Acero para herramientas H11 | 1.2343 | skd6

AOBO STEEL - Proveedor global de confianza de acero para herramientas

El acero para herramientas H11 es un acero que se endurece por enfriamiento por aire. acero para herramientas de trabajo en caliente Conocido por su excelente tenacidad, resistencia térmica, resistencia a la fatiga y resistencia al desgaste a temperaturas medias. Además, conserva cierta tenacidad en estado templado y muestra una alta resistencia a la fatiga térmica. Al templarlo al aire a temperaturas de austenización más bajas, presenta una mínima deformación por tratamiento térmico y una baja tendencia a la formación de película de óxido.

Además, resiste eficazmente la erosión del aluminio fundido. Por ello, el acero para herramientas H11 se utiliza comúnmente para fabricar moldes de fundición a presión de aluminio, herramientas de extrusión en caliente, matrices de forja y moldes de plástico.

La designación de este acero es H11 en el sistema estadounidense ASTM A681. Asimismo, otras normas nacionales utilizan designaciones comparables, como ISO X37CrMoV5-1, Japón/JIS SKD6, EE. UU./UNS T20811, Alemania/DIN X38CrMoV5-1, Alemania/W-Nr. 1.2343 y República Checa (CSN) 19552.

1. Aplicaciones

El acero para herramientas H11 se utiliza ampliamente en industrias donde las herramientas deben soportar altas temperaturas y tensiones mecánicas. Su excelente estabilidad térmica, tenacidad y resistencia al desgaste lo hacen ideal para diversas aplicaciones exigentes.

Matrices de fundición a presión: El H11 se utiliza comúnmente para fundir aluminio, zinc y magnesio debido a su alta estabilidad térmica y tenacidad, lo que garantiza la durabilidad en condiciones extremas.
Matrices de forja: Debido a que puede resistir la flexión a altas temperaturas, el H11 es la opción preferida para matrices de forja y herramientas de conformado en caliente, manteniendo la resistencia bajo presión intensa.
Herramientas de extrusión: Este acero es ideal para matrices de extrusión utilizadas en el procesamiento de metales y plásticos. Ofrece una excelente resistencia al desgaste y un alto rendimiento en condiciones de alta temperatura.
Cuchillas de corte calientes: Gracias a su resistencia superior al calor y al desgaste, el H11 es perfecto para fabricar hojas que cortan metales calientes de manera eficiente y mantienen su filo.
Componentes aeroespaciales: El H11 también se utiliza en piezas aeroespaciales críticas, como el tren de aterrizaje, donde la resistencia, la resistencia a la fatiga y la confiabilidad son esenciales.

2. Composición química

La eficacia del acero para herramientas H11 en aplicaciones de alta temperatura está determinada en gran medida por los porcentajes precisos de sus elementos de aleación clave:

Elemento	Símbolo	Rango típico (Peso %)	Características clave y valores observados
Carbón	do	0,33 – 0,43	Esencial para la dureza. Se suelen observar análisis entre 0,35% y 0,38%. Algunas especificaciones lo limitan a 0,35-0,42% o 0,38-0,43%.
Manganeso	Minnesota	0,20 – 0,50	Contribuye a la resistencia y templabilidad. Los valores típicos rondan los 0,301 TP³T; también es común el rango de 0,25 a 0,501 TP³T.
Silicio	Si	0,80 – 1,20	Favorece la desoxidación y mejora la resistencia. Un valor típico es 1,001 TP₃T. (Nota: Existe una variante H11 de bajo contenido de silicio con un contenido de silicio de aproximadamente 0,31 TP₃T).
Cromo	Cr	4,75 – 5,50	El elemento que define al H11, que proporciona resistencia al calor y a la oxidación. A menudo se le conoce como acero al cromo 5%. Típico: 5.00%.
Molibdeno	Mes	1.10 – 1.60	Es crucial para mantener la resistencia y la dureza a temperaturas elevadas (dureza en caliente) y la resistencia al revenido. Típico: 1.30% o 1.50%. (Una fuente menciona 1.10-1.50%).
Vanadio	V	0,30 – 0,50	Mejora la resistencia al desgaste, especialmente a altas temperaturas, mediante la formación de carburos duros. Valores típicos: 0,401 TP3T o 0,501 TP3T. (Algunos análisis especializados pueden mostrar valores de V de hasta 0,901 TP3T-1,001 TP3T).

3. Propiedades del acero para herramientas H11

Su combinación única de propiedades lo hace excepcionalmente adecuado para una amplia gama de aplicaciones exigentes de herramientas de trabajo en caliente y de alta resistencia.

Propiedad clave del acero para herramientas H11	Detalles de rendimiento y beneficios para las operaciones de su fábrica
Ultraalta resistencia	Tras un tratamiento térmico adecuado, el acero para herramientas H11 alcanza una resistencia excepcional. Normalmente, se puede esperar un límite elástico de 0,21 TP3T superior a 1380 MPa (200 ksi), con una resistencia máxima a la tracción que puede superar los 2070 MPa (300 ksi). Esto es fundamental para herramientas sometidas a tensiones extremas.
Dureza en caliente y resistencia al revenido	El H11 es un acero de temple secundario, lo que significa que destaca por conservar su dureza y estabilidad estructural a temperaturas de servicio elevadas. Generalmente se templa por encima de su punto máximo de temple secundario (alrededor de 510 °C/950 °F) y presenta una gran resistencia al ablandamiento hasta aproximadamente 540 °C (1000 °F). Puede mantener una dureza de aproximadamente 50 HRC incluso después de largos periodos a 500-550 °C.
Templabilidad en aire profundo	Una ventaja significativa del acero para herramientas H11 es su capacidad de endurecerse uniformemente en secciones transversales grandes mediante enfriamiento por aire. Esta característica de endurecimiento por aire minimiza las tensiones residuales y la distorsión durante el tratamiento térmico, garantizando así la estabilidad dimensional de sus herramientas.
Buena tenacidad	El acero para herramientas H11 ofrece un excelente equilibrio entre resistencia al impacto y tenacidad general. En comparación con algunos aceros de la serie H de mayor aleación, ofrece mayor resistencia a la fractura frágil, crucial para la longevidad y la seguridad de las herramientas.
Resistencia al desgaste	Este acero ofrece una buena resistencia inherente al desgaste, mejorada con elementos como el vanadio, que ayuda a resistir el desgaste por lavado o erosión. Para aplicaciones que exigen una durabilidad superficial superior, la resistencia al desgaste del H11 puede mejorarse significativamente mediante la nitruración superficial, alcanzando a menudo durezas superficiales superiores a 1000 HV.
Resistencia a la fatiga	En aplicaciones con cargas cíclicas, el acero para herramientas H11 presenta una buena resistencia al agrietamiento por fatiga. Esta propiedad es esencial para herramientas sometidas a esfuerzos repetitivos, lo que contribuye a una mayor vida útil.
Servicio de temperatura elevada	H11 está diseñado para aplicaciones que requieren resistencia constante y estabilidad de propiedades a altas temperaturas, funcionando de manera confiable hasta aproximadamente 540 °C (1000 °F).
Soldabilidad	Desde un punto de vista práctico, el acero para herramientas H11 se considera fácilmente soldable, siempre que se sigan los procedimientos adecuados de precalentamiento, control de temperatura entre pasadas y tratamiento térmico posterior a la soldadura para mantener su integridad.
Maquinabilidad	En estado recocido, el acero para herramientas H11 ofrece buena maquinabilidad, generalmente con una clasificación de alrededor de 70% de un acero al carbono 1% estándar. Esto permite un conformado y preparación eficientes de las herramientas antes del tratamiento térmico.
Resistencia a la corrosión y la oxidación	El H11 ofrece una resistencia superior a la media a la corrosión y la oxidación. La presencia de silicio, por ejemplo, mejora su resistencia a la oxidación a temperaturas de hasta 800 °C (1475 °F). Sin embargo, para un servicio prolongado a altas temperaturas, se recomienda una protección superficial adecuada.
Propiedades térmicas	Las características térmicas del acero para herramientas H11 incluyen una conductividad térmica aceptable y un coeficiente de expansión térmica relativamente bajo. Esto resulta beneficioso para herramientas con ciclos térmicos significativos, lo que ayuda a mantener la precisión dimensional y a reducir la fatiga térmica.

4. Tratamiento térmico del acero para herramientas H11

Acero para herramientas de precisión H11 tratamiento térmico Es crucial para lograr su rendimiento óptimo como acero al cromo 5% para matrices de trabajo en caliente y acero de ultraalta resistencia, similar al H11 Modificado y al H13. Este proceso optimiza la microestructura para herramientas de fábrica exigentes. Esta guía detalla las operaciones clave de tratamiento térmico para el H11, garantizando máxima durabilidad y eficiencia.

4.1 Austenitización

La austenitización, el paso principal de endurecimiento del acero para herramientas H11, implica calentar para transformar su estructura en austenita. Esto permite una conversión y disolución uniforme de elementos de aleación y carburos.

Precalentamiento: Se recomienda precalentar el H11 a 760-815 °C (1400-1500 °F) antes de austenizar para minimizar el choque térmico y el agrietamiento, especialmente para este material de alta aleación.
Temperaturas de austenitización y tiempos de mantenimiento:

Tipo de acero	Rango de temperatura de austenización	Temperatura típica de austenización (para enfriamiento por aire)	Tiempo de retención recomendado
H11	995 a 1025 °C (1825 a 1875 °F)	–	20 minutos + 5 minutos por cada 25 mm (1 pulgada) de espesor
H11 Mod/H13	(Similar a H11)	Alrededor de 1010 °C (1850 °F)	(Siga las pautas generales del H11)

Mantener la temperatura de austenización garantiza una transformación y disolución uniformes.

4.2 Temple

Después de la austenización, el acero H11 se enfría rápidamente (se templa) para formar martensita dura.

Ventaja del endurecimiento por aire: El H11 es un acero de temple al aire que proporciona un endurecimiento uniforme en secciones grandes con mínima tensión residual y cambios dimensionales. El enfriamiento al aire es el método estándar y preferido para el tratamiento térmico del acero para herramientas H11.
Enfriamiento con aceite: Si bien el enfriamiento por aire es estándar, el enfriamiento con aceite desde 995 °C (1825 °F) es una posible alternativa para el H11.
Nota crítica: Los aceros para trabajo en caliente como el H11 deben Nunca te apagues con agua, ya que esto puede provocar grietas.

4.3 Templado

Después del endurecimiento, templado El recalentamiento del acero para herramientas H11 a una temperatura más baja es crucial para mejorar la tenacidad, aliviar la tensión y estabilizar las propiedades.

Endurecimiento secundario: El H11 es un acero de temple secundario. Sus propiedades óptimas se desarrollan al templarse por encima del pico de temple secundario (alrededor de 510 °C/950 °F), donde la dureza puede aumentar o mantenerse.
Temperaturas y efectos del templado:

Tipo de acero	Temperatura(s) de revenido	Beneficios y consideraciones clave
H11	Por encima de 510 °C (950 °F)	Desarrolla propiedades óptimas; alivio de tensión significativo; se estabiliza para uso hasta ~55 °C (100 °F) por debajo de la temperatura de revenido.
H11	150 °C (300 °F) y 205 °C (400 °F)	Opciones de templado a menor temperatura.
Modificación H11	510 °C (950 °F) y 540 °C (1000 °F)	Rangos típicos para lograr el rendimiento deseado.

Doble temple: Una práctica común y recomendada para el tratamiento térmico del acero para herramientas H11 es el revenido doble (por ejemplo, 2 horas a temperatura, enfriamiento y luego otras 2 horas a temperatura) para garantizar la transformación completa y el refinamiento de las propiedades.

4.4 Recocido

Recocido Suaviza el acero para herramientas H11, mejora la maquinabilidad y alivia las tensiones internas, generalmente después del trabajo en caliente o la soldadura.

Cuidado posterior a la forja y soldadura: Después de forjar o soldar, las piezas H11 requieren un enfriamiento lento y luego un recocido completo para evitar el agrietamiento por tensión.
Parámetros de recocido:

Proceso	Rango de temperatura	Tasa de enfriamiento	Notas
Recocido H11	845-900 °C (1550-1650 °F)	Lento: 22-40 °C/h (40-70 °F/h)	El recocido esferoidizante es un tipo específico para mejorar la maquinabilidad.
DH31-S (similar)	820-870 °C	Enfriamiento lento	(Comparable a SKD61, un equivalente H11)

4.5 Otras consideraciones importantes sobre el tratamiento térmico H11

Normalizando: Este proceso es generalmente no recomendado para aceros para herramientas H11 o H13 debido al alto riesgo de agrietamiento, especialmente con descarburación superficial.
Tratamiento térmico para aliviar tensiones: Si bien se puede lograr un alivio de tensión por debajo de Ac1, las altas temperaturas de revenido (por encima de 510 °C/950 °F) utilizadas para H11 proporcionan un alivio de tensión sustancial.
Tratamiento criogénico: El tratamiento bajo cero (por ejemplo, -73 °C/-100 °F) puede reducir la austenita retenida, pero las altas temperaturas de revenido del H11 generalmente lo hacen innecesario para lograr la máxima respuesta de endurecimiento secundario.
Protección de superficies: Proteger las superficies H11 de la oxidación y la descarburación durante tratamientos de alta temperatura, como la austenización y el recocido, es vital. Esto suele lograrse mediante atmósferas controladas, hornos de vacío o baños de sales.

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