Właściwości stali narzędziowej AISI H21

3. Proces obróbki cieplnej stali narzędziowej H21

Osiągnięcie optymalnej wydajności stali narzędziowej H21 w dużym stopniu zależy od precyzyjnego obróbka cieplna proces. Ta procedura rozwija niezbędną twardość, odporność na zużycie i wytrzymałość niezbędną do wymagających zastosowań obróbki na gorąco. W Aobo Steel zdajemy sobie sprawę z wagi tych kroków, wykorzystując nasze bogate doświadczenie w zakresie stali narzędziowych.

3.1 Podgrzewanie wstępne

Przed rozpoczęciem głównego procesu hartowania stal H21 musi zostać dokładnie podgrzana.

• Temperatura: Podgrzewać równomiernie do temperatury 760–815 °C (1400–1500 °F).
• Zamiar: Ten kluczowy krok minimalizuje szok termiczny i zapobiega pękaniu, zwłaszcza w elementach o złożonych kształtach lub różnej grubości. Powolne i równomierne nagrzewanie zapewnia równomierne rozłożenie temperatury w całej stali, przygotowując ją do wysokich temperatur austenityzacji.

3.2 Austenityzowanie (hartowanie)

Po podgrzaniu wstępnym stal jest doprowadzana do temperatury austenityzacji.

• Temperatura: Podgrzać do temperatury 1095–1205 °C.
• Zamiar: Na tym etapie mikrostruktura stali przekształca się w austenit. Pozwala to na rozpuszczenie węgla i krytycznych pierwiastków stopowych, takich jak wolfram (W) i chrom (Cr), w strukturze, co jest fundamentalne dla uzyskania twardości po schłodzeniu.

Moczenie w temperaturze austenityzacji

Kluczowe jest utrzymanie stali w temperaturze austenityzacji (wygrzewanie).

• Czas trwania: Zwykle trwa to od 2 do 5 godzin, w zależności od grubości przekroju (należy przewidzieć odpowiednią ilość czasu, np. 1 godzinę na każdy cal grubości).
• Zamiar: Wysoka zawartość wolframu i chromu w H21 tworzy stabilne węgliki. Wystarczający czas namaczania zapewnia, że węgliki te całkowicie się rozpuszczą i równomiernie rozprowadzą w austenicie, co prowadzi do jednolitej struktury gotowej do hartowania.

3.3 Hartowanie (chłodzenie)

Szybkie chłodzenie przekształca austenit w twardą stal martenzytyczną.

• Metody: Stal H21 można hartować zarówno w powietrzu, jak i w oleju.
• Rozważania: Ze względu na wysoką hartowność H21 łatwo się utwardza nawet przy wolniejszym chłodzeniu powietrzem. Hartowanie powietrzem jest często preferowane, ponieważ znacznie zmniejsza ryzyko odkształceń i pęknięć hartowniczych w porównaniu z ostrzejszym hartowaniem olejowym, szczególnie w przypadku większych lub skomplikowanych części. Hartowanie olejowe można stosować, jeśli głównym celem jest maksymalna twardość. Szybkość chłodzenia musi być wystarczająco szybka, aby zapobiec tworzeniu się bardziej miękkich struktur, takich jak perlit lub bainit.

3.4 Hartowanie

Hartowana stal H21 jest niezwykle twarda, ale także krucha. Odpuszczanie jest konieczne, aby udoskonalić jej właściwości.

• Temperatura: Podgrzej stal do temperatury 595–675 °C.
• Zamiar: Hartowanie zmniejsza kruchość i znacznie poprawia wytrzymałość i ciągliwość, zachowując jednocześnie znaczną twardość. Konkretna temperatura i czas użycia określą ostateczną równowagę między twardością a wytrzymałością.
• Wiele temperamentów: W przypadku stali narzędziowych wysokostopowych, takich jak H21, powszechną praktyką jest wykonywanie dwóch lub więcej cykli odpuszczania. Zapewnia to stabilność strukturalną, przekształca wszelki szczątkowy austenit i może przyczynić się do wtórnego utwardzenia, dodatkowo zwiększając wydajność w podwyższonych temperaturach.

3.5 Ważne kontrole procesu

3.5.1 Zapobieganie odwęglaniu

Stal H21 jest podatna na odwęglenie (utratę węgla z powierzchni) w wyniku obróbki cieplnej o wysokiej temperaturze, co powoduje powstanie miękkiej, słabej warstwy powierzchniowej.

• Rozwiązanie: Środki ochronne są niezbędne podczas austenityzacji. Obejmuje to stosowanie pieców z kontrolowaną atmosferą, kąpieli solnych lub owijanie części materiałem ochronnym, takim jak folia ze stali nierdzewnej.

3.5.2 Chłodzenie po kuciu

Ze względu na wysoką hartowność H21 odkuwki należy chłodzić powoli (np. w piecu lub zakopując w izolacji) bezpośrednio po operacji kucia.

• Powód: Unikaj normalizacji (chłodzenia powietrzem z wysokiej temperatury), ponieważ może to spowodować częściowe lub całkowite utwardzenie stali, co prowadzi do kruchości i potencjalnych pęknięć przed zamierzonym procesem hartowania i odpuszczania. Powolne chłodzenie zapewnia bardziej odpowiednią strukturę do późniejszej obróbki cieplnej.

To ustrukturyzowane podejście do obróbki cieplnej stali narzędziowej H21 zapewnia, że materiał zapewnia wysoką wydajność wymaganą do zamierzonych zastosowań narzędzi do obróbki cieplnej. Precyzyjna kontrola każdego parametru jest kluczem do sukcesu.