Acero para herramientas H13 vs H11: Comparación del desgaste por calor, el agrietamiento y la falla de la herramienta
Tanto el H13 como el H11 son aceros para herramientas de trabajo en caliente al cromo 5%, utilizados para matrices, moldes, insertos, punzones y herramientas de alta temperatura. Tienen sistemas de aleación similares, pero no se seleccionan para las mismas condiciones de falla.
Seleccione H13 si la herramienta falla debido al calor, desgaste por altas temperaturas, erosión superficial, agrietamiento térmico o pérdida de dureza. Elija H11 si la falla se debe a impacto, agrietamiento, fractura o esfuerzos en secciones grandes.
Acero para herramientas H13 y H11 disponible en Aobo Steel.
Aobo Steel suministra aceros para herramientas de trabajo en caliente H13 y H11 para matrices de fundición a presión, herramientas de extrusión, matrices de forja, punzones en caliente, insertos, núcleos y herramientas de alta temperatura.
H13 | 1.2344 | SKD61
Acero para herramientas de trabajo en caliente, apto para resistencia al desgaste en caliente, fundición a presión, herramientas de extrusión, resistencia al agrietamiento por calor, respuesta a la nitruración y estabilidad superficial en caliente.
H11 | 1.2343 | SKD6
Acero para herramientas de trabajo en caliente, apto para impacto, resistencia al agrietamiento, herramientas sensibles a la fractura, punzones en caliente, matrices de forja y herramientas sometidas a grandes esfuerzos.
Comparación entre los aceros para herramientas H13 y H11: una visión general
| Pregunta de selección | Mejor opción para empezar |
|---|---|
| El desgaste por calor, la erosión, el lavado o la degradación de la superficie controlan la vida útil de la herramienta. | H13 |
| El impacto, el agrietamiento, el astillamiento o la fractura controlan la vida útil de la herramienta. | H11 |
| Las herramientas de fundición a presión o extrusión necesitan una mejor estabilidad de la superficie caliente. | H13 |
| Los troqueles de forja, los punzones calientes o las herramientas grandes necesitan una mayor resistencia al agrietamiento. | H11 |
| Se requiere una superficie de desgaste en caliente nitrurada severa. | H13 |
| Una mejor maquinabilidad es importante | H11 |
| Se requiere una alta capacidad de pulido, especialmente para moldes de precisión. | ESR H13 |
| El modo de fallo real no está claro. | Revise el estado de funcionamiento antes de seleccionar |
El acero H13 suele ser el punto de partida más resistente para las herramientas de desgaste en caliente. El acero H11 es más seguro cuando la principal preocupación es el agrietamiento, el impacto o la fractura.
Grados equivalentes de acero para herramientas H13 frente a H11
Los distintos países y normativas utilizan nombres diferentes para H13 y H11. Estas designaciones ayudan a comparar materiales entre diferentes mercados, pero no son sustitutos automáticos. Para aplicaciones de utillaje, siempre se deben confirmar los grados equivalentes en función de la composición química, la dureza, el proceso de fusión, los requisitos de inspección y las condiciones de trabajo.
| Sistema estándar | Acero para herramientas H13 | Acero para herramientas H11 |
|---|---|---|
| ONU | T20813 | T20811 |
| DIN / EN | 1.2344 / X40CrMoV5-1 | 1.2343 / X38CrMoV5-1 |
| JIS | SKD61 | SKD6 |
| GB / China | 4Cr5MoSiV1 | Confirmar por composición o especificación tipo H11 |
| AFNOR / Francia | Z40CDV5 | Z38CDV5 |
| BS / Reino Unido | BH13 | BH11 |
| SS / Suecia | 2242 | – |
| UNI / Italia | – | X35CrMo05KU |
| ASTM | A681 H13 | A681 H11 |
| Aeroespacial AMS | – | AMS 6437 / 6485 / 6487 / 6488 |
Diferencia en la composición química entre H13 y H11
La principal diferencia química entre H13 y H11 es el contenido de vanadio.
El H13 contiene más vanadio, lo que favorece la formación de carburos duros. Esto mejora la resistencia al desgaste por altas temperaturas, la estabilidad superficial y la resistencia al ablandamiento durante el servicio a altas temperaturas.
La aleación H11 contiene menos vanadio, lo que reduce el volumen de carburo y ayuda a mejorar la tenacidad, la maquinabilidad y la resistencia al agrietamiento.
| Elemento | Rango típico H11 (%) | Rango típico H13 (%) | Significado práctico |
|---|---|---|---|
| Carbono | 0.33-0.43 | 0.32-0.45 | Base de endurecimiento similar |
| Cromo | 4.75-5.50 | 4.75-5.50 | Ambos pertenecen a la familia de aceros al cromo para trabajo en caliente 5%. |
| Molibdeno | 1.10-1.60 | 1.10-1.75 | Proporciona resistencia al calor y al templado. |
| Vanadio | 0.30-0.60 | 0.80-1.20 | El H13 adquiere una mayor resistencia al desgaste gracias a su soporte de carburo. |
| Silicio | 0.80-1.20 | 0.80-1.20 | Favorece el rendimiento en trabajos en caliente y la resistencia a la oxidación. |
Por lo tanto, H13 prioriza la resistencia al desgaste en caliente y la estabilidad de la superficie, mientras que H11 hace hincapié en la tenacidad y la resistencia a la fractura.
Comparación del rendimiento de H13 y H11
| Factor de rendimiento | Acero para herramientas H13 | Acero para herramientas H11 | Significado de la selección |
|---|---|---|---|
| Resistencia al desgaste | Más alto | De moderado a bueno | Elija H13 cuando el desgaste de la superficie controle la vida útil de la herramienta. |
| Dureza en caliente | Mejor bajo calor sostenido | Bien | Elija H13 cuando la herramienta deba resistir el ablandamiento durante el contacto caliente. |
| Dureza | Bien | Mejor | Elija H11 cuando el agrietamiento o el astillamiento sean el principal riesgo. |
| Resistencia a los golpes | Bien | Mejor | Elija H11 para herramientas sometidas a cargas de impacto. |
| Resistencia a la prueba del calor | Resistente en muchas condiciones de fundición a presión y extrusión. | Bien, especialmente cuando la principal preocupación es el crecimiento de grietas. | Elija en función de si el daño superficial o la propagación de grietas es más grave. |
| Maquinabilidad | Más difícil | Más fácil | H11 puede reducir la dificultad de mecanizado |
| respuesta de nitruración | Excelente | De bueno a excelente | El H13 suele ser el preferido para superficies sometidas a un desgaste intenso por altas temperaturas. |
| Fiabilidad de secciones grandes | Bueno con el procesamiento adecuado. | Suele ser más seguro donde el riesgo de agrietamiento es alto. | Se puede considerar H11 para herramientas grandes o sometidas a grandes esfuerzos. |
Resistencia al desgaste y dureza en caliente
El H13 ofrece un mejor rendimiento cuando la superficie de trabajo está expuesta a abrasión en caliente, flujo de metal fundido, erosión, lavado o contacto de alta fricción. Esto lo convierte en una excelente opción para matrices de fundición a presión, herramientas de extrusión, herramientas de conformado en caliente y moldes donde la estabilidad de la superficie es crucial para la vida útil de la herramienta.
El acero H13 también presenta una mayor resistencia a la pérdida de dureza bajo contacto prolongado con altas temperaturas. Sin embargo, la temperatura de trabajo segura no debe considerarse un valor fijo, ya que depende del requisito de dureza, las condiciones de revenido, el método de enfriamiento y la vida útil prevista de la herramienta.
Dureza y resistencia a las grietas
El H11 ofrece un mejor rendimiento cuando la herramienta está expuesta a impactos, concentración de tensiones, cargas mecánicas cíclicas o tensiones en secciones grandes. Es menos sensible a la iniciación y propagación de grietas que el H13 bajo cargas mecánicas severas.
Esto hace que el H11 sea útil para matrices de forja por martillo, punzones calientes, herramientas grandes para trabajo en caliente y aplicaciones donde la fractura repentina es más peligrosa que el desgaste gradual de la superficie.
Fatiga térmica y comprobación de calor
Ambos tipos de acero pueden sufrir agrietamiento por calor tras repetidos ciclos de calentamiento y enfriamiento.
El H13 suele preferirse cuando el daño principal comienza en la superficie, como por ejemplo el agrietamiento por calor o la erosión. El H13 es ideal para daños que se inician en la superficie. El H11 es adecuado para esfuerzos térmicos y mecánicos intensos combinados, donde la resistencia al agrietamiento es más importante que la máxima resistencia al desgaste superficial.
Una herramienta que se desgasta en la superficie no debe seleccionarse de la misma manera que una herramienta que se agrieta por impacto.
| Aplicación / Condición | Mejor opción para empezar | Razón |
|---|---|---|
| matrices de fundición de aluminio | H13 | Mayor resistencia al agrietamiento por calor, la erosión por metal fundido y el desgaste de superficies calientes. |
| Fundición a presión de magnesio o latón | H13 | Mayor dureza en caliente y estabilidad superficial bajo ciclos térmicos. |
| Fundición a presión de zinc | H13 o H11 | H13 para desgaste superficial; H11 donde importan las bajas temperaturas de funcionamiento y el riesgo de agrietamiento. |
| Insertos y núcleos para fundición a presión | H13 / ESR H13 | Mayor estabilidad superficial, capacidad de pulido y resistencia al agrietamiento por calor. |
| Matrices de extrusión en caliente | H13 | Mayor resistencia al desgaste por calor y resistencia al ablandamiento térmico. |
| Mandriles de extrusión y bloques de prueba | H13 o H11 | H13 para desgaste; H11 para impacto o concentración de tensiones. |
| matrices de forja por martillo | H11 | Mayor dureza y resistencia a los golpes. |
| Golpes fuertes y muertes impulsivas | H11 | Mayor resistencia a los impactos y al agrietamiento. |
| Matrices de forja con desgaste abrasivo severo | H13 | Mayor resistencia al desgaste de la superficie. |
| Grandes bloques de troqueles para trabajo en caliente | H11 puede ser considerado | El tamaño de la sección y la resistencia a las grietas se vuelven más importantes. |
| Cuchillas de corte calientes | H11 o H13 | H11 para impacto; H13 para desgaste por calor. |
| Moldes de inyección de plástico | H13 | Buena resistencia al desgaste, capacidad de pulido y respuesta a la nitruración. |
| Componentes estructurales sometidos a altas tensiones | H11 | Mayor dureza, resistencia y resistencia a la fatiga. |
Para la mayoría de las herramientas de fundición a presión y trabajo en caliente, comience con H13 debido a sus propiedades para este fin. Para herramientas expuestas a impactos severos, secciones grandes o alto riesgo de agrietamiento, considere más seriamente H11 por su tenacidad.
Diferencias de fabricación
Las aleaciones H13 y H11 presentan un comportamiento similar durante el tratamiento térmico, pero su contenido de carburo afecta al mecanizado, al tratamiento superficial y al rendimiento posterior al tratamiento térmico.
| Factor de fabricación | Acero para herramientas H13 | Acero para herramientas H11 | Significado práctico |
|---|---|---|---|
| Maquinabilidad | Clasificación relativa 45-55% | Clasificación relativa 55-65% | El H11 suele ser más fácil de mecanizar. |
| Distorsión por tratamiento térmico | Bajo cuando está debidamente controlado | Bajo cuando está debidamente controlado | Ambos son adecuados para herramientas complejas. |
| Templado | Se requiere un tratamiento térmico a alta temperatura. | Se requiere un tratamiento térmico a alta temperatura. | El templado correcto es necesario para equilibrar la dureza y la tenacidad. |
| respuesta de nitruración | Excelente | De bueno a excelente | El H13 suele ser el preferido para servicios de desgaste severo por altas temperaturas. |
| Reparación de soldadura | Es posible, pero requiere un control estricto. | Es posible, pero requiere un control estricto. | Ambos requieren precalentamiento, enfriamiento lento y tratamiento posterior a la soldadura. |
El H11 suele ser más fácil de mecanizar porque contiene menos vanadio y menos carburos duros. El H13 exige más a las herramientas de corte, pero ofrece una mayor resistencia al desgaste por altas temperaturas tras un tratamiento térmico adecuado y un proceso de ingeniería de superficie.
Ambos grados requieren un tratamiento térmico adecuado y un control de la atmósfera. Para matrices de precisión y herramientas de trabajo en caliente, generalmente se prefiere un tratamiento térmico al vacío o una atmósfera protectora controlada.
La nitruración puede mejorar la resistencia al desgaste superficial en ambos grados. El H13 suele ser la opción más resistente cuando se utiliza la nitruración para mejorar la resistencia al desgaste intenso en caliente, al agarrotamiento o a la erosión.
Errores comunes en la selección de personal
Los principales errores no se deben a los nombres de las calificaciones. Generalmente provienen de una mala interpretación del verdadero modo de fallo.
| Error | Resultado |
|---|---|
| Uso de H13 cuando la fractura por impacto es el modo de fallo real | La herramienta puede agrietarse o astillarse antes de que se alcance su vida útil. |
| Utilizar H11 cuando el desgaste por calor severo controla la vida útil de la herramienta. | La superficie puede desgastarse, erosionarse o ablandarse demasiado rápido. |
| Considerar a H13 y H11 como sustitutos directos | El grado seleccionado puede no coincidir con la tensión, la temperatura o las condiciones de desgaste. |
| Elegir únicamente por dureza | La dureza por sí sola no muestra resistencia al desgaste, tenacidad ni comportamiento ante la fatiga térmica. |
| Ignorando el tamaño de la sección | Las herramientas de gran tamaño requieren una mayor atención a la resistencia al agrietamiento y a la uniformidad del tratamiento térmico. |
En el caso del H13, el error de selección más común es utilizarlo cuando la fractura por impacto es más grave que el desgaste superficial.
En el caso del H11, el error de selección más común es utilizarlo cuando el desgaste severo por altas temperaturas, la erosión o el ablandamiento térmico a largo plazo controlan la vida útil de la herramienta.
Recomendación final
Elija H13 para herramientas de desgaste en caliente.
Elija el acero para herramientas H13 si la herramienta debe resistir altas temperaturas, desgaste por calor, erosión superficial, agrietamiento por calor, ablandamiento térmico o degradación superficial severa.
Elija H11 para herramientas sensibles a las grietas.
Seleccione el acero para herramientas H11 cuando la herramienta falle con mayor frecuencia debido a impactos, agrietamiento, fractura, concentración de tensiones o esfuerzos mecánicos en secciones grandes.
El grado H13 suele ser mejor para herramientas sometidas a desgaste por calor. El grado H11 suele ser mejor para herramientas sometidas a cargas de impacto y propensas a agrietarse. Confirme las condiciones de trabajo, el proceso de tratamiento térmico, los requisitos de inspección y el modo de fallo real de la herramienta antes de sustituir un grado por otro.
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