Nástrojová ocel H21 | 1.2581 | SKD7

AOBO STEEL – Trusted Global Tool Steel Supplier

Odeslat poptávku

Nástrojová ocel H21 je nástrojová ocel na bázi wolframu pro práci za tepla, zařazená do skupiny H AISI. Tyto typy ocelí patřily k prvním vysoce legovaným možnostem vyvinutým pro náročné aplikace vysokoteplotních nástrojů. Na Aobo Steel, s našimi rozsáhlými zkušenostmi v oblasti kování nástrojové oceli rozumíme nuancím materiálů.

1. H21 Nástrojová ocel Chemické složení

Výkon oceli H21 je do značné míry určen jejími legujícími prvky. Typické složení obsahuje:

• Uhlík (C): 0.26% – 0.36% (Provides hardenability and wear resistance)
• Mangan (Mn): 0.15% – 0.40% (Improves hardenability, acts as deoxidizer/desulfurizer)
• Křemík (Si): 0.15% – 0.50% (Increases strength and hardness, acts as a deoxidizer)
• Chrom (Cr): 3.00% – 3.75% (Enhances resistance to high-temperature oxidation and corrosion)
• Vanad (V): 0.30% – 0.60% (Forms hard carbides, increasing wear resistance and hot strength)
• Wolfram (W): 8.50% – 10.00% (Key element for hot hardness, high-temperature strength, and wear resistance)

2. Vlastnosti nástrojové oceli H21

2.1 Tvrdost a tepelná odolnost

Ocel H21 je uznávána pro svou dobrou tepelnou odolnost a schopnost udržet si tvrdost při zvýšených teplotách, což je kritický faktor při práci za tepla.

• Popuštěná tvrdost: Po austenitizaci a popouštění (např. 2 hodiny při 595 °C / 1100 °F) lze dosáhnout tvrdosti přibližně 529 HB. Zvýšení teploty popouštění (např. na 650 °C / 1200 °F) snižuje tvrdost na přibližně 437 HB.
• Tvrdost za tepla: Při provozních teplotách se tvrdost snižuje. Například tvrdost za horka může být kolem 280 HB při 595 °C (1100 °F) a 211 HB při 650 °C (1200 °F). (Na základě typických údajů s počáteční tvrdostí při pokojové teplotě 444 HB).

2.2 Houževnatost a tažnost

While offering good hot strength, H21’s toughness and shock resistance are generally lower compared to chromium-based oceli pro práci za tepla, jako např H11 nebo H13. Jeho rázové charakteristiky jsou také považovány za horší než H19.

• Zvolená popouštěcí teplota a rychlost ochlazování po kalení, jako je kalení oleje versus pomalejší chlazení, významně ovlivňují rázovou houževnatost (Izod nebo Charpy V-vrub).
• Torzní vlastnosti se mohou výrazně lišit v závislosti na konkrétních parametrech tepelného zpracování použitých k dosažení cílové tvrdosti, typicky v rozmezí 42-55 HRC.

Are you looking for H21 tool steel? Vyplňte prosím následující formulář a kontaktujte nás ještě dnes!

3. Tepelné zpracování

Achieving the optimal performance from H21 tool steel relies heavily on a precise heat treatment process. This procedure develops the necessary hardness, wear resistance, and toughness essential for demanding hot work applications.

3.1 Předehřívání

Nástrojová ocel H21 musí být před hlavním procesem kalení pečlivě předehřátá.

• Teplota: Zahřívejte rovnoměrně na 760–815 °C (1400–1500 °F).
• Účel: This crucial step minimizes thermal shock and prevents cracking, especially in components with complex shapes or varying thicknesses. Slow and even heating ensures that the temperature is evenly distributed throughout the steel, preparing it for the high temperatures of austenitizing.

3.2 Austenitizace (tvrzení)

Po předehřátí se ocel přivede na austenitizační teplotu.

• Teplota: Zahřejte na 1095–1205 °C.
• Účel: At this stage, the steel’s microstructure transforms into austenit. This allows carbon and critical alloying elements, such as tungsten (W) and chromium (Cr), to dissolve into the structure, which is fundamental for achieving hardness upon cooling.

Namáčení při austenitizační teplotě

Udržení oceli na austenitizační teplotě (namáčení) je životně důležité.

• Trvání: Typicky 2 až 5 hodin, v závislosti na tloušťce příčného řezu (počítejte s dostatečnou dobou, např. 1 hodina na palec tloušťky).
• Účel: H21’s high content of tungsten and chromium forms stable carbides. Sufficient soaking time ensures these carbides fully dissolve and distribute evenly within the austenite, leading to a uniform structure ready for quenching.

3.3 Kalení (chlazení)

Rychlé ochlazení přemění austenit na tvrdou martenzitickou ocel.

• Metody: Ocel H21 lze kalit vzduchem nebo olejem.
• Úvahy: Díky své vysoké prokalitelnosti H21 snadno vytvrzuje i při pomalejším chlazení vzduchem. Kalení vzduchem je často preferováno, protože výrazně snižuje riziko deformace a praskání při kalení ve srovnání s přísnějším kalením olejem, zejména u větších nebo složitých dílů. Pokud je primárním cílem maximální tvrdost, lze použít kalení do oleje. Rychlost ochlazování musí být dostatečně vysoká, aby se zabránilo tvorbě měkčích struktur, jako je perlit nebo bainit.

3.4 Temperování

Kalená ocel H21 je extrémně tvrdá, ale také křehká. Temperování je nutné pro zjemnění jeho vlastností.

• Teplota: Ocel znovu zahřejte na 595–675 °C.
• Účel: Popouštění snižuje křehkost a výrazně zlepšuje houževnatost a tažnost při zachování značné tvrdosti. Konkrétní použitá teplota a čas určí konečnou rovnováhu mezi tvrdostí a houževnatostí.
• Více temper: U vysoce legovaných nástrojových ocelí, jako je H21, je běžnou praxí provádění dvou nebo více cyklů popouštění. To zajišťuje strukturální stabilitu, transformuje veškerý zadržený austenit a může přispět k sekundárnímu vytvrzení, což dále zvyšuje výkon při zvýšených teplotách.

Table of Hardness and Tempering Temperature for H21 Steel

3.5 Důležité ovládací prvky procesu

3.5.1 Zabránění oduhličení

H21 steel is prone to decarburization, or the loss of carbon from the surface, at high heat treatment temperatures, resulting in a soft and weak surface layer.

• Řešení: Při austenitizaci jsou nezbytná ochranná opatření. To zahrnuje použití pecí s řízenou atmosférou, solné lázně nebo zabalení dílů do ochranného materiálu, jako je fólie z nerezové oceli.

3.5.2 Chlazení po kování

Due to H21’s high hardenability, forgings should be cooled slowly (e.g., furnace cooling or burying in insulation) immediately after the forging operation.

• Důvod: Vyvarujte se normalizace (ochlazení vzduchem z vysoké teploty), protože to může způsobit částečné nebo úplné zpevnění oceli, což vede ke křehkosti a potenciálnímu praskání před zamýšleným procesem kalení a popouštění. Pomalé chlazení zajišťuje vhodnější strukturu pro následné tepelné zpracování.

Tento strukturovaný přístup k tepelnému zpracování nástrojové oceli H21 zajišťuje, že materiál poskytuje vysoký výkon požadovaný pro zamýšlené aplikace nástrojů pro práci za tepla. Přesná kontrola nad každým parametrem je klíčem k úspěchu.

4. Aplikace nástrojové oceli H21

Díky své tvrdosti za tepla a odolnosti proti opotřebení se ocel H21 používá v různých procesech zpracování za tepla:

• Kovací zápustky a vložky
• Děrovačky, průbojníky a trny
• Hot Extrusion Tooling
• Hot Shear Blades (zejména pro náročné aplikace, někdy spolu s H25)
• Formy pro tlakové lití (zejména pro mosaz)
• Razicí nástroje (zejména tam, kde lze určitou odolnost proti opotřebení vyměnit za lepší odolnost proti rozbití v tenkých částech)

H21 je často považován za vhodnou volbu pro nástroje určené pro střední výrobní série.

5. Třídy ekvivalentní nástrojové oceli H21

• evropské (EN): X30WCrV9-3 (1,2581)
• Německo (DIN): 1.2581
• Japonsko (JIS): SKD5
• Francie (AFNOR): 32CDV12-28
• Čína (GB): 3Cr2W8V