Właściwości i zastosowania stali narzędziowej H10 do pracy na gorąco

Stal narzędziowa H10 to specjalistyczny materiał zaprojektowany do trudnych środowisk pracy w wysokiej temperaturze. Dzięki naszemu bogatemu doświadczeniu w zakresie stali narzędziowej udostępniamy te informacje, aby pomóc Ci określić, czy H10 jest odpowiednim materiałem dla Twoich potrzeb.

1. Skład chemiczny stali narzędziowej H10

Wydajność H10 przypisuje się jego starannie kontrolowanemu składowi chemicznemu. Typowe procenty wagowe to:

• Węgiel (C): 0.35-0.45%
• Mangan (Mn): 0.20-0.70%
• Krzem (Si): 0.80-1.25%
• Chrom (Cr): 3.00-3.75%
• Molibden (Mo): 2.00-3.00%
• Wanad (V): 0.25-0.75%
• Fosfor (P): 0,030% maks.
• Siarka (S): 0,030% maks.
• Nikiel + Miedź (Ni+Cu): 0,75% maks.

2. Właściwości stali narzędziowej H10

Stal H10 zapewnia połączenie właściwości niezbędnych do obróbki na gorąco:

• Odporność na ciepło: Doskonała odporność na zmiękczanie w podwyższonych temperaturach, co ma kluczowe znaczenie dla zachowania integralności narzędzia w trakcie pracy.
• Twardość na gorąco: Zachowuje wysoki poziom twardości nawet w wysokich temperaturach roboczych. Typowa twardość robocza wynosi 45–50 HRC, a twardość po hartowaniu osiąga 56–59 HRC.
• Wytrzymałość: Dobra wytrzymałość przy normalnej twardości roboczej, wynikająca z niższej zawartości węgla i stopów w porównaniu z innymi gatunkami.
• Odporność na zmęczenie cieplne: Wytrzymuje wielokrotne cykle nagrzewania i chłodzenia.
• Odporność na zużycie: Dobra odporność na zużycie, szczególnie na zużycie erozyjne w wysokich temperaturach, wzmocniona zawartością wanadu.
• Przewodność cieplna: Posiada stosunkowo wysoką przewodność cieplną (ok. 32 W/m·K) dzięki zawartości chromu ~3%, w porównaniu do ~26 W/m·K dla stali chromowych 5%, takich jak H11/H13. Pomaga to w odprowadzaniu ciepła.
• Hartowność: Wysoka hartowność pozwala na chłodzenie powietrzem (hartowanie w powietrzu) w celu uzyskania hartowania na wskroś, nawet w przypadku dużych przekrojów.

3. H10 Obróbka cieplna stali narzędziowej

Właściwy obróbka cieplna to niezbędne do optymalizacji wydajności H10. Proces kontroluje mikrostrukturę stali, aby uzyskać pożądane właściwości mechaniczne.

3.1 Wyżarzanie

Wyżarzanie zmiękcza stal, łagodzi naprężenia i przygotowuje mikrostrukturę do hartowania.

1. Ogrzewanie: Podgrzej stal do temperatury 845–900°C (1550–1650°F).
2. Moczenie: Zapewnij równomierną temperaturę w całym materiale.
3. Chłodzenie: Powolne chłodzenie w kontrolowanej szybkości 22°C/h (40°F/h).
4. Wynik: Docelowa twardość po wyżarzaniu wynosi 192–229 HB.
5. Ochrona: Ze względu na zawartość molibdenu, chroni H10 przed odwęgleniem podczas wyżarzania.

3.2 Hartowanie

Hartowanie polega na przekształceniu struktury stali w celu uzyskania wysokiej twardości.

1. Podgrzewanie: Rozgrzej równomiernie do temperatury 815°C (1500°F).
2. Austenityzowanie: Szybkie nagrzewanie do temperatury utwardzania wynoszącej 1010–1040°C (1850–1900°F).
3. Moczenie: Utrzymywać w temperaturze austenityzacji przez 15 do 40 minut, aby umożliwić przemianę fazową i rozpuszczenie węglika.
4. Gaszenie: Zalecaną metodą jest hartowanie w powietrzu (A). Hartowanie w powietrzu umożliwia hartowanie na wskroś, nawet w większych przekrojach. Szybkie chłodzenie w powietrzu przekształca austenit w twardą, martenzytyczną stal.
5. Wynik: Typowa twardość w stanie zahartowanym wynosi 56–59 HRC.

3.3 Hartowanie

Odpuszczanie jest kluczowa po hartowaniu, ponieważ poprawia wytrzymałość i stabilność.

1. Proces: Podgrzać zahartowaną stal do określonej temperatury poniżej zakresu transformacji, wygrzać ją, a następnie schłodzić.
2. Zamiar: Złagodzenie naprężeń wewnętrznych, zwiększenie wytrzymałości i ciągliwości oraz stabilizacja mikrostruktury w warunkach eksploatacji.
3. Temperatura: Stale do obróbki na gorąco, takie jak H10, wymagają odpuszczania w wysokiej temperaturze, aby zapewnić stabilność podczas pracy w wysokiej temperaturze. H10 wykazuje wyższą odporność na zmiękczanie powyżej 540°C (1000°F) w porównaniu do H11, skutecznie utrzymując właściwości w temperaturach roboczych.

4. Zastosowania stali narzędziowej H10

Profil właściwości H10 sprawia, że nadaje się on do różnych wymagających zastosowań w pracach na gorąco:

• Odlewanie ciśnieniowe: Matryce do odlewów z metali lekkich i miedzi, w szczególności do elementów poddawanych dużym naprężeniom termicznym.
• Kucie: Matryce do kucia prasowego, w przypadku których długotrwały kontakt generuje znaczną ilość ciepła.
• Wyrzucenie: Trzpienie do procesów wytłaczania na gorąco.
• Ogólne prace na gorąco: Narzędzia wymagające dużej odporności na pękanie i mięknięcie w wysokich temperaturach.

W porównaniu do gatunków takich jak H14/H19, H10 oferuje lepszą ciągliwość. Podczas gdy jego niższa zawartość chromu nieznacznie zmniejsza hartowność w porównaniu do H11 I Stal narzędziowa H13, wysoka zawartość molibdenu w dużej mierze to rekompensuje. Jego wyższa przewodność cieplna pozostaje kluczową zaletą w niektórych zastosowaniach.