس مثاليًا ل H13 لأن المادة عرضة للتشقق. يجب غمر الأجزاء المسخنة بالزيت بالكامل حتى تصل إلى درجة حرارة الحمام، ثم توضع على الفور في فرن التقسية.
• التقسية: H13 عبارة عن فولاذ تصلب ثانوي، مع الحاجة إلى التقسية عند درجة حرارة أعلى من ذروة التصلب الثانوي (حوالي 510 درجة مئوية - 950 درجة فهرنهايت). يعتبر التقسية أمرًا حيويًا لتخفيف الضغوطات والوصول إلى الحل الوسط المطلوب بين الصلابة والمتانة. يعتبر التقسية المزدوجة ممارسة شائعة. ومن الأمثلة على خطوة التقسية الأولية 400 درجة فهرنهايت (205 درجة مئوية). وعادةً ما يكون وقت كل دورة تقسية ساعتين لكل بوصة (25 مم) من السُمك. يختلف مستوى الصلابة الذي يتم الحصول عليه وفقًا لدرجة حرارة التقسية المطبقة. على سبيل المثال، قد تنطوي المعالجة الحرارية التي تهدف إلى 45 HRC على التقسية عند درجة حرارة 610 درجة مئوية بعد التصلب عند 1020 درجة مئوية
• تخفيف الإجهاد: إذا كانت دقة الأبعاد بالغة الأهمية، فيمكن معالجة المكونات المشغولة خشنًا بمعالجة لتخفيف الإجهاد قبل آخر معالجة حرارية للتصلب. هذا يعني التسخين إلى 650-675 درجة مئوية (1200-1250 درجة فهرنهايت)، والإبقاء عليها لمدة ساعة أو أكثر، ثم التبريد ببطء إلى درجة حرارة الغرفة.
• النترتة (اختياري): إذا خضعت أجزاء H13 للمعالجة الحرارية، فيمكن للأجزاء النهائية أن تخضع للنترتة، حسب مقاومة التآكل المطلوبة. غالبًا ما تُجرى هذه العملية عند درجات حرارة مماثلة لدرجة حرارة المعالجة الحرارية، وبالتالي، يمكن أحيانًا استخدام النترتة كمعالجة ثانية في معالجة المعالجة الحرارية المزدوجة. على سبيل المثال، تُنتج النترتة الغازية عند درجة حرارة 510 درجة مئوية (950 درجة فهرنهايت) لمدة 10 إلى 12 ساعة عمق غلاف يتراوح بين 0.10 و0.13 مم (0.004 و0.005 بوصة).

5. مكافئات H13

• المعيار الياباني (JIS): SKD61 (يُدرج أحيانًا باسم X40CrMoV5-1)
• المعيار الألماني (DIN): 1.2344، X40CrMoV5-1، GS344ESR
• المعيار الأوروبي (EN): X40CrMoV5-1 (1.2344)
• المعيار الدولي (ISO): X40CrMoV5-1
• المعيار الصيني (GB/YB): 4Cr5MoSiV1
• المعيار السويدي (ASSAB): 8407، 8402
• المعيار النمساوي (بوهلر): W302، W321
• المعيار الأمريكي (AISI/SAE/ASTM/UNS): H13، UNS T20813

6. مقارنة بين الفولاذ H11 و H13

الاختلافات الرئيسية بين الفولاذ H11 و H13:

• محتوى الفاناديوم: عادةً ما يحتوي H13 على محتوى أعلى من الفاناديوم (حوالي 1%) من H11 (حوالي 0.3-0.5%).
• صلابة ساخنة ومقاومة للتخمير: يؤدي محتوى الفاناديوم العالي في H13 عمومًا إلى صلابة ساخنة أفضل ومقاومة تخمير محسنة قليلاً.
• المتانة: يُعتقد عادةً أن H11 يتمتع بمتانة أعلى قليلاً من H13. تشير بعض المصادر إلى أن زيادة الفاناديوم في H13 قد تُقلل من المتانة قليلاً، خاصةً أثناء عملية التقصف بالإطفاء.
• مقاومة التآكل: بسبب التشتت الأكبر لكربيدات الفاناديوم الصلبة، فإن H13 يوفر عمومًا مقاومة أعلى للتآكل من H11.
• التطبيقات (الفروق الدقيقة): على الرغم من استخدام كليهما في تطبيقات متشابهة، إلا أن H13 قد يكون مُفضّلاً للقوالب التي تتطلب درجات حرارة تشغيل أعلى أو مقاومة تآكل أعلى، بينما يُفضّل H11 عند الحاجة إلى أقصى قدر من المتانة. كما يُعدّ H13 شائعًا جدًا في قوالب البلاستيك التي تتطلب صقلًا عاليًا، وخاصةً الدرجات المُحسّنة بتقنية ESR.

باختصار، اختر H13 عندما تكون صلابته العالية، ومقاومته للتسخين، ومقاومته للتآكل من أهم أولوياتك. اختر H11 عندما تكون صلابته العالية أكثر أهمية للتطبيق.