A H10 szerszámacél króm alapú melegalakításra alkalmas szerszámacél. Az egyenértékű minőségek a DIN (Németország) 1.2365, a JIS (Japán) SKD7 és a GB (Kína). 4Cr3Mo3SiV.

1. H10 szerszámacél kémiai összetétele¹

C	Mn	Si	P	S	Kr	Mo	Mások
0.35-0.45%	0.20-0.70%	0.80-1.25%	0.03%	0.03%	3.00-3.75%	2.00-3.00%	V 0,25-0,75%; Ni+Cu 0,75%

2. A H10 szerszámacél mechanikai és fizikai tulajdonságai

A H10 szerszámacél ötvözőelemei egyedi mechanikai és fizikai tulajdonságokkal rendelkeznek, így alkalmassá teszik a kihívást jelentő melegmegmunkálási környezetekre.

2.1 Keménységi képességek

A H10 szerszámacél keménysége kritikus tényező a teljesítményében:

• Lágyított keménység: Lágyított (lágyított) állapotában a H10 jellemzően 192-229 HB keménységi tartományt mutat, ami megkönnyíti a megmunkálást.
• Edzett keménység: Megfelelő hőkezelést követően a H10 körülbelül 56-59 HRC edzett keménységet érhet el.
• Meleg keménység: A H10 közepes (C névleges) melegkeménységet mutat. Figyelemre méltó, hogy hosszú ideig tartó magas hőmérsékletű munkakörnyezetben a MOD H10 szerszámacél jobban megőrzi keménységét, mint a H11 szerszámacél.

2.2 Edzhetőség és hőkezelési válasz

A H10 egy mélyedzésű acél, amely széles keresztmetszet-tartományban egyenletes keménységet ér el. Edzési tényezője (D1) körülbelül 5 hüvelyk. Légkeményedéses minőségként a H10 lehetővé teszi a martenzitképződést levegőn történő hűtéskor, ami minimális torzulást eredményez a hőkezelési folyamat során.

2.3 Szívósság és ütésállóság

A H10 szerszámacél kiváló szívósságot kínál, általában jó (vagy D kategóriájú) minősítést kap. A krómos melegalakítási acélok, mint például a H10, jó szívósságot és ütésállóságot kínálnak, ami előnyös számos melegalakítási műveletnél. Bár egyes összehasonlító adatok valamivel alacsonyabb szívósságra utalhatnak, mint a H11 vagy a H13, a H10 továbbra is robusztus választás az ütésállóságot igénylő alkalmazásokhoz.

2.4 Kopásállóság

A H10 szerszámacél kopásállóságát jellemzően közepesnek (C/D kategória) minősítik, egyes források közepesen magasnak, gyakran felülmúlva azt. H11 és H13 szerszámacél ebből a szempontból. A jó kopásállóság létfontosságú tulajdonság az igényes folyamatokban, például a melegkovácsolásban használt szerszámok esetében.

2.5 Teljesítmény magas hőmérsékleten

A H10 szerszámacél kiemelkedő tulajdonsága, hogy képes megtartani a szerkezeti integritását magas hőmérsékleten:

• Forró erő: Jól ellenáll a lágyulásnak, és akár 500-550°C hőmérsékleten is megőrzi nagy keménységét. Ez a “vörös keménység” elengedhetetlen a nagy sebességgel működő vagy forró fémmel közvetlenül érintkező szerszámokhoz.
• Megeresztési ellenállás: A H10 közepesen magas megeresztési ellenállással rendelkezik, bizonyos üzemi körülmények között potenciálisan meghaladhatja a H11 vagy H13 szilárdságát.

2.6 Termikus tulajdonságok

A H10 szerszámacél jól alkalmazható termikus ciklusokkal járó alkalmazásokhoz:

• Hőkifáradási és hőállósági ellenállás: A H10 jól ellenáll a hőfáradással és a hő okozta repedéssel szemben, amelyek gyakori meghibásodási módok a melegalakító szerszámokban.
• Hővezető képesség: A körülbelül 3% krómtartalmú H10 magasabb hővezető képességgel rendelkezik (körülbelül 32 W/m·K) a H11 vagy H13 acélokhoz képest (amelyek ~5% Cr-t és ~26 W/m·K-ot tartalmaznak). Ez a fokozott hővezető képesség előnyös azoknál az alkalmazásoknál, amelyek hatékony hőelvezetést igényelnek a szerszám felületéről.

2.7 Méretstabilitás

Mivel levegőn edzhető acél, a H10 előnye a hőkezelés során fellépő alacsony torzulás, így a szerszámok megtartják a kívánt alakjukat és tűréshatáraikat.

2.8 Megmunkálhatóság

Megfelelő lágyítás esetén a H10 szerszámacél megmunkálhatósági besorolása általában jónak számít (C kategória), ami lehetővé teszi a szerszámok hatékony alakítását és előkészítését.

3. H10 szerszámacél hőkezelése

A H10 szerszámacél, egy robusztus, króm alapú, melegalakításra alkalmas szerszámacél a H-sorozatból, igényes alkalmazásokhoz, például melegkovácsoláshoz, extrudáláshoz és nyomásos öntéshez készült. Szélsőséges üzemi hőmérsékleteken, jellemzően 315°C és 650°C (600°F és 1200°F) között nyújtott teljesítménye nagymértékben függ a precíz hőkezeléstől. 

3.1 A H10 hőkezelés kritikus lépései

A H10 szerszámacél csúcsteljesítményének elérése több különálló és létfontosságú szakaszból áll. Minden egyes lépést gondosan ellenőrizni kell a kívánt mikroszerkezet és mechanikai tulajdonságok kialakítása érdekében.

3.2 Lágyítás

A H10 szerszámacél esetében jellemzően az első lépés a lágyítás. Ez kulcsfontosságú az acél lágyításához a könnyebb megmunkálás érdekében, valamint az egységes mikroszerkezet létrehozásához a későbbi hőkezelésekhez.

• Cél: Az acél megmunkálhatóságának lágyítása és mikroszerkezeti egyenletesség létrehozása érdekében.
• Ajánlott hőmérséklet: 845°C és 900°C között (1550°F és 1650°F között).
• Hűtési eljárás: Javasolt lassú hűtést alkalmazni, körülbelül 22°C/órás sebességgel (40°F/óra).
• Célzott keménység: A cél a 192 és 229 HB közötti lágyított keménység elérése.
• Eredő mikroszerkezet: Egy megfelelően lágyított H10 ferrit mátrixban diszpergált szferoidizált keményfémeket mutat, ami ideális a hatékony ausztenitképződéshez és a szemcsefinomításhoz az edzés során.

3.3 Előmelegítés

Az előmelegítés létfontosságú szakasz az edzés előtt. Jelentősen csökkenti a hősokkot, minimalizálva a torzulást vagy repedést, amikor a szerszám belép a magas hőmérsékletű kemencébe.

• Cél: A hősokk csökkentése, a torzulás/repedés kockázatának mérséklése, a megmunkálási feszültségek enyhítése és a nagy hőmérsékletű ausztenitesítő kemencében töltött idő csökkentése érdekében.
• Tipikus hőmérséklet: A 815°C (1500°F) körüli hőmérséklet gyakori. A szakaszos előmelegítés is előnyös lehet.
• Időtartam: Győződjön meg arról, hogy a szerszám teljes keresztmetszete egyenletesen melegszik fel.

3.4 Ausztenitesítés (edzés)

Az ausztenitesítés (vagy edzés) során a H10 szerszámacélt pontosan magas hőmérsékletre hevítik. Ez a mikroszerkezetét ausztenitté alakítja, és feloldja az alapvető ötvözetből származó keményfémeket, amelyek kulcsfontosságúak a keménység és a másodlagos edzési jellemzők szempontjából a megeresztés során.

• Cél: Az acél szerkezetének ausztenites szerkezetté alakítása és a szükséges ötvözőelemek (például króm, molibdén és vanádium) szilárd oldatba oldása.
• Ajánlott hőmérséklet: Általában 1010°C és 1040°C (1850°F és 1900°F) között.
• Tartási idő: Csak addig tartsa a hőmérsékleten, amíg teljesen át nem melegszik (jellemzően 15-40 percig a hőmérséklet elérése után). Kerülje a H10 hosszan tartó áztatását. Az ausztenitesedési hőmérséklet befolyásolja az oldott keményfémeket, az Ms hőmérsékletet és a visszamaradó ausztenitet.

3.5 Kioltás

Ausztenitesítés után a gyors edzés lehűti az acélt, az ausztenitet martenzitté – a kemény, kívánatos mikroszerkezetté – alakítva.

• Cél: Az acél gyors lehűtése, az ausztenit kemény martenzites szerkezetté alakítása.
• Ajánlott oltóközeg: A H10 (levegőn edzhető minőség) esetében a levegőn történő edzés előnyös, mivel minimalizálja a maradékfeszültségeket és a méretváltozásokat.
• Alternatívák nagyméretű szakaszokhoz: Nagyon nagy metszetek esetén levegőbefúvás vagy olajos hűtés szükséges lehet.
• Kritikus megjegyzés: A H10 szerszámacélt soha nem szabad vízzel edzeni.
• Opcionális módszer: A sófürdős oltás (kb. 540-595°C vagy 1000-1100°F), majd a levegőn történő hűtés szintén megvalósítható.
• Eredő mikroszerkezet: Elsősorban martenzit, némi visszamaradt ausztenittel.

3..6 Megeresztés

A megeresztés az utolsó, elengedhetetlen lépés a kioltás után. Az edzett H10 feszültség alatt áll és rideg lehet; a megeresztés enyhíti ezeket a feszültségeket és jelentősen javítja a szívósságot.

• Cél: A belső feszültségek enyhítésére, a visszamaradt ausztenit átalakítására, finomötvözetű keményfémek kicsapására a másodlagos edzéshez (a melegszilárdság növelése) és a szívósság javítására.
• Időzítés: A repedések elkerülése érdekében a kioltás után a lehető leghamarabb hőkezelést kell végezni (ideális esetben szobahőmérséklet elérése előtt).
• Tipikus hőmérsékleti tartomány: 550°C és 650°C (1020°F és 1200°F) között. A H10 540°C (1000°F) körül másodlagos keményedési csúcsot mutat.
• Többszörös edzés: A H10 esetében legalább két (gyakran akár négy) edzési ciklus szükséges a megmaradt ausztenites átalakulás maximalizálása és a szívósság optimalizálása érdekében.
• Áztatási idő: Minden temperálásnak 2-4 órás áztatási időt kell magában foglalnia.
• Célzott munkakeménység: Általában 38-54 HRC, az alkalmazástól függően.

3.7 A H10 szerszámacél hőkezelési paramétereinek összefoglalása

Gyors áttekintésképpen, a H10 szerszámacél hőkezelésének fő paraméterei a következők:

Folyamatlépés	Hőmérséklet-tartomány	Főbb szempontok
Lágyítás	845-900°C (1550-1650°F)	Lassú hűtés kb. 22°C/h (40°F/h). Cél: 192-229 HB.
Előmelegítés	~815°C (1500°F)	Egyenletesen melegítse mindenhol.
Ausztenitizálás	1010-1040°C (1850-1900°F)	A hőmérséklet elérése után tartsa 15-40 percig. Kerülje a hosszan tartó áztatást.
Kioltás	Levegős hűtés (ajánlott). Sófürdő: 540-595°C.	Soha ne oltsa vízzel. Olaj- vagy levegőbefúvás nagy metszetekhez.
Edzés	550-650°C (1020-1200°F)	A kioltás után azonnal megeresztés. 2-4 ciklus, egyenként 2-4 óra. Cél: 38-54 HRC.

3.8 H10 szerszámacél felületkezeléssel történő javítása

A kopásállóság további növelése érdekében a H10 szerszámacél felületkezeléssel, például nitridálással is kezelhető.

• Nitridálás: Ez a folyamat nitrogént juttat az acél felületébe, ami rendkívül kemény külső réteget hoz létre (gyakran meghaladja az 1000 HV-t).
• Előnyök: Jelentősen javítja a kopásállóságot és a korróziógátló tulajdonságokat.
• Alapvető tulajdonságok: A nitridálást jellemzően 540°C körüli hőmérsékleten végzik, gyakran a H10 megeresztési tartományán belül vagy alatt. Ez a felületet anélkül keményíti meg, hogy negatívan befolyásolná a korábbi hőkezeléssel létrehozott mag szívósságát és szilárdságát.

4. Alkalmazások

A H10 szerszámacél kiegyensúlyozott tulajdonságai ideálissá teszik a különféle melegmegmunkálási alkalmazásokhoz, optimalizálva a szerszámválasztást a magas hőmérsékletű fémmegmunkálási műveletekhez.

4.1 Meleg kovácsolás: Tartós szerszámok és öntőformák készítése H10-zel

A H10 szerszámacél a melegkovácsolásban bizonyítja értékét, különösen a préskovácsoláshoz használt szerszámok esetében, amelyek hosszan tartó érintkezésbe kerülnek a forró munkadarabokkal.

Képességei többek között:

• Kovácsszerszámok alumínium, magnézium, réz, sárgaréz és acél kovácsolásához.
• Lyukasztók és matricák alumínium kovácsolásához (gyakran 44-48 HRC keménységűre hőkezelve), ahol a H10 megbízható alternatívája a H11-nek és a H13-nak.

A H10 szerszámacél szívóssága és melegkeménysége hosszú élettartamot és állandó teljesítményt biztosít ezekben az igényes kovácsolási környezetekben.

4.2 Meleg sajtolás: Szerszámozás optimalizálása a H10 rugalmasságával

A H10 szerszámacél gyakran használt anyag meleg extrudáláshoz számos fém esetében.

A H10 szerszámacél főbb alkalmazásai ezen a területen a következők:

• Extrudáló szerszámok: Alumíniumhoz, magnéziumhoz, rézhez, sárgarézhez és acélhoz.
• Tüskék: A H10 különösen alkalmas meleg extrudáló tüskékhez, különösen rézötvözetek esetén, kopásállósága és hőmérsékleti szilárdsága miatt.
• Kiegészítő szerszámok: Az alumínium és magnézium extrudálási folyamatokhoz használt próbablokkok, támasztóelemek és szerszámgyűrűk szintén profitálnak a H10 tulajdonságaiból.

4.3 Présöntés: H10 magas hőmérsékletű rézötvözet formákhoz

Míg a H11, H12 és H13 gyakori az alumínium és magnézium présöntésnél, a H10 szerszámacél előnyösebb a magasabb hőmérsékletű ötvözeteket tartalmazó alkalmazásokhoz.

• Rézöntő szerszámok: A H10 kifejezetten rézöntőformákhoz ajánlott. A rézötvözet öntvények magas hőmérsékletén is hatékonyan megőrzi keménységét, így ez az előnyben részesített választás.

4.4 Megnövelt teljesítmény módosított H10-zel (H10 mod)

A módosított H10 (H10 mod) jelentős előnyt kínál a hővezető képesség terén (kb. 32 W/m·K a H11/H13 26 W/m·K-jával szemben). Ez a kiváló hőelvezetés kritikus fontosságú számos H10 szerszámacél alkalmazásban:

• Erősen vízhűtéses szerszámok: Hatékony kisebb (<100 mm vastag) szerszámokban, amelyek gyors hőelvezetést igényelnek.
• Nagysebességű prések: Olyan berendezésekben használják, mint a Hatebur prések, ahol a hőkezelés kulcsfontosságú a rövid ciklusidők szempontjából.
• Préskeményedő autóipari alkatrészek: A H10 mod-ot egyre inkább használják sajtolásos edzéshez (meleg sajtoláshoz). A szerszám hatékony hőelvezetése kulcsfontosságú a kívánt martenzites átalakulás eléréséhez az alkatrészben.

4.5 H10 szerszámacél alkalmazások összefoglalása

Az alábbi táblázat a H10 szerszámacélok gyakori alkalmazásait és a főbb tulajdonságait ismerteti, amelyek alkalmassá teszik őket az egyes alkalmazásokhoz:

Alkalmazási kategória	Specifikus H10 szerszámacél felhasználások	Kulcsfontosságú H10 ingatlanok tőkeáttétele	Célanyagok
Meleg kovácsolás	Préskovácsoló szerszámok, általános kovácsszerszámok, lyukasztók	Meleg keménység, szívósság, kopásállóság	Al, Mg, Cu, Sárgaréz, Acél
Forró extrudálás	Extrudáló szerszámok, tüskék (különösen rézötvözetekhez), próbababák, támasztóelemek	Meleg keménység, kopásállóság magas hőmérsékleten, szívósság	Al, Mg, Cu, Sárgaréz, Acél
Présöntés	Kifejezetten rézöntéshez használt szerszámok	Kiváló keménységtartás magas hőmérsékleten	Rézötvözetek
Szerkezeti elemek	Erősen vízhűtéses szerszámok, nagysebességű présszerszámok és préseléssel edzhető szerszámok	Nagy szilárdság, szívósság	Különféle
Módosított H10 (H10 mod)	Erősen vízhűtéses szerszámok, nagysebességű présszerszámok, préselhető szerszámok	Magas hővezető képesség, melegkeménység, jó szívósság	Különböző (hőelvonás)

5. H10 szerszámacéllal egyenértékű minőségek

• DIN (Németország): 1,2365 (más néven 32CrMoV12-28)
• AFNOR (Franciaország): 32 DCV 28 vagy 32CDV12-28
• JIS (Japán): SKD7
• BS (brit szabvány): BH10
• UNS (Egységes számozási rendszer): T20810
• GB (Kína): 4Cr3Mo3SiV

1. Bringas, JE (szerk.). (2004). Összehasonlító világméretű acélszabványok kézikönyve (3. kiadás). ASTM International. ↩︎