Pochopení nástrojové oceli H13 pro aplikace tlakového lití

Pokud jde o tlakové lití, je pro úspěch rozhodující výběr správné nástrojové oceli. Mnoho našich zákazníků spoléhá na nástrojovou ocel H13, a to z dobrého důvodu. Pojďme si rozebrat, proč je nástrojová ocel H13 tahounem v tomto náročném oboru.

H13 je chromová ocel 5% pro tváření za tepla, široce používaná pro odlévání kovů, jako je zinek, hliník a hořčík. Je dostatečně univerzální pro různé součásti – matrice, vložky, jádra, plunžry, šoupátka, nátrubky a trysky, všechny těží z jejích vlastností. Občas se používá i pro krátké běhy s mosazí.

Čím tedy nástrojová ocel H13 vyniká? Vyznačuje se kombinací vlastností, které jsou ideální pro vysoké teploty a cyklické namáhání při tlakovém lití. Mezi hlavní silné stránky patří:

• Vynikající teplo a Nosit Odpor: Dobře odolává intenzivnímu teplu, i když je vystaven roztavenému kovu.
• Odolnost proti tepelné únavě: To je kritické. Tlakové lití zahrnuje neustálé zahřívání a ochlazování, což může vést k „heat checkingu“ – síti jemných trhlin, které se tvoří na povrchu odlitku. Nástrojová ocel H13 je vůči tomu ze své podstaty odolná, což pomáhá prodloužit životnost nástroje. Tyto trhliny často pocházejí ze zbytkového tahového napětí na povrchu oceli a nástrojová ocel H13 pomáhá toto selhání zmírnit.
• Dobrá houževnatost a rázová houževnatost: Tlakové lití zahrnuje značné rázové zatížení. Nástrojová ocel H13 poskytuje potřebnou houževnatost, aby odolala těmto silám. Jeho obsah vanadu přispívá k tvorbě tvrdých karbidů vanadu, čímž se zvyšuje odolnost proti opotřebení.
• Odolnost proti popouštění: Nástrojová ocel H13 si zachovává svou tvrdost a pevnost i při zvýšených teplotách typických pro práci za tepla.

Úvahy o tepelném zpracování

Správný tepelné zpracování je nesmlouvavá pro dosažení optimálního výkonu oceli H13.

• Kalení na vzduchu: Ocel H13 je ocel kalitelná na vzduchu. To je významná výhoda, protože to minimalizuje deformaci během procesu kalení a umožňuje hluboké kalení i ve velkých úsecích (až do přibližně 150 mm nebo 6 palců).
• Kalení a Kalení: Typicky se H13 vytvrzuje (austenitizuje) při teplotě 1010-1030 °C (zhruba 1850-1885 °F) a poté se ochladí na vzduchu, aby se dosáhlo tvrdosti přibližně 52-54 HRC.
• Trojnásobný Temperování: To je životně důležité. Musí být provedeno temperování ihned po kalení. Pro tlakové lití důrazně doporučujeme proces trojího temperování. To zajišťuje správnou transformaci zadrženého austenitu a zabraňuje křehkosti při únavovém namáhání. K dosažení optimálních vlastností se obvykle provádí temperování nad 510 °C (950 °F). Vyhněte se popouštění kolem 500 °C (930 °F), protože to může někdy vést ke snížení rázové houževnatosti, známé jako popouštěcí křehkost.
• Cílová tvrdost: Rozhodující je přesné dosažení konečné tvrdosti. Příliš tvrdý a nástroj může být křehký; příliš měkký a rychle se opotřebovává. Cílová tvrdost závisí na konkrétní složce:
  • Obecné nástroje pro tlakové lití: 44–48 HRC
  • Potřeby odolnosti proti nárazu: 40–44 HRC
  • Matrice: 42–52 HRC
  • Vložky/jádra: 46–52 HRC
  • Písty: 46–50 HRC
  • Vyhazovací kolíky: 42–46 HRC

Kvalita materiálu a zpracování

• Prémiová kvalita (ESR/VAR): Pro náročné aplikace vyžadující maximální houževnatost a spolehlivost zvažte použití oceli H13 Elektrostruskové přetavování (ESR) nebo Vacuum Arc Remelting (VAR). Výsledkem těchto procesů je čistší ocel s lepší homogenitou.
• Povrchové úpravy: Nitridace může výrazně zvýšit tvrdost povrchu (přes 1000 HV nebo >70 HRC) pro zvýšení odolnosti proti opotřebení, i když nitridovaná vrstva může být někdy náchylná k praskání. Chromování je další možností, i když obsah uhlíku H13 může ovlivnit tloušťku vrstvy.
• Svařování: Pro opravy je vhodnou variantou svařování TIG. Správné předehřátí (v rozmezí od 110 °C do 375 °C, v závislosti na velikosti a složitosti) je nezbytné, aby se zabránilo praskání. Standardní je výplňový drát H13.
• Obrobitelnost: V žíhaném stavu se ocel H13 obrábí poměrně dobře.

V souhrnu

Nástrojová ocel H13 je základním materiálem pro tlakové lití díky své vynikající rovnováze mezi pevností při vysokých teplotách, odolností proti opotřebení, odolností proti tepelné únavě a houževnatostí. Jeho povaha tuhnutí na vzduchu poskytuje dobrou rozměrovou stabilitu. Využití jeho plného potenciálu však zcela závisí na správném tepelném zpracování, zejména na správném trojitém popouštění pro dosažení cílové tvrdosti pro vaši konkrétní aplikaci. Volba vysoce kvalitních materiálů, jako jsou třídy ESR nebo VAR v případě potřeby, dále zajišťuje optimální výkon a dlouhou životnost.

Pokud máte konkrétní dotazy týkající se použití oceli H13 ve vašich provozech nebo potřebujete pomoc s výběrem správné třídy, neváhejte se na nás obrátit. Máme bohaté zkušenosti s nástrojovou ocelí a jsme tu, abychom vám pomohli najít nejlepší řešení.