H11 TOOL STEEL | 1.2343 | SKD6

AOBO STEEL – Fornecedor global confiável de aço para ferramentas

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O aço para ferramentas H11 é um aço endurecido por resfriamento a ar aço para ferramentas de trabalho a quente. It has excellent toughness, thermal strength, fatigue performance, and wear resistance at medium temperatures. Additionally, it retains some toughness in the quenched state and demonstrates strong resistance to thermal fatigue. When air-quenched at lower austenitizing temperatures, it exhibits minimal heat treatment deformation and a low tendency to form oxide skin. H11 tool steel can effectively resist the corrosion of molten aluminum, making it a popular choice for manufacturing aluminum die casting molds, hot extrusion tools, stamping and forging molds, and plastic molds.

A designação para este aço é H11 no sistema ASTM A681 dos EUA. Da mesma forma, outras normas nacionais usam designações comparáveis, como ISO X37CrMoV5-1, Japão/JIS SKD6, EUA/UNS T20811, Alemanha/DIN X38CrMoV5-1, Alemanha/W-Nr. 1.2343, República Tcheca (CSN) 19552 e China/GB. 4Cr5MoSiV.

1. Aplicações

• Matrizes de fundição sob pressão
• Matrizes de forjamento
• Ferramentas de extrusão
• Lâminas de corte a quente:
• Componentes aeroespaciais

2. Composição química¹

3. Propriedades²

O aço para ferramentas H11 possui uma combinação excepcional de dureza atingível, dureza vermelha (dureza a quente), tenacidade e resistência ao desgaste.

• Força:Pode ser tratado termicamente para limites de escoamento de 0,2% bem acima 1380 MPa (200 ksi) e resistências à tração máximas superiores 2070 MPa (300 ksi). 
• Dureza: Durezas de trabalho normais normalmente variam de 40 a 55 HRC. Para aplicações como fundição sob pressão de alumínio, uma dureza preferencial de 47 HRC é observada. Na fundição sob pressão, matrizes H11 podem ser temperadas para 42–52 HRC, insertos e núcleos para 46–52 HRC, êmbolos para 46–50 HRC, corrediças para 46–52 HRC, mangas de injeção para 44–48 HRC e bicos para 32–42 HRC. Para punções e matrizes de forjamento a quente, a dureza normalmente varia de 44–48 HRC. Cilindros de laminação a quente (para pequenas tiragens e baixas temperaturas) usam H11 a 40–48 HRC. Matrizes de estampagem a quente são normalmente de 48–52 HRC.
• Dureza a quente/Dureza a vermelho: Boa resistência ao revenimento, mantendo alta dureza e resistência a temperaturas elevadas. Resiste ao amolecimento durante exposição contínua a temperaturas de até 540 °C (1000 °F). Embora sua dureza a quente seja menor do que a de outros aços para trabalho a quente, como H19 ou H21, ainda mantém a dureza melhor do que outros aços de média liga em temperaturas mais altas. A Dureza a Quente/Dureza Vermelha é uma propriedade muito importante para aços para ferramentas de trabalho a quente.
• Tenacidade e Ductilidade: Boa ductilidade e resistência ao impacto. Apresenta melhor resistência à fratura frágil em comparação com aços com maior teor de liga, como H14, H19 e H21. Os processos de refusão por eletroescória (ESR) ou por arco a vácuo (VAR) podem melhorar significativamente a ductilidade e a tenacidade.
• Resistência à fadiga: Este material pode proporcionar altos níveis de resistência à fadiga e estabilidade térmica em uma faixa de temperatura de 75 a 540 °C (167 a 1000 °F). Comparado ao aço 4340, que passou pelo mesmo tratamento térmico de alta intensidade, o H11 apresenta melhor resistência à fadiga.
• Resistência ao desgaste:Sua resistência ao desgaste é menor que a do H13.
• Soldabilidade: É facilmente soldável, mesmo em seções pesadas. 
• Usinabilidade: Good machinability, rated around 70% of a standard 1% carbon steel.
• Propriedades térmicas: Possui um coeficiente de expansão térmica relativamente baixo e uma condutividade térmica de 26 W/m·K.
• Resistência à corrosão: Resistência acima da média à oxidação e corrosão.
• Resistência à verificação de calor: Boa resistência à fadiga térmica ou à corrosão.

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4. Tratamento térmico de aço para ferramentas H11

Preciso Tratamento térmico de aço para ferramentas H11 é crucial para atingir seu desempenho ideal como aço cromo 5% para trabalho a quente e aço de ultra-alta resistência, semelhante ao H11 Modificado e ao H13. Este processo ajusta a microestrutura para ferramentas de fábrica exigentes. 

4.1 Forjamento

Este aço é facilmente forjado, com uma faixa de temperatura de forjamento adequada de 1120 a 1150°C (2050 a 2100°F). Nós recomendamos pré-aquecendo a tarugo a 790 a 815°C (1450 a 1500°F), aquecendo-o uniformemente até a temperatura de forjamento. A temperatura de forjamento deve NÃO ser menor que 925°C (1700°F). Se a temperatura cair perto desse nível, ela deverá ser reaquecida antes de continuar o processo de forjamento.

4.2 Austenitização (endurecimento)

A austenitização, a principal etapa de endurecimento, envolve aquecimento para transformar sua estrutura em austenita. Isso permite conversão e dissolução uniformes de elementos de liga e carbonetos.

• Pré-aquecimento: Recomenda-se pré-aquecer o H11 a 760-815 °C (1400-1500 °F) antes da austenitização para minimizar o choque térmico e as rachaduras, especialmente para este material de alta liga.
• Temperaturas de austenitização e tempos de imersão: A temperatura de austenitização é de 995 a 1025 °C (1825 a 1875 °F). O tempo de imersão é de 20 minutos + 5 minutos para cada 25 mm (1 polegada) de espessura.

Manter a temperatura de austenitização garante transformação e dissolução uniformes.

4.3 Têmpera

Após a austenitização, o aço H11 é rapidamente temperado para formar martensita dura. O H11 é um aço endurecível ao ar, proporcionando têmpera uniforme em grandes seções com tensão residual e alteração dimensional mínimas. O resfriamento a ar é o método padrão e preferencial para o aço para ferramentas H11. Embora o resfriamento a ar seja padrão, a têmpera em óleo a 995 °C (1825 °F) é uma alternativa possível. O H11 e outros aços para ferramentas para trabalho a quente devem nunca se apague com água, pois isso pode causar rachaduras.

4.4 Têmpera

After hardening, tempering H11 tool steel by reheating to a lower temperature is crucial for improving toughness, relieving stress, and stabilizing properties. Steel H11 is a secondary hardening steel. It achieves its best performance when tempered at temperatures above 510°C (950°F). We recommend performing multiple tempering treatments on it to achieve optimal toughness and extend tool life. Allow parts to cool to room temperature between each tempering cycle to minimize residual austenite. 

4.5 Recozimento 

The annealing temperature is 845-900°C (1550-1650°F). A taxa de resfriamento é 22-40°C/h (40-75°F/h). A dureza após o recozimento é 192-229 HB.

4.6 Outras considerações importantes sobre o tratamento térmico H11

• Normalizando: Este processo é geralmente não recomendado para aços ferramenta H11 ou H13 devido ao alto risco de rachaduras, especialmente com descarbonetação da superfície.
• Alívio do estresse: Após o processamento do H11, como retificação, soldagem ou eletroerosão (EDM), recomendamos fortemente que ele seja submetido a um tratamento de alívio de tensões a 650 °C. Este tratamento deve ser realizado a uma temperatura 14–28 °C (25–50 °F) inferior à temperatura de revenimento anterior. Após o alívio de tensões, resfrie lentamente a uma taxa máxima de 300 °C/h para evitar a formação de novas tensões.
• Tratamento Criogênico: Sub-zero treatment (e.g., -73°C / -100°F) can reduce retained austenite, but H11’s high tempering temperatures usually make it unnecessary for achieving maximum secondary hardening response.
• Proteção de superfície: Proteger suas superfícies contra oxidação e descarbonetação durante tratamentos de alta temperatura, como austenitização e recozimento, é vital. Isso geralmente é obtido por meio de atmosferas controladas, fornos a vácuo ou banhos de sal.

5. Fornecimento de formas e dimensões

O aço para ferramentas H11 que fornecemos está disponível em diversos formatos, incluindo barras redondas, chapas finas, placas, barras planas, barras quadradas e blocos. As dimensões da barra plana variam de: largura 20 a 600 mm × espessura 20 a 400 mm × comprimento 1.000 a 5.500 mm. As dimensões da barra redonda variam de um diâmetro de 20 a 400 mm × comprimento de 1.000 a 5.500 mm. As dimensões do bloco são obtidas cortando a barra plana.

Para tamanhos menores, como barras redondas com diâmetro inferior a 70 mm, utilizamos o processo de laminação a quente. Para tamanhos superiores a 70 mm, oferecemos produtos forjados.

Teste UT: setembro de 1921-84 D/d, E/e. 

Tratamento de superfície: acabamentos de superfície originais pretos, descascados, usinados/torneados, polidos, retificados ou fresados.

Status do Estoque: Não mantemos estoque de aço para ferramentas H11. Organizamos a produção com base nos pedidos dos clientes.

Prazo de entrega: Materiais para forno elétrico a arco (EAF) levam de 30 a 45 dias. Materiais para ESR levam aproximadamente 60 dias.

1. Bringas, JE (Ed.). (2004). Manual de Padrões Comparativos de Aço do Mundo (3ª ed., p. 434). ASTM Internacional. ↩︎
2. Murray, G. T. (Ed.). (1997). Manual de Seleção de Materiais para Aplicações de Engenharia. Imprensa CRC. ↩︎

Perguntas frequentes

1. O que é aço H11?

H11 steel is primarily an air-cooling type hot work mold steel, often referred to as DIN 1.2343 or JIS SKD6. It is a chromium-based hot work tool steel highly valued for its exceptional toughness and ability to retain its properties even at elevated temperatures. It is used extensively in the manufacturing of molds.

2. Quais são as principais características e propriedades do aço para ferramentas H11?

H11 tool steel is noted for its excellent impact toughness, strong resistance to thermal fatigue (also known as heat checking), and high strength, maintaining these qualities at temperatures approaching 600°C. It also offers good wear resistance, hardenability, plasticity, corrosion resistance, high temperature stability, oxidation resistance, and weldability, making it relatively easy to process.

3. Quais são os graus equivalentes internacionais para o aço H11?

H11 steel is recognized globally under various designations, including DIN 1.2343 (Germany), JIS SKD6 (Japan), and BH11 (British Standard). In the USA, it aligns with standards like ASTM A681, FED QQ-T-570, SAE J437, SAE J438, SAE J467, and its Unified Numbering System (UNS) designation is T20811.

4. Qual é a principal diferença entre o aço H11 e o H13?

H11 steel contains less vanadium than H13 steel. This results in H11 having higher toughness and superior resistance to thermal fatigue cracking (better handling of repeated heating and cooling cycles) compared to H13, though it might have slightly less wear and temper resistance.

5. Por que o aço H11 pode ser preferível ao aço H13 para aplicações específicas?

H11 steel is often chosen when the application demands maximum resistance to cracking and thermal shock, particularly when water cooling is involved in service or under frequent heating and cooling cycles. Its superior toughness and generally easier machinability (due to lower hardness) also make it a favorable choice over H13 for certain projects.

6. Quais são as aplicações típicas do aço para ferramentas H11?

H11 tool steel is frequently used in hot tooling applications that require high resistance to cracking. Key applications include die casting dies (especially for aluminum and magnesium alloys), forging dies, hot punches, hot shear blades, and extrusion tooling. It is also utilized in the aerospace industry for critical structural components, such as aircraft landing gear.

7. O aço H11 é adequado para moldes de plástico?

Yes, H11 steel is widely used in the manufacturing of plastic molds, particularly for the insert parts of the mold.

8. Em que formatos o aço para ferramentas H11 normalmente é fornecido?

H11 tool steel is commonly available as round bars, sheets, plates, and flat bars. It can also be supplied as slabs, billets, wire, shapes, steel coils, and pipes. Surface conditions vary, including original black, peeled, polished, machined, hot rolled, ground, turned, drawn, or cold rolled.

9. Como o aço para ferramentas H11 normalmente é tratado termicamente para endurecimento?

For hardening, H11 tool steels are generally preheated to 816°C (1500°F) and then directly heated to 1010°C (1850°F), where they are held at that temperature for 15 to 40 minutes. The hardening process is completed by air-quenching, which is effective due to H11’s very high hardenability. Some methods involve oil cooling after quenching from 1000 °C to 1030°C, followed by air cooling.

10. Qual é o processo de revenimento recomendado para o aço H11?

Tempering of H11 steel is performed at temperatures ranging from 538 to 649°C (1000 to 1200°F) to achieve a Rockwell C hardness between 54 and 38. Double tempering is highly recommended, with each tempering step lasting one hour at the chosen temperature, followed by air cooling.

11. O aço H11 pode ser soldado?

Yes, H11 tool steels can be welded using conventional methods. However, special procedures are often necessary, including pre-heating and using filler materials that match the base material’s composition. It’s important to note that H11 is susceptible to hydrogen-induced cracking (HIC) due to its high alloy content and hardenability, so precise temperature control (e.g., 310-370°C for hardfacing) during welding is crucial.

12. O aço H11 é fácil de usinar?

Yes, H11 steel exhibits good machinability. Its machinability rate is approximately 75% to 80% compared to 1% carbon steel and about 75% of “W” group tool steels. It is often considered easier to machine than H13 steel because of its lower hardness.

13. Qual é a temperatura de forjamento do aço ferramenta H11?

H11 tool steels are typically forged at around 1121°C (2050°F). Forging below 899°C (1650°F) is not recommended. The precise temperature can vary, generally falling within a range of 1000 to 1200°C (1832 to 2192°F), depending on desired deformation properties.

14. O aço H11 pode ser nitretado ou revestido com PVD?

Yes, H11 steel serves as an excellent substrate for PVD coating. For nitriding, a small diffusion zone is preferred, and the formation of compound and oxidized layers should be avoided. H11 is suitable for bath, gas, and plasma nitriding processes and can be nitrided at temperatures of 500-600°C to achieve a hard surface. Studies have also explored TiN coatings on H11 steel.

15. Qual é a faixa de dureza típica do aço H11 após tratamento térmico?

The hardness of H11 steel post-heat treatment varies with tempering. For general applications, a hardness of 50-54 HRC is common. When air-cooled from 1038°C (1900°F) for 45 minutes, it can reach up to 57 HRC. Tempering within the range of 538-649°C (1000-1200°F) can result in a Rockwell C hardness from 54 down to 38.

16. Can H11 tool steel be produced using additive manufacturing (3D printing)?

Yes, H11 tool steel (specifically DIN 1.2343 / AISI H11) can be produced through additive manufacturing processes, such as Laser Powder Bed Fusion (LPBF). Research indicates that subsequent heat treatments after LPBF can be used to precisely tailor the microstructure and hardness of these additively manufactured steels.

17. Qual é a usinabilidade do aço ferramenta H11?

O H11 é normalmente classificado em 60-70% quando comparado ao aço para ferramentas endurecível em água W1 (que serve como referência de usinabilidade de 100% para aços para ferramentas).