Nástrojová ocel H11 je kalená vzduchem nástrojová ocel pro práci za tepla. Má vynikající houževnatost, tepelnou pevnost, odolnost proti únavě a odolnost proti opotřebení při středních teplotách. Kromě toho si zachovává určitou houževnatost i v kaleném stavu a vykazuje silnou odolnost proti tepelné únavě. Při kalení na vzduchu při nižších austenitizačních teplotách vykazuje minimální deformaci při tepelném zpracování a nízký sklon k tvorbě oxidové vrstvy. Nástrojová ocel H11 dokáže účinně odolávat korozi roztaveného hliníku, což z ní činí oblíbenou volbu pro výrobu hliníkových forem pro tlakové lití, nástrojů pro horké protlačování, lisovacích a kovacích forem a plastových forem.
Označení pro tuto ocel je H11 v americkém systému ASTM A681. Podobně i jiné národní normy používají srovnatelná označení, například ISO X37CrMoV5-1, Japonsko/JIS SKD6, USA/UNS T20811, Německo/DIN X38CrMoV5-1, Německo/W-Nr. 1.2343, Česká republika (CSN) 19552 a Čína/GB. 4Cr5MoSiV.
1. Aplikace
- Licí formy
- Kovací matrice
- Extruzní nástroje
- Žhavé nůžky:
- Letecké a kosmické komponenty
2. Chemické složení1
| C | Mn | Si | Cr | Mo | PROTI |
| 0,33 – 0,43% | 0,20 – 0,60% | 0,80 – 1,25% | 4,75 – 5,50% | 1,10 – 1,60% | 0,30 – 0,60% |
Ekvivalentní třídy nástrojové oceli H11 a složení
| Známky | C | Si | Mn | P | S | Cr | Mo | PROTI |
| DIN 1.2343 | 0.33 – 0.43% | 0.80 – 1.25% | 0.20 – 0.60% | ≤ 0,030% | ≤ 0,030% | 4.75 – 5.50% | 1.10 – 1.60% | 0.30 – 0.60% |
| JIS SKD6 | 0.32 – 0.42% | 0.80 – 1.20% | 0.20 – 0.50% | ≤ 0,030% | ≤ 0,030% | 4.50 – 5.50% | 1.00 – 1.50% | 0.30 – 0.60% |
| GB 4Cr5MoSiV | 0.33 – 0.43% | 0.80 – 1.20% | 0.20 – 0.50% | ≤ 0,030% | ≤ 0,030% | 4.75 – 5.50% | 1.10 – 1.60% | 0.30 – 0.60% |
3. Vlastnosti2
Nástrojová ocel H11 má výjimečnou kombinaci dosažitelné tvrdosti, tvrdosti za tepla (červené), houževnatosti a odolnosti proti opotřebení.
- PevnostLze jej tepelně zpracovat na pevnost v tahu 0,21 TP3T, což je výrazně více než 1380 MPa (200 ksi) a mez pevnosti v tahu přesahující 2070 MPa (300 ksi).
- TvrdostNormální pracovní tvrdost se obvykle pohybuje v rozmezí 40 až 55 HRC. Pro aplikace, jako je tlakové lití hliníku, se uvádí preferovaná tvrdost 47 HRC. Při tlakovém lití lze kalit formy H11 na 42–52 HRC, vložky a jádra na 46–52 HRC, písty na 46–50 HRC, saně na 46–52 HRC, pouzdra pro vstřikování na 44–48 HRC a trysky na 32–42 HRC. Pro razníky a matrice pro kování za tepla se tvrdost obvykle pohybuje v rozmezí 44–48 HRC. Válce pro válcování za tepla (pro krátké série a nízké teploty) používají H11 s tvrdostí 40–48 HRC. Formy pro kování za tepla mají obvykle tvrdost 48–52 HRC.
- Tvrdost za horka/tvrdost za červeného náboje: Dobrá odolnost proti popouštění, zachování vysoké tvrdosti a pevnosti při zvýšených teplotách. Odolává měknutí při trvalém vystavení teplotám až do 540 °C (1000 °F). I když je její tvrdost za tepla nižší než u některých jiných ocelí pro práci za tepla, jako jsou H19 nebo H21, stále si zachovává tvrdost lépe než jiné středně legované oceli i při vyšších teplotách. Tvrdost za tepla/červená tvrdost je velmi důležitou vlastností nástrojových ocelí pro práci za tepla.
- Houževnatost a tažnost: Dobrá tažnost a rázová houževnatost. Má lepší odolnost proti křehkému lomu ve srovnání s ocelemi s vyšším obsahem legovaných kovů, jako jsou H14, H19 a H21. Procesy elektrostruskového přetavování (ESR) nebo vakuového obloukového přetavování (VAR) mohou výrazně zlepšit tažnost a houževnatost.
- Odolnost proti únavěTento materiál dokáže poskytovat vysokou úroveň odolnosti proti únavě a tepelné stability v teplotním rozsahu 75 až 540 °C (167 až 1000 °F). Ve srovnání s ocelí 4340, která prošla stejným vysoce intenzivním tepelným zpracováním, má H11 lepší únavovou pevnost.
- Odolnost proti opotřebeníJeho odolnost proti opotřebení je nižší než u H13.
- Svařitelnost: Je snadno svařitelný, a to i v těžkých profilech.
- Obrobitelnost: Dobrá obrobitelnost, s hodnocením okolo 70% pro standardní uhlíkovou ocel 1%.
- Tepelné vlastnostiMá relativně nízký koeficient tepelné roztažnosti a tepelnou vodivost 26 W/m·K.
- Odolnost proti koroziNadprůměrná odolnost vůči oxidaci a korozi.
- Odolnost proti tepelnému testováníDobrá odolnost vůči tepelné únavě nebo tepelnému namáhání.
Máte zájem o nástrojovou ocel H11? Vyplňte níže uvedený formulář a kontaktujte nás!
4. Tepelné zpracování nástrojové oceli H11
Přesný Tepelné zpracování nástrojové oceli H11 je klíčový pro dosažení optimálního výkonu jako chromové zápustkové oceli 5% pro práci za tepla a ultravysokopevnostní oceli, podobné modifikované oceli H11 a H13. Tento proces vylaďuje mikrostrukturu pro náročné tovární nástroje.
4.1 Kování
Tato ocel se snadno kuje, s vhodným rozsahem kovacích teplot 1120 až 1150 °C (2050 až 2100 °F). Doporučujeme předehřát polotovar na 790 až 815 °C (1450 až 1500 °F) a poté jej rovnoměrně zahřát na kovací teplotu. Kovací teplota NESMÍ být nižší než 925 °C (1700 °F). Pokud teplota klesne blízko této úrovně, musí být před pokračováním v kování znovu ohřát.
4.2 Austenitizace (kalení)
Austenitizace, primární krok kalení, zahrnuje zahřívání, jehož cílem je přeměnit strukturu na austenit. To umožňuje rovnoměrnou přeměnu a rozpouštění legujících prvků a karbidů.
- Předehřívání: Předehřev H11 na 760–815 °C (1400–1500 °F) před austenitizací se doporučuje k minimalizaci tepelného šoku a praskání, zejména u tohoto vysoce legovaného materiálu.
- Austenitizační teploty a doby namáčení: Austenitizační teplota je 995 až 1025 °C (1825 až 1875 °F). Doba namáčení je 20 minut + 5 minut na každých 25 mm (1 palec) tloušťky.
Udržování na austenitizační teplotě zajišťuje rovnoměrnou transformaci a rozpouštění.
4.3 Kalení
Po austenitizaci se ocel H11 rychle kalí za vzniku tvrdého martenzitu. H11 je ocel kalitelná na vzduchu, která zajišťuje rovnoměrné kalení ve velkých průřezech s minimálním zbytkovým napětím a změnou rozměrů. Chlazení vzduchem je standardní a preferovanou metodou pro nástrojovou ocel H11. Zatímco chlazení vzduchem je standardní, kalení v oleji od 995 °C (1825 °F) je možnou alternativou. H11 a další nástrojové oceli pro práci za tepla musí nikdy nebýt uhašen vodou, protože to může vést k praskání.
4.4 Temperování
Po kalení je popouštění nástrojové oceli H11 opětovným ohřevem na nižší teplotu zásadní pro zlepšení houževnatosti, uvolnění pnutí a stabilizaci vlastností. Ocel H11 je ocel s sekundárním kalením. Nejlepších výsledků dosahuje při popouštění při teplotách nad 510 °C (950 °F). Pro dosažení optimální houževnatosti a prodloužení životnosti nástroje doporučujeme provést několik popouštěcích cyklů. Mezi jednotlivými popouštěcími cykly nechte díly vychladnout na pokojovou teplotu, abyste minimalizovali zbytkový austenit.
Tabulka tvrdosti a teploty popouštění pro ocel H11
| Teplota temperování | Rockwell C. |
| Jak uhašeno | 56 |
| 700 °F / 370 °C | 54 |
| 800 °F / 425 °C | 55 |
| 900 °F / 480 °C | 57 |
| 1000 °F / 540 °C | 56 |
| 1100 °F / 595 °C | 46 |
| 650 °C | 36 |
4.5 Žíhání
Teplota žíhání se pohybuje od 845 do 900 °C (1550–1650 °F). Rychlost ochlazování je 22–40 °C/h (40–75 °F/h). Tvrdost po žíhání je 192–229 HB.
4.6 Další důležité aspekty tepelného zpracování H11
- Normalizace: Tento proces je obecně nedoporučuje se pro nástrojové oceli H11 nebo H13 z důvodu vysokého rizika praskání, zejména při povrchovém oduhličení.
- Úleva od stresu: Po zpracování oceli H11, jako je broušení, svařování nebo EDM (elektroerozivní obrábění), důrazně doporučujeme podstoupit úpravu pro uvolnění pnutí při teplotě 650 °C. Tato úprava by měla být provedena při teplotě o 14–28 °C (25–50 °F) nižší, než je předchozí teplota popouštění. Po uvolnění pnutí pomalu ochlazujte maximální rychlostí 300 °C/h, aby se zabránilo vzniku nových pnutí.
- Kryogenní léčba: Úprava při teplotách pod bodem mrazu (např. -73 °C / -100 °F) může snížit množství zbytkového austenitu; vysoké teploty popouštění oceli H11 však obvykle znemožňují dosažení maximální sekundární kalení.
- Ochrana povrchu: Ochrana jeho povrchů před oxidací a oduhličením během vysokoteplotního zpracování, jako je austenitizace a žíhání, je zásadní. Toho se často dosahuje pomocí řízené atmosféry, vakuových pecí nebo solných lázní.
5. Dodávkové formy a rozměry
Nástrojová ocel H11, kterou dodáváme, je k dispozici v různých formách, včetně kulatých tyčí, plechů, bram, plochých tyčí, čtvercových tyčí a bloků. Rozměry ploché tyče se pohybují v rozmezí: šířka 20–600 mm × tloušťka 20–400 mm × délka 1 000–5 500 mm. Rozměry kulaté tyče se pohybují v rozmezí průměru 20–400 mm × délka 1 000–5 500 mm. Rozměry bloku se získají řezáním ploché tyče.
Pro menší rozměry, jako jsou kulaté tyče o průměru menším než 70 mm, používáme proces válcování za tepla. Pro rozměry větší než 70 mm nabízíme kované výrobky.
Testování UT: září 1921-84 D/d, E/e.
Povrchová úprava: původní černá, loupaná, obráběná/soustružená, leštěná, broušená nebo frézovaná povrchová úprava.
Stav zásob: Nemáme skladem nástrojovou ocel H11. Výrobu zajišťujeme na základě objednávek zákazníků.
Dodací lhůta: Materiály pro elektrické obloukové pece (EAF) jsou 30–45 dní. Materiály pro ESR jsou přibližně 60 dní.
- Bringas, JE (ed.). (2004). Příručka srovnávacích světových ocelářských norem (3. vydání, s. 434). ASTM International. ↩︎
- Murray, GT (ed.). (1997). Příručka pro výběr materiálů pro inženýrské aplikaceNakladatelství CRC. ↩︎
FAQ
Ocel H11 je primárně ocel pro výrobu forem za tepla chlazená vzduchem, často označovaná jako DIN 1.2343 nebo JIS SKD6. Jedná se o nástrojovou ocel na bázi chromu pro práci za tepla, která je vysoce ceněna pro svou výjimečnou houževnatost a schopnost zachovat si své vlastnosti i při zvýšených teplotách. Hojně se používá při výrobě forem.
Nástrojová ocel H11 je známá svou vynikající rázovou houževnatostí, silnou odolností proti tepelné únavě (známé také jako tepelné namáhání) a vysokou pevností, přičemž si tyto vlastnosti zachovává i při teplotách blížících se 600 °C. Nabízí také dobrou odolnost proti opotřebení, kalitelnost, plasticitu, odolnost proti korozi, stabilitu při vysokých teplotách, odolnost proti oxidaci a svařitelnost, díky čemuž se relativně snadno zpracovává.
Ocel H11 je celosvětově uznávána pod různými označeními, včetně DIN 1.2343 (Německo), JIS SKD6 (Japonsko) a BH11 (britská norma). V USA odpovídá normám jako ASTM A681, FED QQ-T-570, SAE J437, SAE J438, SAE J467 a její označení v Unified Numbering System (UNS) je T20811.
Ocel H11 obsahuje méně vanadu než ocel H13. Díky tomu má H11 ve srovnání s H13 vyšší houževnatost a vynikající odolnost proti tepelnému únavovému praskání (lepší zvládání opakovaných cyklů ohřevu a ochlazování), i když může mít o něco menší odolnost proti opotřebení a popouštění.
Ocel H11 se často volí v případech, kdy je vyžadována maximální odolnost proti praskání a tepelným šokům, zejména pokud je v provozu zahrnuto vodní chlazení nebo je vystavena častým cyklům ohřevu a chlazení. Její vynikající houževnatost a obecně snadnější obrobitelnost (díky nižší tvrdosti) z ní činí pro určité projekty výhodnější volbu oproti H13.
Nástrojová ocel H11 se často používá v aplikacích s horkým obráběním, které vyžadují vysokou odolnost proti praskání. Mezi klíčové aplikace patří formy pro tlakové lití (zejména pro slitiny hliníku a hořčíku), kovací formy, razníky za tepla, nože pro střih za tepla a extruzní nástroje. Používá se také v leteckém průmyslu pro kritické konstrukční komponenty, jako jsou podvozky letadel.
Ano, ocel H11 se široce používá při výrobě plastových forem, zejména pro vložené části formy.
Nástrojová ocel H11 je běžně dostupná jako kulaté tyče, plechy, desky a ploché tyče. Může být také dodávána jako bramy, sochory, dráty, profily, ocelové svitky a trubky. Povrchové podmínky se liší, včetně původní černé, loupané, leštěné, obráběné, válcované za tepla, broušené, soustružené, tažené nebo válcované za studena.
Pro kalení se nástrojové oceli H11 obvykle předehřívají na 816 °C (1500 °F) a poté se přímo zahřívají na 1010 °C (1850 °F), kde se při této teplotě udržují po dobu 15 až 40 minut. Proces kalení se dokončuje kalením na vzduchu, které je účinné díky velmi vysoké kalitelnosti H11. Některé metody zahrnují chlazení v oleji po kalení z 1000 °C na 1030 °C a následné chlazení na vzduchu.
Popouštění oceli H11 se provádí při teplotách v rozmezí od 538 do 649 °C (1000 až 1200 °F) pro dosažení tvrdosti Rockwell C mezi 54 a 38. Důrazně se doporučuje dvojí popouštění, přičemž každý krok popouštění trvá jednu hodinu při zvolené teplotě a poté následuje ochlazení na vzduchu.
Ano, nástrojové oceli H11 lze svařovat konvenčními metodami. Často jsou však nutné speciální postupy, včetně předehřevu a použití přídavných materiálů, které odpovídají složení základního materiálu. Je důležité si uvědomit, že H11 je náchylná k praskání vyvolanému vodíkem (HIC) kvůli vysokému obsahu legujících látek a prokalitelnosti, takže je klíčová přesná regulace teploty (např. 310–370 °C pro navařování) během svařování.
Ano, ocel H11 vykazuje dobrou obrobitelnost. Její míra obrobitelnosti je přibližně 75% až 80% ve srovnání s uhlíkovou ocelí 1% a přibližně 75% u nástrojových ocelí skupiny “W”. Často je považována za snáze obrobitelnou než ocel H13 kvůli své nižší tvrdosti.
Nástrojové oceli H11 se obvykle kují při teplotě okolo 1121 °C (2050 °F). Kování pod teplotou 899 °C (1650 °F) se nedoporučuje. Přesná teplota se může lišit, obecně se pohybuje v rozmezí 1000 až 1200 °C (1832 až 2192 °F) v závislosti na požadovaných deformačních vlastnostech.
Ano, ocel H11 slouží jako vynikající substrát pro PVD povlakování. Pro nitridaci je preferována malá difuzní zóna a je třeba se vyhnout tvorbě sloučeninových a oxidovaných vrstev. H11 je vhodná pro nitridační procesy v lázni, plynu a plazmatu a lze ji nitridovat při teplotách 500–600 °C pro dosažení tvrdého povrchu. Studie také zkoumaly povlaky TiN na oceli H11.
Tvrdost oceli H11 po tepelném zpracování se mění s popouštěním. Pro obecné použití je běžná tvrdost 50–54 HRC. Při ochlazování na vzduchu z 1038 °C (1900 °F) po dobu 45 minut může dosáhnout až 57 HRC. Popouštění v rozsahu 538–649 °C (1000–1200 °F) může vést k tvrdosti dle Rockwella C od 54 do 38.
Ano, nástrojovou ocel H11 (konkrétně DIN 1.2343 / AISI H11) lze vyrábět aditivními výrobními procesy, jako je laserové tavení v práškovém loži (LPBF). Výzkum ukazuje, že následné tepelné zpracování po LPBF lze použít k přesnému přizpůsobení mikrostruktury a tvrdosti těchto aditivně vyráběných ocelí.
Ocel H11 má obvykle stupeň obrobitelnosti 60-70% ve srovnání s nástrojovou ocelí W1 kalitelnou ve vodě (která slouží jako referenční hodnota obrobitelnosti nástrojových ocelí 100%).
Potřebujete vysoce výkonnou nástrojovou ocel H11?
S přes 20 let zkušeností se specializovaným kováním, Aobo Steel je vaším důvěryhodným zdrojem prvotřídní nástrojové oceli H11. Dodáváme odolné a vysoce výkonné materiály přesně přizpůsobené požadavkům vaší aplikace. Naši specializovaní specialisté vám poskytnou odborné poradenství a zajistí, že získáte perfektní řešení H11.
Jste připraveni vylepšit svůj projekt pomocí špičkové nástrojové oceli H11? Vyplňte níže uvedený formulář a spojte se s naším týmem. Poskytneme vám personalizovanou cenovou nabídku a zodpovíme všechny vaše otázky.