فولاذ الأدوات H13 | 1.2344 | SKD61

أوبو ستيل - مورد عالمي موثوق لأدوات الفولاذ

أرسل استفسارك الآن

فولاذ الأدوات H13 هو فولاذ أدوات العمل الساخن المُصلَّب بالهواء، وهو من أكثر أنواع الفولاذ استخدامًا بين جميع أنواع الفولاذ المستخدمة في أدوات العمل الساخن. يشبه فولاذ الأدوات D2 كمعيار لفولاذ أدوات العمل البارد، يُعدّ H13 معيارًا لفولاذ أدوات العمل الساخن. مقارنةً بفولاذ أدوات H11، يتميز هذا النوع من الفولاذ بقوة حرارية وصلابة أعلى. كما يُمكن تقسيته بالهواء، مما يُعطي أداءً جيدًا من حيث إخماد التشوه والإجهاد المتبقي، واحتمالية أكسدة السطح أقل. بالإضافة إلى ذلك، يتميز بصلابة ثانوية، وثبات حراري ممتاز، ومقاومة فعالة للتآكل الناتج عن المعدن المنصهر في سبائك الألومنيوم.

يستخدم المصنعون هذا النوع من الفولاذ على نطاق واسع لإنتاج قوالب البثق الساخن وقوالب التشكيل، وقوالب التشكيل بالطرق، وقوالب التشكيل. كما يُستخدم بشكل شائع في حشوات آلات التشكيل الدقيقة، وفي قوالب الصب بالقالب للألمنيوم والنحاس وسبائكهما.

التسمية في نظام ASTM A681 الأمريكي هي H13، وفي نظام AISI الأمريكي هي AISI H13. وبالمثل، تستخدم معايير وطنية أخرى تسميات مماثلة، مثل ISO 40CrMoV5، واليابان/JIS SKD61، والولايات المتحدة/UNS T20813، وألمانيا/DIN X40CrMoV5-1، وألمانيا/W-Nr. 1.2344، وجمهورية التشيك (CSN) 19554، وBS (BH13)، وSS (2242)، وANFOR (Z40CDV5)، وUNI (X35CrMoV05KU / X40CrMoV511KU).

1. التطبيقات

• أدوات العمل الساخنة:يعتبر الخيار الأساسي لمعظم عمليات العمل الساخن، وخاصة عندما تتطلب القوالب التبريد بالماء أو وسائل التنظيف الأخرى.
• قوالب الصبمادة H13 مناسبة بشكل خاص لصب سبائك الزنك والألمنيوم والمغنيسيوم، مثل قضبان الدفع، ودبابيس القذف، ودبابيس القلب، والشرائح، والفوهات، والممرات. كتل مادة H13 المنقاة بإعادة صهر الخبث الكهربائي (ESR) مناسبة لقوالب البلاستيك التي تتطلب تشطيبًا سطحيًا عالي الجودة، مثل قوالب عدسات السيارات، نظرًا لنقاءها العالي وتجانسها.
• قوالب التشكيل الساخن واللكمات
• قوالب البثق على الساخن:البثق الساخن للمعادن الخفيفة مثل الألومنيوم والمغنيسيوم، وكذلك للمدحرجات واللكمات والقوالب.
• قوالب حقن البلاستيك:هذا هو التطبيق الأكثر شيوعًا، وخاصةً لتصنيع التجاويف.
• شفرات القص:تطبيقات القص الساخن.
• أدوات اللحام بالاحتكاك والتحريك (FSW)¹:غالبًا ما يتم طلاء أدوات FSW، وخاصة المستخدمة في لحام صفائح الألومنيوم، بـ TiN لتحسين الأداء.
• المكونات الهيكلية:يتميز الفولاذ H13 بقوة عالية ويمكنه الحفاظ على صلابته في درجات الحرارة العالية، لذلك يتم استخدامه في المكونات الهيكلية التي تتعرض لضغوط عالية، مثل معدات هبوط الطائرات، وخطافات التوقف، وقذائف الصواريخ في صناعة الطيران.

 2. تركيبة الفولاذ H13²

تركيبة درجات الفولاذ المكافئة لأداة H13

3. خصائص فولاذ الأدوات H13

فولاذ القوالب H13 هو فولاذ أدوات العمل الساخن المستخدم على نطاق واسع عالميًا. يتميز بقوة وصلابة وصلابة عالية ومقاومة عالية للتشقق الحراري، ويحافظ على قوته وصلابته في درجات الحرارة العالية. بالإضافة إلى ذلك، يتميز بخصائص ميكانيكية شاملة ممتازة وثبات عالٍ في عملية التلطيف.

3.1 الخصائص الميكانيكية

تعتمد الخصائص المحددة بشكل كبير على درجة حرارة المعالجة. فيما يلي الخصائص الميكانيكية الطولية النموذجية عند: مبردة بالهواء من 1025 درجة مئوية (1875 درجة فهرنهايت) ومخففة:

الخصائص الميكانيكية الرئيسية (القيم النموذجية في درجة حرارة الغرفة، المعالجة المزدوجة 2h + 2h)

3.2 الخصائص الفيزيائية

3.3 خصائص مهمة أخرى:

• مقاومة التآكل: مقاومة ممتازة للتآكل. لتحسين مقاومته للتآكل، يُمكن نيترتته، مما يزيد من صلابته السطحية إلى أكثر من 1000 فولت هيرتز (>70 HRC).
• المتانة وقوة التأثير: قوة تأثير ممتازة ومرونة جيدة.
• مقاومة فحص الحرارة: مقاومة ممتازة للتشقق الحراري، وتتأثر هذه الخاصية بمتانتها وصلابتها غير المقسمة عند التعرض للصدمات.
• مقاومة التعب: مقاومة جيدة للتعب، وفي هذا الصدد، يتمتع هذا الفولاذ بميزة على سبائك الفولاذ 4340.
• الاستقرار الأبعادي: عندما يتعرض هذا الفولاذ للتبريد الهوائي، يتمدد حجمه عادة بحوالي 0.001 بوصة/بوصة (0.001 مم/مم).
• قابلية التصنيع: إذا تم ضبط تصنيف قابلية التصنيع للفولاذ الكربوني الذي يحتوي على نسبة كربون 1% على 100، فإن H13 لديه تصنيف قابلية تصنيع يبلغ 70 عند التلدين بشكل صحيح.

هل أنت مهتم بأداة الفولاذ H13؟ قم بملء النموذج أدناه للتواصل معنا، وسوف نقوم بالرد خلال 12 ساعة!

4. المعالجة الحرارية

ال المعالجة الحرارية للفولاذ H13 يتضمن عدة خطوات حاسمة لتحقيق الخصائص المطلوبة:

4.1 التبريد أثناء التشكيل وبعد التشكيل

من السهل تشكيله ويتم تشكيله عادة في درجات حرارة تتراوح بين 1120 و1150 درجة مئوية (2050 إلى 2100 درجة فهرنهايت)قبل التشكيل، نوصي بتسخين الفولاذ مسبقًا 790 إلى 815 درجة مئوية (1450 إلى 1500 درجة فهرنهايت)، ثم تسخينه بالتساوي إلى درجة الحرارة المطلوبة للتشكيل.

أثناء التشكيل، يجب ألا تنخفض درجة حرارة المادة إلى أقل من 925 درجة مئوية (1700 درجة فهرنهايت)إذا كانت درجة الحرارة على وشك الانخفاض إلى ما دون هذه الدرجة، فيجب إعادة تسخينها إلى درجة حرارة التشكيل المطلوبة.

هذه المادة عبارة عن فولاذ مُقَسّى بالهواء، ويجب تبريده ببطء لمنع التشقق الإجهادي. بعد التشكيل، يجب وضع المادة في فرن عند درجة حرارة 790 درجة مئوية (1450 درجة فهرنهايت) وتترك حتى تصبح درجة الحرارة موحدة، ثم تبرد ببطء.

4.2 التلدين (التلدين الكروي)

بعد الخطوة السابقة، يجب أن تخضع مادة H13 لعملية التلدين الكروي، والتي تهدف إلى إزالة الإجهاد، وتعزيز الصلابة والمرونة، وتشكيل البنية الدقيقة المطلوبة.

التفاصيل المحددة لعملية التلدين هي كما يلي: تسخين الفولاذ إلى 871 درجة مئوية (1600 درجة فهرنهايت)، والاحتفاظ به لمدة ساعة لكل بوصة (25.4 مم) من السمك، ثم تبريده بمعدل 14 درجة مئوية (25 درجة فهرنهايت) في الساعة إلى 482 درجة مئوية (900 درجة فهرنهايت)، يليه تبريد الهواء إلى درجة حرارة الغرفة.

4.3 التطبيع (غير مستحسن عمومًا)

نظرًا لخطر التشقق، لا نوصي عمومًا بمعالجة التطبيع لـ H13، خاصةً عندما لا يمنع فرن الجو المُتحكم به إزالة الكربون من السطح. مع ذلك، يُمكن لهذه المعالجة التطبيعية أن تُحسّن تجانس المادة. يجب إجراء هذه الخطوة مباشرةً بعد التلدين الكروي.
الخطوات المحددة هي كما يلي: التسخين المسبق إلى حوالي 790 درجة مئوية (1450 درجة فهرنهايت)، والتسخين ببطء وبشكل متساوٍ إلى 1040 إلى 1065 درجة مئوية (1900 إلى 1950 درجة فهرنهايت)، والاحتفاظ بها لمدة ساعة لكل 25 مم (1 بوصة) من السمك، ثم تبريدها بالهواء.

4.4 التصلب (الأوستنيت والإخماد)

درجة حرارة التصلب حوالي 1030 درجة مئوية (1885 درجة فهرنهايت)وتشير مصادر أخرى إلى نطاق يتراوح بين 1010 و1040 درجة مئوية (1850 و1900 درجة فهرنهايت)، أو على وجه التحديد 1025 درجة مئوية (1875 درجة فهرنهايت).

H13 فولاذ مُصلد بالهواء، ونوصي بإجراء معالجة تسخين مسبق. الهدف هو تثبيت البنية البلورية، وتقليل الصلابة، وزيادة اللدونة، وتحسين قابلية التشغيل، وتعزيز بنية حبيبية موحدة، وتقليل التشوه/التشقق. درجة حرارة التسخين المسبق هي 815 درجة مئوية (1500 درجة فهرنهايت)بالنسبة لمكعب بقطر بوصة واحدة (25 مم)، يجب تسخينه مسبقًا إلى 650 درجة مئوية (1200 درجة فهرنهايت) وتركه لمدة 10 إلى 15 دقيقة قبل تشغيل الفرن لخطوة النقع. بالنسبة للأجزاء الحساسة، قد يلزم تسخين إضافي.

بعد التسخين المسبق، ارفع درجة حرارة الفرن إلى درجة حرارة الأوستنيت الخاصة به 1010 درجة مئوية (1850 درجة فهرنهايت)تبدأ عملية النقع، ويُحسب وقت النقع من لحظة تساوي درجة حرارة المادة مع درجة حرارة الفرن. وفيما يلي تفاصيل ذلك: بالنسبة للأجزاء التي يزيد سمكها عن 25 مم (بوصة واحدة)، يكون وقت النقع عادةً نصف ساعة لكل بوصة من أصغر مقطع عرضي. أما بالنسبة للأجزاء الأصغر، فتُحدد أوقات نقع محددة: 3.175 مم (1/8 بوصة) لمدة 10-15 دقيقة، و6.350 مم (1/4 بوصة) لمدة 15 دقيقة، و12.70 مم (1/2 بوصة) لمدة 20 دقيقة، و19.05 مم (3/4 بوصة) لمدة 25-30 دقيقة، و25 مم (1 بوصة) لمدة 30 دقيقة.

يمكن للتبريد الهوائي أن يقلل من الإجهاد المتبقي ويخفف الصدمة الحرارية. في حين أن التبريد الهوائي هو الطريقة الأكثر شيوعًا لـ H13، يُستخدم التبريد بالزيت أيضًا في الممارسة العملية، ولكنه يزيد من الإجهادات الداخلية. تتراوح صلابة المادة بعد التبريد بين 52 و54 HRC. خلال دورة التبريد، يجب إجراء الخطوة التالية من التطبيع فورًا عند درجة حرارة لا تقل عن 66 درجة مئوية/150 درجة فهرنهايت لمنع التشقق.

4.5 التقسية

الهدف هو تقليل الهشاشة، وتحويل المارتنسيت إلى بنية دقيقة أكثر استقرارًا، وتحسين الصلابة، وتخفيف الضغوط مع الحفاظ على الصلابة.

نوصي بتلطيف H13 مرتين أو حتى ثلاث مرات لتحقيق أقصى صلابة وإطالة عمر الأداة. درجة حرارة التلطيف الأولى هي 565 درجة مئوية (1050 درجة فهرنهايت)درجة الحرارة الثانية للتلطيف هي 550 درجة مئوية (1025 درجة فهرنهايت)، مع كل دورة تستمر لمدة ساعتين لكل بوصة (25 مم) من السمك.

بعد التطبيع، تختلف صلادته باختلاف درجة حرارته. على سبيل المثال، تتراوح صلادة H13 المُخمَّدة مسبقًا بين 52 و54 HRC. ينتج عن التطبيع عند درجة حرارة 204 درجة مئوية (400 درجة فهرنهايت) صلادة تتراوح بين 51 و53 HRC، بينما ينتج عن التطبيع عند درجة حرارة 538 درجة مئوية (1000 درجة فهرنهايت) صلادة تتراوح بين 47 و48 HRC، ويمكن أن تصل إلى 36 و38 HRC عند درجة حرارة 621 درجة مئوية (1150 درجة فهرنهايت). تتراوح درجات حرارة التطبيع النموذجية بين 540 و620 درجة مئوية (1000 و1150 درجة فهرنهايت)، مما ينتج عنه بنية مجهرية مستقرة تجعل المادة الأنسب للتطبيقات عالية الحرارة.

من الضروري أن تجنب تبريد H13 عند حوالي 500 درجة مئوية (930 درجة فهرنهايت)، حيث أن هذه الدرجة من الحرارة تعطي أقل قدر من الصلابة.

5. اللحام

فولاذ H13 سهل اللحام، خاصةً لتطبيقات الإصلاح في القوالب والأدوات والقوالب. يُعدّ لحام قوس التنغستن بالغاز (GTAW أو TIG) أنسب عملية لحام لقوالب وأدوات وقوالب H13، ويمكن إجراؤه أيضًا باستخدام عملية غاز خامل أو أقطاب كهربائية مطلية. عند اللحام، يجب استخدام الحد الأدنى الموصى به من جهد وتيار القوس، ويجب تحريك القطب ببطء في خط مستقيم لتقليل الحرارة الداخلة. نظّف الخبث بشكل متكرر، واضغط على اللحامات وهي لا تزال ساخنة (فوق 370 درجة مئوية أو 700 درجة فهرنهايت)؛ لا تُضغط على اللحام البارد أبدًا.

1. التسخين المسبق. يُعد التسخين المسبق ضروريًا قبل لحام فولاذ H13، لأن اللحام البارد قد يُسبب تشققات بسهولة. يجب أن تتراوح درجة حرارة التسخين المسبق بين 110 و375 درجة مئوية (230 و707 درجات فهرنهايت).
2. سلك حشو. يُعد سلك الحشو H13 الخيار الأمثل. في حال عدم توفر سلك الحشو H13 في الموقع، يُمكن استخدام سلك حشو من فولاذ الأدوات متوسط الصلابة، مُصمم خصيصًا لأدوات العمل الحرارية والباردة.
3. غاز الحماية. الأرجون هو غاز اللحام القياسي المستخدم في لحام TIG H13، وهو يحمي خط اللحام من التلوث. يمكن استخدام الهيدروجين كغاز حماية للجانب السفلي من اللحام عند عدم وجود خطر انفجار.
4. معالجة ما بعد اللحام لفولاذ الأدوات H13. بعد اللحام، يجب تبريد الأجزاء الملحومة H13 (وخاصةً الأجزاء الملحومة ذات الجدران السميكة) ببطء، إما في فرن عند درجة حرارة التسخين المسبق أو باستخدام وسيط عازل (مثل خبث الفرن، أو الجير، أو الميكا، أو التراب الدياتومي). بعد التبريد البطيء، يجب أن يخضع اللحام لعملية التلدين الكروي الكامل.

6. مزايا وعيوب الفولاذ H13

6.1 المزايا

• صلابة ممتازة وقوة تأثير
• مقاومة عالية للتآكلبفضل محتواه العالي نسبيًا من الفاناديوم، يتميز H13 بمقاومته العالية للتآكل. ويرجع ذلك إلى أن الفاناديوم يُعزز تكوين كربيدات صلبة ومستقرة للغاية (مثل V8C7، ونوع MC)، مما يزيد بشكل كبير من مقاومة التآكل. كما أن المعالجة بالنيتريد تُحسّن مقاومة H13 للتآكل بشكل أكبر.
• صلابة حرارية ممتازة، ومقاومة للطقس، واستقرار حراري
• صلابة عالية واستقرار أبعادي
• مقاومة جيدة لفحص الحرارة (التعب الحراري)
• قابلية اللحام والتشغيل الآلي. H13 قابل للحام بسهولة، وبعد المعالجة التلدينية المناسبة، يتمتع بسهولة التشغيل

6.2 العيوب

• عالية التكلفةعادةً ما يكون فولاذ الأدوات H13 محدودًا بتكلفته المرتفعة. ويساهم ارتفاع نسبة عناصر السبائك في هذه التكلفة. وبالطبع، هذا عيب نسبي فقط. يشهد عملاؤنا في الصين طلبًا كبيرًا على فولاذ H13، يتجاوز 2000 طن شهريًا، وخاصةً لمقاطع الألومنيوم.
• صعوبات التصنيع والمعالجة. قد تكون عملية المعالجة الحرارية لمادة H13 أثناء الإنتاج معقدة نسبيًا، مما يُمثل تحديًا رئيسيًا للمُصنِّعين. إضافةً إلى ذلك، فإن قابليتها للتصنيع أصعب مقارنةً بالمواد منخفضة السبائك. وكما ذُكر سابقًا في المقال، فإن قابلية H13 للتصنيع الجيدة تُعدّ إحدى مزاياها، لذا فإن المزايا والعيوب نسبية.
• قضايا الصلابة والهشاشة. إنه حساس للغاية لهشاشة الإطفاء، حيث يمكن لترسيب الكربيدات على طول حدود الحبوب الأوستينيتية السابقة أن يقلل بشكل كبير من الصلابة من خلال إنشاء مسارات لانتشار الشقوق، وخاصة للمواد ذات القسم الكبير.
• قابلية التشقق والتشويه. يمكن أن تؤدي عمليات التبريد غير المناسبة، أو وقت التبريد غير الكافي، أو درجات حرارة التبريد المنخفضة إلى زيادة خطر التشقق والتشوه.
• أداء محدود في درجات الحرارة العالية. على الرغم من أن H13 عبارة عن فولاذ يتم تشكيله بالحرارة، فإن قوته تنخفض عند درجات حرارة أعلى من 650 درجة مئوية.

7. مقارنة مع أنواع الفولاذ الأخرى

7.1 مقارنة بفولاذ الأدوات D2

يُستخدم فولاذ H13 في ظروف درجات الحرارة العالية، حيث يتميز بمقاومة ممتازة لللين والتعب الحراري والصدمات. ومع ذلك، بالمقارنة مع الفولاذ المُشَكَّل على البارد، يتميز بمقاومة أقل للتآكل. من ناحية أخرى، يتميز فولاذ D2 بأداء استثنائي في تطبيقات العمل على البارد، حيث يوفر مقاومة عالية للتآكل وثباتًا أبعاديًا ممتازًا. ومع ذلك، بالمقارنة مع H13، يتميز فولاذ D2 بصلابة أقل وأداء أضعف في ظروف درجات الحرارة العالية.

فيما يلي مقارنة جنبًا إلى جنب تسلط الضوء على الاختلافات والتشابهات الرئيسية بينهما:

7.2 مقارنة بفولاذ الأداة M2

فولاذ الأدوات M2 يتم استخدامه في المقام الأول للقطع عالي السرعة، ويتميز بمقاومة ممتازة للتآكل والصلابة الحرارية.

8. أشكال وأبعاد التوريد

إن الفولاذ المستخدم في الأدوات H13 الذي نوفره متوفر بثلاثة أشكال: قضيب مسطح، قضيب كتلة، وقضيب دائري. تتراوح أبعاد الشريط المسطح من: العرض ٢٠-٦٠٠ مم × السُمك ٢٠-٤٠٠ مم × الطول ١٠٠٠-٥٥٠٠ مم. تتراوح أبعاد القضيب الدائري بين قطر ٢٠-٤٠٠ مم وطول ١٠٠٠-٥٥٠٠ مم. يتم الحصول على أبعاد الكتلة عن طريق قطع الشريط المسطح.

للأحجام الصغيرة، مثل القضبان المستديرة التي يقل قطرها عن 70 مم، نستخدم عملية الدرفلة الساخنة. أما الأحجام التي تزيد عن 70 مم، فنقدم منتجات مزورة.

نقدم أيضًا عملية إعادة الصهر بالكهرباء (ESR)، المصممة خصيصًا لتلبية متطلبات عملائنا. ميزتها هي بنية داخلية أفضل، ولكنها تأتي بتكلفة أعلى. للاستفسار عن المتطلبات المحددة، يُرجى التواصل معنا.

اختبار UT: سبتمبر 1921-84 D/d، E/e. 

معالجة السطح: سطح أسود أصلي، مقشر، ميكانيكي/مخروطي، مصقول، مؤرض، أو مطحون.

حالة المخزون: لا نحتفظ بمخزون من فولاذ الأدوات H13. نرتب الإنتاج بناءً على طلبات العملاء.

مدة التسليم: مواد فرن القوس الكهربائي (EAF) تتراوح بين 30 و45 يومًا. ومواد فرن القوس الكهربائي (ESR) حوالي 60 يومًا. 

يختار العديد من عملائنا عمليات غير ESR عند النظر في فعالية التكلفة. يرجى مناقشة متطلباتكم الخاصة معنا مباشرةً.

1. توتن، جي إي، وماكنزي، دي إس (المحرران). (2003). دليل الألومنيوم: المجلد 2: إنتاج السبائك وتصنيع المواد (ص 581). ↩︎
2. برينغاس، جي إي (المحرر). (2002). دليل معايير الصلب العالمية المقارنة (الطبعة الثانية، ص 434). ASTM الدولية. ↩︎

التعليمات