Pełny przewodnik po obróbce cieplnej stali narzędziowej h11

Stal narzędziowa H11 Celem obróbki cieplnej jest przekształcenie miękkiej, wyżarzanej mikrostruktury, składającej się głównie z ferrytu i węglików stopowych, w utwardzoną i odpuszczoną strukturę martenzytyczną z korzystnymi węglikami, które zapewniają pożądane właściwości skrawania lub obróbki. Ten wieloetapowy proces zazwyczaj obejmuje podgrzewanie wstępne, hartowanie, hartowanie i odpuszczanie.

Czym jest stal narzędziowa H11? H11 to popularna chromowa stal narzędziowa 5% do pracy na gorąco. Jest szeroko stosowana w zastosowaniach wysokotemperaturowych, takich jak formy do odlewania ciśnieniowego, walcowanie na gorąco, wytłaczanie na gorąco, kucie na gorąco, a nawet w elementach konstrukcyjnych w technologii lotniczej, takich jak wały wirników śmigłowców.

Poniżej przedstawiamy etapy obróbki cieplnej stali H11.

1. Podgrzewanie wstępne I Łagodzenie stresu

Podgrzewanie wstępne spełnia trzy funkcje: zmniejsza szok termiczny (który może powodować odkształcenia lub pęknięcia), zwiększa wydajność sprzętu poprzez skrócenie czasu pracy pieca wysokotemperaturowego oraz minimalizuje nawęglanie/odwęglanie, jeśli atmosfera pieca wysokotemperaturowego nie jest neutralna.

Temperatura nagrzewania wstępnego dla H11 wynosi 650°C (1200°F) i jest utrzymywana przez 10–15 minut. W przypadku części o znacznych zmianach przekroju poprzecznego lub dużych lub skomplikowanych narzędzi, bezpieczniej jest powoli nagrzać piec do temperatury nagrzewania wstępnego lub umieścić część na piecu, aby usunąć schłodzenie przed umieszczeniem jej w środku. W przypadku obróbki cieplnej w atmosferze lub próżni zazwyczaj stosuje się pojedyncze nagrzewanie wstępne w temperaturze od 790 do 845°C (od 1450 do 1550°F).¹.

Chociaż podgrzanie wstępne może złagodzić niektóre naprężenia, konwencjonalne odprężanie jest bardziej skuteczne. Odpuszczanie w wysokiej temperaturze stali H11 może znacząco złagodzić naprężenia. Odpuszczanie ma na celu redukcję naprężeń wewnętrznych, które mogą powodować odkształcenia lub pęknięcia podczas późniejszej obróbki cieplnej lub eksploatacji. Odpuszczanie jest zdecydowanie zalecane po znaczących operacjach obróbki skrawaniem, szlifowania, spawania lub obróbki elektroerozyjnej (EDM). Temperatura odpuszczania jest zazwyczaj o 14–28°C (25–50°F) niższa niż poprzednia temperatura odpuszczania. Temperatura odpuszczania zostanie podana poniżej.

2. Austenityzowanie (hartowanie)

To drugi krytyczny etap, w którym stal jest podgrzewana do wysokiej temperatury w celu rozpuszczenia różnych złożonych węglików stopowych i przekształcenia struktury ferrytyczno-perlitycznej w austenit. Zakres temperatur austenityzacji dla stali H11 wynosi od 995 do 1025°C (1825 do 1875°F). Czas wygrzewania wynosi od 20 minut plus dodatkowe 5 minut na każde 25 mm (1 cal) grubości przekroju. W przypadku stali H13 temperatury austenityzacji są zazwyczaj wyższe i wynoszą od 1050 do 1180°C (1920 do 2155°F). Dowiedz się więcej Stal H11 vs H13.

3. Gaszenie

Gaszenie to proces szybkiego chłodzenia materiału z temperatury austenityzacji w celu przekształcenia austenitu w twardą strukturę martenzytyczną. Stal H11 to stal hartowana na powietrzu, która minimalizuje naprężenia szczątkowe i zmiany wymiarów podczas chłodzenia na powietrzu. Stal H11 jest chłodzona na powietrzu do temperatury 52–65°C (125–150°F) przed dalszym odpuszczaniem.

Ogólnie rzecz biorąc, wszystkich stali narzędziowych obrabianych na gorąco nie można hartować w wodzie, ponieważ hartowanie w wodzie niesie ze sobą duże ryzyko pękania.

4. Odpuszczanie

Odpuszczanie Odpuszczanie jest wykonywane po hartowaniu. Celem jest zwiększenie wytrzymałości stali i zmniejszenie wysokich naprężeń wewnętrznych, które sprawiają, że struktura martenzytyczna po hartowaniu jest bardzo podatna na pękanie. Stal H11 to stal hartowana wtórnie. Optymalne parametry stali H11 uzyskuje się po dwóch procesach odpuszczania. Temperatura odpuszczania stali H11 wynosi 510°C (950°F), a czas wytrzymywania w obu procesach odpuszczania wynosi dwie godziny. Po hartowaniu stal H11 musi zostać odpuszczona natychmiast po osiągnięciu zalecanej temperatury, aby zapobiec pękaniu.

5. Wyżarzanie

Wyżarzanie Proces ten ma na celu zmiękczenie stali, co umożliwia jej obróbkę skrawaniem, oraz uzyskanie jednorodnej mikrostruktury do późniejszego hartowania. Odkuwki H11 należy po kuciu powoli schłodzić do temperatury pokojowej, a następnie całkowicie wyżarzić. Wyżarzanie odbywa się w temperaturze 870–900°C (1600–1650°F), z wygrzewaniem przez około 1 godzinę na cal (2,4 min/mm) grubości, a następnie powolnym schładzaniem z szybkością 14°C (25°F) na godzinę do temperatury 482°C (900°F) przed schłodzeniem na powietrzu do temperatury pokojowej. W wyniku tego procesu maksymalna twardość po wyżarzaniu wynosi około 220 HB.

Powyżej przedstawiono typowe etapy obróbki cieplnej stali H11, oparte na naszym doświadczeniu i literaturze fachowej. Mamy nadzieję, że te informacje będą pomocne dla użytkowników stali H11. Jeśli potrzebujesz materiałów ze stali H11, skontaktuj się z nami.

1. ASM Międzynarodowe. (1989). Podręcznik ASM, tom 16: Obróbka skrawaniem (str. 120). ASM International. ↩︎