Tehnični pregled jekla H13

Tehnični pregled jekla H13: Tukaj so informacije o jeklu H13, ki jih iščete. Orodno jeklo H13 je zračno hlajeno jeklo za vroče obdelavo. Široko se uporablja pri aplikacijah pri visokih temperaturah in visokih obremenitvah, kot so kalupi za tlačno litje, vroče valjanje in orodja za vroče kovanje, zaradi svoje odlične odpornosti na vročino, obrabo in toplotno utrujenost. Po toplotni obdelavi lahko pridobi dobre celovite mehanske lastnosti in visoko temperaturno odpornost.

1. Kemična sestava jekla H13

Ogljik (C)	Krom (Cr)	molibden (Mo)	vanadij (V)	Silicij (Si)	Železo (Fe)	Nikelj (Ni)	Baker (Cu)	Mangan (Mn)
0.32 – 0.45	4.75 – 5.50	1.10 – 1.75	0.80 – 1.20	0.80 – 1.20	≥ 90,9	≤ 0,3	≤ 0,25	Manjše količine

2. Mehanske lastnosti jekla H13

Tipične vzdolžne mehanske lastnosti jekla H13 pri sobni temperaturi

Temperatura kaljenja (°C)	Temperatura kaljenja (°F)	Natezna trdnost (MPa)	Natezna trdnost (ksi)	Meja tečenja (MPa)	Meja tečenja (ksi)	Raztezek v 4D (%)	Zmanjšanje površine (%)	Charpyjeva energija udarca z V-zarezo (J)	Energija udarca Charpy V-zareza (ft-lbf)	Trdota (HRC)
527	980	1960	284	1570	228	13	46.2	16	12	52
555	1030	1835	266	1530	222	13.1	50.1	24	18	50
575	1065	1730	251	1470	213	13.5	52.4	27	20	48
593	1100	1580	229	1365	198	14.4	53.7	28.5	21	46
605	1120	1495	217	1290	187	15.4	54	30	22	44

Vir: ASM Priročnik, zvezek 4: Toplotna obdelava

3. Aplikacije

Glede na značilnosti orodnega jekla H13 so njegove aplikacije predvsem na področjih, ki izkoriščajo njegovo visoko vročo trdnost, žilavost, odpornost proti obrabi in odpornost na toplotno utrujenost.

3.1 Kocka za tlačno litjes: H13 se v veliki meri uporablja za izdelavo orodij za tlačno litje. To vključuje matrice za:

• • Aluminijeve zlitine.
  • Magnezijeve zlitine.
  • Cinkove zlitine.
  • Bakrove zlitine. Zaradi njegove odpornosti na toplotne šoke in razpoke, ki jih povzročajo hitri cikli segrevanja in ohlajanja pri tlačnem litju, je prednostni material.

3.2 Matrice za vroče kovanje: Zaradi visoke trdnosti in žilavosti pri povišanih temperaturah je H13 zelo primeren za matrice za vroče kovanje, vključno s matricami za strojno kovanje.

3.3 Matrice za vroče iztiskanje: Zaradi vroče trdnosti in odpornosti proti obrabi je H13 primeren za postopke vročega iztiskanja, vključno z matricami za aluminijaste profile.

3.4 Topla ekstruzijska matricas: H13 se lahko uporablja tudi za uporabo pri toplem iztiskanju.

3.5 Plastični kalupi: Čeprav gre predvsem za jeklo za vroče delo, se nekateri razredi ali predhodno utrjeni pogoji H13 (ali podobnih jekel) uporabljajo pri oblikovanju plastike, zlasti za:

• Termoplastični kalupi.
• Termoreaktivni plastični kalupi.
• Kalupi s kompleksnimi votlinami. Žilavost in obdelovalnost (zlasti v predhodno utrjenih pogojih) koristita tem aplikacijam.

3.6 Podstavki za kalupe: H13 (ali njegov enakovredni SKD61) se lahko uporablja za podlage kalupov, kjer se zahteva trdnost in stabilnost.

3.7 Natančno vroče delo Komponente: Zaradi svojih lastnosti se H13 lahko uporablja za visokonatančne pripomočke in šobe za vroče delo, zlasti tiste, ki delajo s cinkovimi in aluminijevimi zlitinami za daljša obdobja.

3.8 Rolling Dies: V industriji ležajev se H11 in H13 uporabljata za izdelavo matric za valjanje, kar nudi izboljšano življenjsko dobo.

Rdeča nit v teh aplikacijah je potreba po materialu, ki lahko prenese visoke temperature in obremenitve, hkrati pa ohrani svojo celovitost in je odporen proti obrabi in pokanju. Posebna toplotna obdelava, uporabljena za H13, kot smo že omenili, je ključnega pomena pri prilagajanju njegovih lastnosti za te raznolike uporabe.

4. Toplotna obdelava jekla H13

Upoštevajte, da se določeni parametri lahko razlikujejo glede na končno uporabo in velikost komponent.

Tukaj je splošen oris postopka toplotne obdelave H13:

• Predgretje: Jeklo H13 je običajno podvrženo stopnji predgretja. Temperatura predgretja je 1500 °F (815 °C). To ublaži toplotni šok med stopnjo avstenitizacije pri višji temperaturi. Na splošno je priporočljivo upoštevati priporočila proizvajalca za ustrezen postopek predgretja za določeno jeklo.
• Avstenitizacija (kaljenje): Jeklo se segreje na temperaturo v coni tvorbe avstenita, običajno približno 1875 °F (1025 °C). Namen tega koraka je spremeniti strukturo jekla v strukturo avstenita, kjer je ogljik raztopljen. Pravilo za čas namakanja pri tej temperaturi je 1 ura na palec (25 mm) debeline. Ta korak zahteva ohranjanje zaščitnega okolja v peči, da se prepreči površinska oksidacija ali razogljičenje dela. Za jekla H13 je priporočljivo, da se pri avstenitizaciji pri 1010 °C (1850 °F) uporablja endotermna atmosfera z rosiščem od 3 do 4 °C (38 do 40 °F). Druga običajna praksa za zaščito površine je ovijanje dela v folijo iz nerjavečega jekla.
• Kaljenje: H13, jeklo za kaljenje na zraku, je izpostavljeno kaljenju na zraku, da se doseže največja trdota. Kaljenje z zrakom zagotavlja zmanjšanje preostalih napetosti po utrjevanju. Toda za večje odseke bo morda potrebno zračno pihanje ali celo gašenje v olju, da se popolnoma utrdijo. Kaljenje z vodo ni idealno za H13, saj je material nagnjen k pokanju. V olju kaljene dele je treba popolnoma potopiti, dokler ne dosežejo temperature kopeli, nato pa jih takoj postaviti v peč za kaljenje.
• Kaljenje: H13 je jeklo s sekundarnim kaljenjem, pri čemer je potrebno popuščanje pri temperaturi, ki je višja od vrha sekundarnega kaljenja (približno 510 °C – 950 °F). Kaljenje je bistveno za razbremenitev napetosti in doseganje želenega kompromisa med trdoto in žilavostjo. Dvojno kaljenje je običajna praksa. Primer začetne stopnje kaljenja bi bila 400 °F (205 °C). Čas za vsak cikel kaljenja je običajno 2 uri na palec (25 mm) debeline. Dobljena stopnja trdote se bo razlikovala glede na uporabljeno temperaturo popuščanja. Na primer, toplotna obdelava, katere cilj je 45 HRC, lahko vključuje kaljenje pri 610 °C po kaljenju pri 1020 °C.
• Razbremenitev: če je dimenzijska natančnost bistvenega pomena, lahko grobo obdelane komponente pred zadnjo toplotno obdelavo pri utrjevanju obdelate z obdelavo za razbremenitev. To pomeni segrevanje na 650 do 675 °C (1200 do 1250 °F), držanje 1 uro ali več in nato počasi ohlajanje na sobno temperaturo.
• Nitriranje (neobvezno): Če so bili deli H13 že toplotno obdelani, se lahko končni deli podvržejo nitriranju, odvisno od zahtevane odpornosti proti obrabi. Ta postopek se pogosto izvaja pri temperaturah, podobnih temperaturi popuščanja, zato lahko nitriranje včasih služi kot drugo popuščanje pri obdelavi z dvojnim popuščanjem. Na primer, plinsko nitriranje pri 510 °C (950 °F) za 10 do 12 ur bo povzročilo globino ohišja od 0,10 do 0,13 mm (0,004 do 0,005 in.).

5. Ekvivalenti H13

• Japonski standard (JIS): SKD61 (včasih naveden kot X40CrMoV5-1)
• Nemški standard (DIN): 1.2344, X40CrMoV5-1, GS344ESR
• Evropski standard (EN): X40CrMoV5-1 (1.2344)
• Mednarodni standard (ISO): X40CrMoV5-1
• Kitajski standard (GB/YB): 4Cr5MoSiV1
• Švedski standard (ASSAB): 8407, 8402
• Avstrijski standard (BOHLER): W302, W321
• Ameriški standard (AISI/SAE/ASTM/UNS): H13, UNS T20813

6. Primerjava jekla H11 in H13

Ključne razlike med jeklom H11 in H13:

• Vsebnost vanadija: H13 ima običajno višjo vsebnost vanadija (okoli 1%) kot H11 (okoli 0,3-0,5%).
• Trdota v vročem stanju in odpornost na popuščanje: višja vsebnost vanadija v H13 na splošno vodi do boljše trdote v vročem stanju in nekoliko izboljšane odpornosti na popuščanje.
• Žilavost: H11 se pogosto šteje za nekoliko višjo žilavost kot H13. Nekateri viri kažejo, da bi povečana količina vanadija v H13 lahko nekoliko zmanjšala žilavost, zlasti med krhkostjo pri gašenju.
• Odpornost proti obrabi: zaradi večje razpršenosti trdih vanadijevih karbidov H13 na splošno ponuja večjo odpornost proti obrabi kot H11.
• Aplikacije (nianse): medtem ko se oba uporabljata za podobne aplikacije, je H13 morda bolj primeren za matrice, ki imajo višje delovne temperature ali zahtevajo večjo odpornost proti obrabi, medtem ko je H11 mogoče izbrati, ko je kritična največja žilavost. H13 je prav tako zelo priljubljen za plastične kalupe, ki zahtevajo visoko poliranje, zlasti stopnje, prečiščene z ESR.

Če povzamemo, izberite H13, kadar so glavna vprašanja boljša trdota pri vročem, odpornost proti popuščanju in odpornost proti obrabi. Izberite H11, ko je nekoliko večja žilavost bolj kritična za aplikacijo.