H13 takım çeliği Sıcak işlenen kalıp çelikleri arasında en yaygın kullanılan çelik olup, bu kategoride bir ölçüt görevi görmektedir. Bu nedenle, H13 çeliğinin arızası derinlemesine tartışılmaya değer bir konudur. Şirketimizin 20 yılı aşkın sektör deneyiminden ve en son uluslararası araştırma bulgularından yararlanan bu makale, H13 çeliğinin arızalanmasına katkıda bulunan ortak faktörleri özetlemektedir.
1. Isıl işlemden kaynaklanan H13 çeliğinin arızası
H13 çelik kalıbının bozulmasına neden olan önemli bir etken de uygunsuz ısıl işlemdir.
1.1 H13 Normalleştirme İşleminden Kaynaklanan Çelik Hasarı
H13 çeliği için normalizasyon işlemi genellikle önerilmez, çünkü özellikle fırın atmosferi kontrolsüz olduğunda çatlama riskini artırır ve yüzey dekarbürizasyonuna neden olur. H13 çeliğini normalleştirmek için özel yöntemler mevcut olsa da, çatlama riski devam etmektedir.
1.2 H13 Söndürme Sırasında Çelik Hasarı
Yağlama sırasında H13 malzemesinde çatlama meydana gelirse söndürme, uygun olmayan kalıp tasarımından veya söndürme işlemi sırasında yetersiz kontrolden kaynaklanabilir.
Keskin köşeler, aşırı kalınlık değişimleri veya ani kesit değişiklikleri gibi karmaşık geometrilere sahip H13 sıcak ekstrüzyon kalıplarında, söndürme sırasında hızlı soğutma, farklı kesitlerde eşit olmayan büzülmeye neden olur. Bu da, hassas noktalarda yoğunlaşarak çatlamalara yol açan önemli iç gerilimler oluşturur.
H13 malzemesi nispeten yüksek karbon içeriğine sahiptir ve bu da daha yüksek sertliğe neden olur. Su verme ortamı olarak su kullanılması, aşırı soğutma hızlarına ve dolayısıyla çatlamaya yol açabilir. Bu nedenle, nispeten düşük soğutma hızına sahip bir yağ, söndürme ortamı olarak seçilmelidir. Söndürme sırasında, H13 malzemesi yağa çok yüksek bir sıcaklıkta girerse, yağ sıcaklığı çok düşükse veya yağdaki soğutma süresi yetersizse çatlama meydana gelebilir; bunların tümü, soğutma hızlarının çok hızlı veya düzensiz olmasına neden olabilir.
Öte yandan, sıcak iş takım çeliği olarak H13, söndürme sırasında aşırı yavaş soğutmadan da kaçınmalıdır; çünkü bu, tane sınırlarında bainit oluşumunu ve karbür çökelmesini teşvik eder; her iki faktör de kırılganlığa katkıda bulunur.
H13 malzemesinin söndürme işleminden sonra hemen temperlenmemesi de çatlamaya neden olabilir. H13 çeliği, söndürme döngüsünden henüz sıcakken (su/yağda sertleştirilmiş çelikler için yaklaşık 66–93°C veya 150–200°F, havada sertleştirilmiş çelikler için ise 66°C veya 150°F'den daha soğuk olmayan bir sıcaklıkta) çıkarılmalı ve söndürme çatlağını en aza indirmek için hemen temperlenmelidir.
Çatlakların söndürme sırasında oluşup oluşmadığını belirlemek için iki yöntem vardır. Birincisi, çatlak morfolojisini gözlemlemektir; söndürme kaynaklı çatlaklar taneler arası kırılma gösterir. Diğer yöntem ise çatlağın iç yüzeyinde pul bulunup bulunmadığını incelemektir. Sonraki tavlama işlemi sırasında çatlağın iç yüzeyinde pul bulunursa, çatlağın tavlama sırasında değil, tavlamadan önce söndürme sırasında oluştuğu doğrulanır.
1.3 H13 Temperleme Sırasında Çelik Arızası
H13 malzemesinin tavlama işlemi sırasında, tavlama sıcaklığı ve süresinin uygunsuz kontrolü arızaya yol açabilir. Tavlama sıcaklığı çok düşükse, çelikteki alaşım karbürleri (Cr, Mo ve V gibi) yeterli ve düzgün bir şekilde çökelemez. Bu durum aşırı yüksek sertliğe ve tokluğun azalmasına neden olur. Bu durum aynı zamanda H13'ün ikincil sertleştirme etkisini de bozarak H13 kalıplarının ısı direncini azaltır. Tersine, aşırı yüksek tavlama sıcaklıkları veya uzun tutma süreleri, iri tane büyümesine, tane sınırlarında kırılganlığa ve kalıntı ostenit artışına neden olarak H13'ün tokluğunu azaltabilir. Bazı çalışmalar, tane sınırı kırılganlığının fosfor segregasyonuyla bağlantılı olabileceğini öne sürmektedir.1.
Eğer daha fazlasını öğrenmek istiyorsanız heat treatment of H13 steel, please refer to the H13 takım çeliği ısıl işlem gufikir.
2. H13 kalıbındaki tasarım kusurları
Tasarım kusurları, arızaların yaygın bir nedenidir. H13 kalıpları, kesit kalınlığındaki ani değişikliklerden kaynaklanan yüksek gerilimler, dişli delikler ile iç yüzeyler arasında kalan yetersiz malzeme veya derin tanımlama damga işaretlerinden kaynaklanan gerilim yoğunlaşmaları nedeniyle arızalanabilir.
3. Hidrojen gevrekleşmesi
H13 çeliği, hidrojen gevrekleşmesine karşı özellikle hassastır. Hidrojen gevrekleşmesi, düşük gerilme hızlarında ve ortam sıcaklıklarında belirgindir ve gecikmeli bir kırılma özelliğiyle karakterizedir. Statik yükler altında sünekliği azaltır ve erken kırılmaya neden olur. Hidrojen, üç eksenli çekme gerilimi bölgelerine (örneğin çatlak uçları) göç eder ve atomlar arasındaki kohezif kuvvetleri azaltabilir. Ayrıca lokal plastisiteyi de artırabilir (HELP mekanizması). Hidrojen, asitleme, elektrokaplama, korozyon ve kaynak işlemleri sırasında açığa çıkabilir.
Sonuç olarak, H13 çelik arızaları, malzemenin doğal özelliklerinin, ısıl işlem eksikliklerinin ve işleme kusurlarının karmaşık bir etkileşiminden kaynaklanmaktadır.
- Roberts, G., Krauss, G. ve Kennedy, R. (1998). Takım Çelikleri (5. basım), s. 331. ASM International. ↩︎
