Stal narzędziowa H10 | 1.2365 | SKD7

AOBO STEEL – Zaufany globalny dostawca stali narzędziowej

Wyślij zapytanie teraz

Stal narzędziowa H10 to chromowa stal narzędziowa do pracy na gorąco. Odpowiednimi gatunkami są: DIN (Niemcy) 1.2365, JIS (Japonia) SKD7 i GB (Chiny). 4Cr3Mo3SiV.

1. Skład chemiczny stali narzędziowej H10¹

2. Właściwości mechaniczne i fizyczne stali narzędziowej H10

Pierwiastki stopowe w stali narzędziowej H10 nadają jej wyjątkowy zestaw właściwości mechanicznych i fizycznych, dzięki czemu nadaje się ona do pracy w trudnych warunkach gorących.

2.1 Możliwości twardości

Twardość stali narzędziowej H10 jest kluczowym czynnikiem wpływającym na jej wydajność:

• Twardość po wyżarzaniu: W stanie wyżarzonym (zmiękczonym) H10 charakteryzuje się twardością rzędu 192–229 HB, co ułatwia obróbkę mechaniczną.
• Twardość po hartowaniu: Po odpowiedniej obróbce cieplnej stal H10 może osiągnąć twardość po hartowaniu wynoszącą około 56-59 HRC.
• Twardość na gorąco: Stal H10 charakteryzuje się średnią (klasą C) twardością na gorąco. Warto zauważyć, że w środowiskach pracy o wysokiej temperaturze przez długi czas, stal narzędziowa MOD H10 zachowuje swoją twardość lepiej niż stal narzędziowa H11.

2.2 Hartowalność i reakcja na obróbkę cieplną

H10 to stal głęboko hartowana, która może osiągnąć równomierną twardość w szerokim zakresie przekrojów. Jej współczynnik hartowania (D1) wynosi około 5 cali. Jako gatunek hartowany w powietrzu, H10 umożliwia formowanie się martenzytu podczas chłodzenia powietrzem, co przyczynia się do minimalnych odkształceń podczas obróbki cieplnej.

2.3 Wytrzymałość i odporność na uderzenia

Stal narzędziowa H10 oferuje doskonałą wytrzymałość, ogólnie ocenianą jako Dobra (lub kategoria D). Stale chromowe do obróbki na gorąco, takie jak H10, oferują dobrą wytrzymałość i odporność na wstrząsy, co jest korzystne w przypadku wielu operacji obróbki na gorąco. Podczas gdy niektóre dane porównawcze mogą sugerować nieco niższą wytrzymałość niż H11 lub H13, H10 pozostaje solidnym wyborem do zastosowań wymagających wytrzymałości na uderzenia.

2.4 Odporność na zużycie

Odporność na zużycie stali narzędziowej H10 jest zazwyczaj oceniana jako dostateczna (kategoria C/D), a niektóre źródła klasyfikują ją jako średnio-wysoką, często przewyższającą H11 I Stal narzędziowa H13 pod tym względem. Dobra odporność na ścieranie jest kluczową cechą matryc stosowanych w wymagających procesach, takich jak kucie na gorąco.

2.5 Wydajność w podwyższonych temperaturach

Cechą charakterystyczną stali narzędziowej H10 jest jej zdolność do zachowania integralności strukturalnej w wysokich temperaturach:

• Moc na gorąco: Wykazuje dobrą odporność na zmiękczanie, zachowując wysoką twardość nawet w temperaturach do 500-550°C. Ta „czerwona twardość” jest niezbędna dla narzędzi pracujących z dużymi prędkościami lub w bezpośrednim kontakcie z gorącym metalem.
• Odporność na odpuszczanie: H10 posiada średnio-wysoką ruszenie odporność, która w pewnych warunkach eksploatacyjnych może przekraczać odporność H11 lub H13.

2.6 Właściwości termiczne

Stal narzędziowa H10 doskonale nadaje się do zastosowań wymagających cykli cieplnych:

• Odporność na zmęczenie cieplne i pękanie cieplne: H10 charakteryzuje się dobrą odpornością na zmęczenie cieplne i pęknięcia cieplne, które są częstymi przyczynami uszkodzeń narzędzi do obróbki na gorąco.
• Przewodność cieplna: Dzięki zawartości chromu około 3%, stal H10 charakteryzuje się wyższą przewodnością cieplną (około 32 W/m·K) w porównaniu ze stalami takimi jak H11 lub H13 (które zawierają około 5% Cr i około 26 W/m·K). Ta zwiększona przewodność cieplna jest korzystna w zastosowaniach wymagających efektywnego odprowadzania ciepła z powierzchni narzędzia.

2.7 Stabilność wymiarowa

Jako stal hartowana na powietrzu, H10 charakteryzuje się niskimi odkształceniami podczas obróbki cieplnej, co gwarantuje, że narzędzia zachowają zamierzony kształt i tolerancje.

2.8 Obróbka skrawaniem

Po odpowiednim wyżarzaniu stal narzędziowa H10 charakteryzuje się obrabialnością uznawaną za dobrą (kategoria C), co pozwala na efektywne kształtowanie i przygotowywanie narzędzi.

Wypełnij poniższy formularz, aby skontaktować się z nami i otrzymać najnowszą wycenę stali narzędziowej H10!

3. H10 Obróbka cieplna stali narzędziowej

Stal narzędziowa H10, wytrzymała stal narzędziowa do obróbki na gorąco na bazie chromu z serii H, została zaprojektowana do wymagających zastosowań, takich jak kucie na gorąco, wytłaczanie i odlewanie ciśnieniowe. Jej wydajność w ekstremalnych temperaturach roboczych, zwykle od 315°C do 650°C (od 600°F do 1200°F), w dużej mierze opiera się na precyzyjnej obróbce cieplnej. 

3.1 Krytyczne kroki w obróbce cieplnej H10

Osiągnięcie szczytowej wydajności stali narzędziowej H10 obejmuje kilka odrębnych i istotnych etapów. Każdy etap musi być starannie kontrolowany, aby uzyskać pożądaną mikrostrukturę i właściwości mechaniczne.

3.2 Wyżarzanie

Wyżarzanie jest zazwyczaj pierwszym etapem obróbki stali narzędziowej H10. Ma ono kluczowe znaczenie dla zmiękczenia stali, co ułatwia obróbkę skrawaniem i tworzy jednorodną mikrostrukturę do późniejszej obróbki cieplnej.

• Zamiar: Zmiękczenie stali, aby ułatwić jej obróbkę skrawaniem i uzyskać jednorodną mikrostrukturę.
• Zalecana temperatura: Od 845°C do 900°C (od 1550°F do 1650°F).
• Procedura chłodzenia: Zaleca się powolne schładzanie w tempie około 22°C na godzinę (40°F na godzinę).
• Docelowa twardość: Celem jest uzyskanie twardości po wyżarzaniu wynoszącej 192–229 HB.
• Wynikowa mikrostruktura: Prawidłowo wyżarzany materiał H10 będzie charakteryzował się sferoidyzowanymi węglikami rozproszonymi w matrycy ferrytowej, co jest idealne do efektywnego formowania austenitu i rozdrobnienia ziarna podczas hartowania.

3.3 Podgrzewanie wstępne

Podgrzewanie wstępne jest kluczowym etapem przed hartowaniem. Znacznie zmniejsza szok termiczny, minimalizując odkształcenia lub pęknięcia, gdy narzędzie wchodzi do pieca wysokotemperaturowego.

• Zamiar: Aby zredukować szok termiczny, zmniejszyć ryzyko odkształceń/pęknięć, zmniejszyć naprężenia związane z obróbką skrawaniem i skrócić czas przebywania w piecu austenityzacji o wysokiej temperaturze.
• Typowa temperatura: Około 815°C (1500°F) jest powszechne. Etapowe podgrzewanie wstępne może być również korzystne.
• Czas trwania: Upewnij się, że cały przekrój narzędzia jest równomiernie nagrzany.

3.4 Austenityzowanie (hartowanie)

Austenityzowanie (lub hartowanie) polega na nagrzaniu stali narzędziowej H10 do precyzyjnie wysokiej temperatury. Przekształca to jej mikrostrukturę w austenit i rozpuszcza niezbędne węgliki stopowe, kluczowe dla twardości i wtórnych właściwości hartowniczych podczas odpuszczania.

• Zamiar: Przekształcenie struktury stali w austenit i rozpuszczenie niezbędnych pierwiastków stopowych (takich jak chrom, molibden i wanad) w roztworze stałym.
• Zalecana temperatura: Ogólnie rzecz biorąc, pomiędzy 1010°C a 1040°C (1850°F a 1900°F).
• Czas utrzymania: Utrzymywać temperaturę tylko na tyle długo, aby całkowicie się ogrzać (zwykle 15-40 minut po osiągnięciu temperatury). Unikać przedłużonego moczenia dla H10. Temperatura austenityzacji wpływa na rozpuszczone węgliki, temperaturę Ms i austenit szczątkowy.

3.5 Hartowanie

Po austenityzacji, hartowanie szybko chłodzi stal, przekształcając austenit w martenzyt – twardą, pożądaną mikrostrukturę.

• Zamiar: Szybkie schłodzenie stali, przekształcające austenit w twardą strukturę martenzytyczną.
• Zalecane medium chłodzące: W przypadku H10 (gatunku utwardzanego na powietrzu) preferowane jest hartowanie na powietrzu, które minimalizuje naprężenia szczątkowe i zmiany wymiarów.
• Alternatywy dla dużych sekcji: W przypadku bardzo dużych przekrojów konieczne może być zastosowanie przedmuchu powietrzem lub chłodzenia olejem.
• Ważna uwaga: Stal narzędziowa H10 nigdy nie powinna być hartowana wodą.
• Metoda opcjonalna: Możliwe jest również hartowanie w kąpieli solnej (w temperaturze około 540–595°C lub 1000–1100°F), a następnie chłodzenie na powietrzu.
• Wynikowa mikrostruktura: Głównie martenzyt z pewną ilością austenitu szczątkowego.

3..6 Hartowanie

Odpuszczanie jest ostatnim, niezbędnym krokiem po hartowaniu. Utwardzony H10 jest naprężony i może być kruchy; odpuszczanie łagodzi te naprężenia i znacznie poprawia wytrzymałość.

• Zamiar: W celu złagodzenia naprężeń wewnętrznych, przekształcenia austenitu szczątkowego, wytrącenia drobnych węglików stopowych w celu wtórnego utwardzenia (zwiększenia wytrzymałości na gorąco) oraz poprawy wytrzymałości.
• Czas: Odpuszczać jak najszybciej po zahartowaniu (najlepiej przed osiągnięciem temperatury pokojowej), aby zapobiec pęknięciom.
• Typowy zakres temperatur: 550°C do 650°C (1020°F do 1200°F). H10 wykazuje wtórny szczyt utwardzania około 540°C (1000°F).
• Wielokrotne odpuszczanie: Aby H10 zmaksymalizować przemianę austenitu szczątkowego i zoptymalizować wytrzymałość, konieczne jest przeprowadzenie co najmniej dwóch (często nawet czterech) cykli odpuszczania.
• Czas namaczania: Każdy rodzaj temperowania powinien wiązać się z czasem moczenia wynoszącym od 2 do 4 godzin.
• Docelowa twardość robocza: Zwykle od 38 do 54 HRC, w zależności od zastosowania.

3.7 Podsumowanie parametrów obróbki cieplnej stali narzędziowej H10

Dla szybkiego porównania, kluczowe parametry obróbki cieplnej stali narzędziowej H10 to:

3.8 Ulepszanie stali narzędziowej H10 za pomocą obróbki powierzchni

Aby jeszcze bardziej zwiększyć odporność na zużycie, stal narzędziową H10 można poddać obróbce powierzchniowej, np. azotowaniu.

• Azotowanie: Proces ten polega na wprowadzeniu azotu do powierzchni stali, co powoduje powstanie niezwykle twardej warstwy zewnętrznej (często przekraczającej 1000 HV).
• Korzyści: Znacznie poprawia odporność na zużycie i właściwości przeciwzatarciowe.
• Właściwości podstawowe: Azotowanie zazwyczaj przeprowadza się w temperaturze około 540°C, często poniżej lub w zakresie odpuszczania H10. Utwardza to powierzchnię bez negatywnego wpływu na wytrzymałość i wytrzymałość rdzenia uzyskaną w wyniku wcześniejszej obróbki cieplnej.

4. Aplikacje

Zrównoważone właściwości stali narzędziowej H10 sprawiają, że idealnie nadaje się ona do różnorodnych zastosowań w obróbce matrycowej na gorąco, optymalizując wybór narzędzi do operacji formowania metali w wysokich temperaturach.

4.1 Kucie na gorąco: Tworzenie trwałych matryc i narzędzi przy użyciu H10

W procesie kucia na gorąco stal narzędziowa H10 wykazuje swoją wartość, zwłaszcza w przypadku matryc do kucia prasowego, narażonych na długotrwały kontakt z rozgrzanymi elementami obrabianymi.

Jego możliwości obejmują:

• Matryce do kucia aluminium, magnezu, miedzi, mosiądzu i stali.
• Stemple i matryce do kucia aluminium (często poddawane obróbce cieplnej do twardości 44-48 HRC), gdzie H10 stanowi niezawodną alternatywę dla H11 i H13.

Wytrzymałość i twardość na gorąco stali narzędziowej H10 zapewniają długowieczność i stałą wydajność w wymagających warunkach kucia.

4.2 Wyciskanie na gorąco: optymalizacja narzędzi z wykorzystaniem odporności H10

Stal narzędziowa H10 to często stosowany materiał do produkcji narzędzi do wyciskania na gorąco różnych metali.

Główne zastosowania stali narzędziowej H10 w tym obszarze obejmują:

• Matryce do wytłaczania: Do aluminium, magnezu, miedzi, mosiądzu i stali.
• Trzpienie: H10 nadaje się szczególnie do trzpieni do wytłaczania na gorąco, zwłaszcza stopów miedzi, ze względu na swoją odporność na zużycie i wytrzymałość w wysokiej temperaturze.
• Narzędzia pomocnicze: Bloki pozorne, podkładki i pierścienie matrycowe do procesów wytłaczania aluminium i magnezu również korzystają z właściwości H10.

4.3 Odlewanie ciśnieniowe: H10 do form ze stopów miedzi wysokotemperaturowych

Chociaż gatunki H11, H12 i H13 są powszechnie stosowane w odlewach ciśnieniowych z aluminium i magnezu, to w zastosowaniach obejmujących stopy o wyższej temperaturze preferowana jest stal narzędziowa H10.

• Matryce do odlewania miedzi: H10 jest szczególnie zalecany do odlewów miedzianych. Jego zdolność do efektywnego utrzymywania twardości w podwyższonych temperaturach odlewów ze stopów miedzi sprawia, że jest to preferowany wybór.

4.4 Zwiększona wydajność dzięki zmodyfikowanemu H10 (mod H10)

Modyfikowany H10 (H10 mod) oferuje wyraźną przewagę w przewodności cieplnej (ok. 32 W/m·K w porównaniu do 26 W/m·K dla H11/H13). Ta lepsza dyssypacja ciepła jest kluczowa w kilku zastosowaniach stali narzędziowej H10:

• Narzędzia silnie chłodzone wodą: Skuteczny w przypadku mniejszych narzędzi (grubość <100 mm) wymagających szybkiego odprowadzania ciepła.
• Prasy szybkobieżne: Stosowany w urządzeniach takich jak prasy Hatebur, w których zarządzanie temperaturą ma kluczowe znaczenie dla uzyskania krótkich cykli pracy.
• Hartowanie w procesie prasowania elementów samochodowych: Stop H10 mod jest coraz częściej stosowany do produkcji narzędzi w procesie hartowania w prasie (tłoczenia na gorąco). Efektywne odprowadzanie ciepła przez matrycę ma kluczowe znaczenie dla uzyskania pożądanej przemiany martenzytycznej w części.

4.5 Podsumowanie zastosowań stali narzędziowej H10

Poniższa tabela przedstawia typowe zastosowania stali narzędziowej H10 i kluczowe właściwości, które sprawiają, że nadaje się ona do każdego zastosowania:

5. Gatunki równoważne stali narzędziowej H10

• DIN (Niemcy): 1.2365 (znany również jako 32CrMoV12-28)
• AFNOR (Francja): 32DCV 28 lub 32CDV12-28
• JIS (Japonia): SKD7
• BS (standard brytyjski): BH10
• UNS (Uniwersalny System Numeracji): T20810
• GB(Chiny): 4Cr3Mo3SiV

1. Bringas, JE (red.). (2004). Podręcznik porównawczych światowych norm stali (wydanie 3). ASTM International. ↩︎