Resumen técnico del acero H13

Resumen técnico del acero H13: Aquí tiene la información sobre el acero H13 que está buscando. El acero para herramientas H13 es un acero para matrices de trabajo en caliente endurecido y refrigerado por aire. Se utiliza ampliamente en aplicaciones de alta temperatura y alta carga, como moldes de fundición a presión, laminación en caliente y herramientas de forja en caliente, debido a su excelente resistencia al calor, al desgaste y a la fatiga térmica. Tras el tratamiento térmico, puede obtener buenas propiedades mecánicas integrales y una elevada resistencia al revenido.

1. Composición química del acero H13

Carbono (C)	Cromo (Cr)	Molibdeno (Mo)	Vanadio (V)	Silicio (Si)	Hierro (Fe)	Níquel (Ni)	Cobre (Cu)	Manganeso (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	Cantidades menores

2. Propiedades mecánicas del acero H13

Propiedades mecánicas longitudinales típicas a temperatura ambiente del acero H13

Temperatura de revenido (°C)	Temperatura de revenido (°F)	Resistencia a la tracción (MPa)	Resistencia a la tracción (ksi)	Límite elástico (MPa)	Límite elástico (ksi)	Elongación en 4D (%)	Reducción de superficie (%)	Energía de impacto Charpy V-Notch (J)	Energía de impacto Charpy V-Notch (ft-lbf)	Dureza (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

Fuente: ASM Manual, Volumen 4: Tratamientos térmicos

3. Aplicaciones

Basándose en las características del acero para herramientas H13, sus aplicaciones se encuentran principalmente en áreas que aprovechan su elevada resistencia en caliente, tenacidad, resistencia al desgaste y resistencia a la fatiga térmica.

3.1 Matriz de fundición a presións: El H13 se utiliza ampliamente para fabricar matrices de fundición a presión. Esto incluye matrices para:

• • Aleaciones de aluminio.
  • Aleaciones de magnesio.
  • Aleaciones de zinc.
  • Aleaciones de cobre. Su resistencia al choque térmico y al agrietamiento provocado por los rápidos ciclos de calentamiento y enfriamiento en la fundición a presión lo convierten en el material preferido.

3.2 Matrices de forja en caliente: Debido a su alta resistencia y tenacidad a temperaturas elevadas, el H13 es muy adecuado para matrices de forja en caliente, incluidas las matrices de forja a máquina.

3.3 Matrices de extrusión en caliente: La resistencia al calor y al desgaste del H13 lo hacen adecuado para los procesos de extrusión en caliente, incluidas las matrices para perfiles de aluminio.

3.4 Matriz de extrusión en calientes: H13 también puede utilizarse para aplicaciones de extrusión en caliente.

3.5 Moldes de plástico: Aunque se trata principalmente de un acero para trabajo en caliente, algunos grados o condiciones de preendurecimiento del H13 (o aceros similares) se utilizan en el moldeo de plásticos, en particular para:

• Moldes termoplásticos.
• Moldes de plástico termoendurecible.
• Moldes de cavidades complejas. La tenacidad y la maquinabilidad (especialmente en condiciones de preendurecimiento) benefician a estas aplicaciones.

3.6 Bases para moldes: H13 (o su equivalente SKD61) puede utilizarse para bases de moldes donde se requiera resistencia y estabilidad.

3.7 Trabajo en caliente de precisión Componentes: Debido a sus propiedades, el H13 puede utilizarse para accesorios y boquillas de alta precisión para trabajos en caliente, especialmente los que trabajan con aleaciones de zinc y aluminio durante periodos prolongados.

3.8 Troqueles rodantes: En la industria de los rodamientos, los rodamientos H11 y H13 se utilizan para fabricar matrices de laminación, ofreciendo una mayor vida útil.

El denominador común de estas aplicaciones es la necesidad de un material que pueda soportar altas temperaturas y tensiones, manteniendo su integridad y resistiendo el desgaste y las grietas. El tratamiento térmico específico que se aplica al H13, como ya hemos comentado, es crucial para adaptar sus propiedades a estos diversos usos.

4. Tratamiento térmico del acero H13

Tenga en cuenta que los parámetros específicos pueden variar en función de la aplicación final y el tamaño de los componentes.

He aquí un esquema general del proceso de tratamiento térmico H13:

• Precalentamiento: Normalmente, el acero H13 se somete a una etapa de precalentamiento. La temperatura de precalentamiento es de 815°C (1500°F). Esto mitiga el choque térmico durante la etapa de austenitización a temperatura superior. Por lo general, es aconsejable consultar las recomendaciones del fabricante para conocer el proceso de precalentamiento adecuado para el acero en cuestión.
• Austenitización (endurecimiento): El acero se calienta a una temperatura en la zona de formación de austenita, generalmente alrededor de 1875 °F (1025 °C). Este paso tiene por objeto cambiar la estructura del acero a la de austenita, donde se disuelve el carbono. Una regla general para el tiempo de inmersión a esta temperatura es de 1 hora por pulgada (25 mm) de espesor. Este paso requiere mantener un entorno protector en el horno para evitar la oxidación superficial o la descarburación de la pieza. Para los aceros H13 se recomienda utilizar una atmósfera endotérmica con un punto de rocío de 3 a 4 °C (38 a 40 °F) cuando se austenizan a 1010 °C (1850 °F). Otra práctica habitual para proteger una superficie es envolver la pieza en una lámina de acero inoxidable.
• Temple: El H13, un acero de temple al aire, se somete a temple al aire para alcanzar la máxima dureza. El temple al aire garantiza que las tensiones residuales se reduzcan al mínimo tras el endurecimiento. Pero en el caso de secciones más grandes, puede ser necesario un temple al aire o incluso al aceite para endurecerlas completamente. El temple con agua no es ideal para el H13, ya que el material es propenso a agrietarse. Las piezas templadas en aceite deben sumergirse completamente hasta que alcancen la temperatura del baño y, a continuación, introducirse inmediatamente en el horno de revenido.
• Revenido: El H13 es un acero de endurecimiento secundario, por lo que es necesario templarlo a una temperatura superior a la del pico de endurecimiento secundario (aprox. 510°C - 950°F). El revenido es vital para aliviar las tensiones y alcanzar el compromiso deseado entre dureza y tenacidad. El doble revenido es una práctica habitual. Un ejemplo de etapa inicial de revenido sería a 205°C (400°F). El tiempo de cada ciclo de revenido suele ser de 2 horas por pulgada (25 mm) de espesor. El nivel de dureza obtenido variará en función de la temperatura de revenido aplicada. Por ejemplo, un tratamiento térmico que tenga como objetivo 45 HRC podría implicar un revenido a 610 °C tras un endurecimiento a 1020 °.
• Alivio de tensiones: Si la precisión dimensional es de vital importancia, los componentes mecanizados en bruto pueden someterse a un tratamiento de eliminación de tensiones antes del último tratamiento térmico de endurecimiento. Esto significa calentar a una temperatura de 650 a 675 °C (1200 a 1250 °F), mantener durante 1 hora o más y, a continuación, enfriar lentamente a temperatura ambiente.
• Nitruración (opcional): Si las piezas H13 ya han recibido tratamiento térmico, las piezas acabadas pueden someterse a nitruración, en función de la resistencia al desgaste requerida. Este proceso suele llevarse a cabo a temperaturas similares a la temperatura de revenido, por lo que la nitruración puede servir a veces como segundo revenido en un tratamiento de doble revenido. Por ejemplo, la nitruración gaseosa a 510 °C (950 °F) durante 10 a 12 horas producirá una profundidad de capa de 0,10 a 0,13 mm (0,004 a 0,005 pulg.).

5. Equivalentes H13

• Norma japonesa (JIS): SKD61 (a veces aparece como X40CrMoV5-1)
• Norma alemana (DIN): 1.2344, X40CrMoV5-1, GS344ESR
• Norma europea (EN): X40CrMoV5-1 (1.2344)
• Norma internacional (ISO): X40CrMoV5-1
• Norma china (GB/YB): 4Cr5MoSiV1
• Norma sueca (ASSAB): 8407, 8402
• Norma austriaca (BOHLER): W302, W321
• Norma americana (AISI/SAE/ASTM/UNS): H13, UNS T20813

6. Comparación de los aceros H11 y H13

Principales diferencias entre el acero H11 y el H13:

• Contenido de vanadio: El H13 suele tener un mayor contenido de vanadio (alrededor de 1%) que el H11 (alrededor de 0,3-0,5%).
• Dureza en caliente y resistencia al revenido: El mayor contenido de vanadio en H13 conduce generalmente a una mejor dureza en caliente y a una resistencia al revenido ligeramente mejorada.
• Tenacidad: A menudo se considera que el H11 tiene una tenacidad ligeramente superior a la del H13. Algunas fuentes sugieren que el aumento de vanadio en el H13 podría disminuir ligeramente la tenacidad, especialmente durante la fragilización por enfriamiento rápido.
• Resistencia al desgaste: Debido a la mayor dispersión de carburos duros de vanadio, el H13 ofrece generalmente mayor resistencia al desgaste que el H11.
• Aplicaciones (matices): Aunque ambos se utilizan para aplicaciones similares, el H13 podría preferirse para matrices que experimentan temperaturas de funcionamiento más elevadas o que requieren más resistencia al desgaste, mientras que el H11 podría seleccionarse cuando la máxima tenacidad es fundamental. El H13 también es muy popular para moldes de plástico que requieren un alto pulido, especialmente los grados refinados ESR.

En resumen, elija H13 cuando la dureza en caliente, la resistencia al revenido y la resistencia al desgaste sean las principales preocupaciones. Elija H11 cuando una tenacidad ligeramente superior sea más crítica para la aplicación.