H13 Technický přehled oceli

Technický přehled oceli H13: Zde jsou informace o oceli H13, které hledáte. Nástrojová ocel H13 je vzduchem chlazená zápustková ocel kalená za tepla. Je široce používán ve vysokoteplotních aplikacích a aplikacích s vysokým zatížením, jako jsou formy pro tlakové lití, válcování za tepla a nástroje pro kování za tepla, díky své vynikající odolnosti vůči teplu, opotřebení a tepelné únavě. Po tepelném zpracování může získat dobré komplexní mechanické vlastnosti a vysokou odolnost proti popouštění.

1. Chemické složení oceli H13

uhlík (C)	Chrom (Cr)	molybden (Mo)	Vanad (V)	křemík (Si)	železo (Fe)	nikl (Ni)	měď (Cu)	mangan (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	Menší částky

2. Mechanické vlastnosti oceli H13

Typické podélné mechanické vlastnosti oceli H13 při pokojové teplotě

Teplota temperování (°C)	Teplota temperování (°F)	Pevnost v tahu (MPa)	Pevnost v tahu (ksi)	Mez kluzu (MPa)	Mez kluzu (ksi)	Prodloužení ve 4D (%)	Zmenšení plochy (%)	Charpy V-Notch Impact Energy (J)	Charpy V-Notch Impact Energy (ft-lbf)	Tvrdost (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

Zdroj: ASM Příručka, svazek 4: Tepelné zpracování

3. Aplikace

Na základě vlastností nástrojové oceli H13 jsou její aplikace především v oblastech, které využívají její vysokou pevnost za tepla, houževnatost, odolnost proti opotřebení a odolnost proti tepelné únavě.

3.1 Die Casting Dies: H13 se široce používá k výrobě forem pro tlakové lití. To zahrnuje matrice pro:

• • Slitiny hliníku.
  • Slitiny hořčíku.
  • Slitiny zinku.
  • Slitiny mědi. Jeho odolnost vůči tepelnému šoku a praskání způsobenému rychlými cykly ohřevu a chlazení při tlakovém lití z něj činí preferovaný materiál.

3.2 Zápustky pro kování za tepla: Vzhledem ke své vysoké pevnosti a houževnatosti při zvýšených teplotách se H13 dobře hodí pro zápustky pro kování za tepla, včetně zápustek pro strojní kování.

3.3 Vytlačovací lis za tepla: Pevnost za tepla a odolnost proti opotřebení H13 jej činí vhodným pro procesy vytlačování za tepla, včetně lisovacích nástrojů pro hliníkové profily.

3.4 Forma pro vytlačování za teplas: H13 lze také použít pro aplikace vytlačování za tepla.

3.5 Plastové formy: I když se jedná především o ocel pro práci za tepla, určité jakosti nebo předtvrzené oceli H13 (nebo podobné oceli) nacházejí použití při lisování plastů, zejména pro:

• Termoplastické formy.
• Termosetové plastové formy.
• Složité dutinové formy. Těmto aplikacím prospívá houževnatost a obrobitelnost (zejména v předkalených podmínkách).

3.6 Základy forem: H13 (nebo jeho ekvivalent SKD61) lze použít pro základny forem, kde je vyžadována pevnost a stabilita.

3.7 Precizní práce za tepla Komponenty: Díky svým vlastnostem lze H13 použít pro vysoce přesné příslušenství a trysky pro práci za tepla, zejména ty, které dlouhodobě pracují se slitinami zinku a hliníku.

3.8 Rolling Dies: V ložiskovém průmyslu se H11 a H13 používají k výrobě válcovacích nástrojů, které nabízejí delší životnost.

Společným tématem těchto aplikací je potřeba materiálu, který odolá vysokým teplotám a namáhání, přičemž si zachovává svou integritu a odolává opotřebení a praskání. Specifické tepelné zpracování použité na H13, jak jsme diskutovali dříve, je zásadní pro přizpůsobení jeho vlastností pro tato různá použití.

4. Tepelné zpracování oceli H13

Upozorňujeme, že konkrétní parametry se mohou lišit v závislosti na konečné aplikaci a velikosti součástí.

Zde je obecný přehled procesu tepelného zpracování H13:

• Předehřívání: Ocel H13 obvykle prochází fází předehřívání. Teplota předehřívání je 1500 °F (815 °C). To zmírňuje tepelný šok během fáze austenitizace s horní teplotou. Obecně se doporučuje řídit se doporučeními výrobce pro vhodný proces předehřívání pro konkrétní použitou ocel.
• Austenitizace (Kalení): Ocel se zahřívá na teplotu v zóně tvorby austenitu, obecně asi 1875 °F (1025 °C). Tento krok má za cíl změnit strukturu oceli na strukturu austenitu, kde je uhlík rozpuštěn. Základním pravidlem pro dobu namáčení při této teplotě je 1 hodina na palec (25 mm) tloušťky. Tento krok vyžaduje udržování ochranného prostředí v peci, aby se zabránilo povrchové oxidaci nebo oduhličení součásti. Pro oceli H13 se doporučuje používat endotermickou atmosféru s rosným bodem 3 až 4 °C (38 až 40 °F) při austenitizaci při 1010 °C (1850 °F). Další běžnou praxí ochrany povrchu je zabalení součásti do fólie z nerezové oceli.
• Kalení: H13, vzduchem kalitelná ocel, je podrobena vzduchovému kalení pro dosažení maximální tvrdosti. Kalení vzduchem zajišťuje minimalizaci zbytkových pnutí po vytvrzení. Ale u větších sekcí může být k jejich úplnému vytvrzení potřeba ofukovat vzduchem nebo dokonce kalit olejem. Kalení vodou není pro H13 ideální, protože materiál je náchylný k praskání. Díly kalené v oleji by měly být zcela ponořeny, dokud nedosáhnou teploty lázně, a poté by měly být okamžitě umístěny do temperovací pece.
• Popouštění: H13 je druhotně kalená ocel s nutností popouštění při teplotě vyšší, než je vrchol sekundárního kalení (cca 510°C – 950°F). Temperování je životně důležité pro zmírnění pnutí a dosažení požadovaného kompromisu mezi tvrdostí a houževnatostí. Dvojité temperování je běžnou praxí. Příkladem počátečního temperovacího kroku by bylo 400 °F (205 °C). Doba každého temperovacího cyklu je typicky 2 hodiny na palec (25 mm) tloušťky. Získaná úroveň tvrdosti se bude lišit v závislosti na použité teplotě popouštění. Například tepelné zpracování zaměřené na 45 HRC může zahrnovat popouštění při 610 °C po kalení při 1020 °
• Odlehčení pnutí: Pokud je rozměrová přesnost životně důležitá, mohou být nahrubo opracované součásti před posledním kalením tepelným zpracováním ošetřeny ošetřením pro uvolnění pnutí. To znamená zahřátí na 650 až 675 °C (1200 až 1250 °F), udržení po dobu 1 hodiny nebo déle a poté pomalé ochlazení na pokojovou teplotu.
• Nitridace (volitelné): Pokud díly H13 již prošly tepelným zpracováním, mohou být hotové díly nitridovány v závislosti na požadované odolnosti proti opotřebení. Tento proces se často provádí při teplotách podobných teplotě popouštění, a proto může nitridace někdy sloužit jako druhé popouštění při úpravě dvojitým popouštěním. Například plynová nitridace při 510 °C (950 °F) po dobu 10 až 12 hodin vytvoří hloubku pouzdra 0,10 až 0,13 mm (0,004 až 0,005 palce).

5. Ekvivalenty H13

• Japonský standard (JIS): SKD61 (někdy uváděn jako X40CrMoV5-1)
• Německá norma (DIN): 1.2344, X40CrMoV5-1, GS344ESR
• Evropská norma (EN): X40CrMoV5-1 (1.2344)
• Mezinárodní standard (ISO): X40CrMoV5-1
• Čínský standard (GB/YB): 4Cr5MoSiV1
• Švédská norma (ASSAB): 8407, 8402
• Rakouská norma (BOHLER): W302, W321
• Americká norma (AISI/SAE/ASTM/UNS): H13, UNS T20813

6. Porovnání oceli H11 a H13

Klíčové rozdíly mezi ocelí H11 a H13:

• Obsah vanadu: H13 má obvykle vyšší obsah vanadu (kolem 1%) než H11 (kolem 0,3-0,5%).
• Tvrdost za tepla a odolnost proti popouštění: Vyšší obsah vanadu v H13 obecně vede k lepší tvrdosti za tepla a mírně zlepšené odolnosti proti popouštění.
• Houževnatost: H11 je často považována za mírně vyšší než H13. Některé zdroje naznačují, že zvýšený obsah vanadu v H13 může mírně snížit houževnatost, zejména během kalení zkřehnutí.
• Odolnost proti opotřebení: Díky většímu rozptylu tvrdých karbidů vanadu nabízí H13 obecně vyšší odolnost proti opotřebení než H11.
• Aplikace (nuance): Zatímco oba se používají pro podobné aplikace, H13 může být preferován pro matrice, které mají vyšší provozní teploty nebo vyžadují větší odolnost proti opotřebení, zatímco H11 může být vybrán, když je kritická maximální houževnatost. H13 je také velmi oblíbený pro plastové formy vyžadující vysoký lesk, zejména třídy ESR.

Stručně řečeno, zvolte H13, když jsou primárními zájmy lepší tvrdost za tepla, odolnost proti popouštění a odolnost proti opotřebení. Zvolte H11, když je pro aplikaci důležitější mírně vyšší houževnatost.