H13 Çelik Sertliğini Anlama

H13 çeliğinin sertliği uygulamalarında önemli bir özelliktir. H13 çelik yaygın olarak kullanılan bir 5% kromdur (Cr) sıcak iş takım çeliği, yaklaşık 0,4% karbon içeriğine sahip, 4Cr5MoSiV1, 1,2344, SKD61 olarak da bilinir. Yüksek sıcaklıklarda yumuşamaya karşı direnç gösteren H grubu takım çeliklerindendir.

Özellikleri şunlardır:

1. Sıcak Sertlik ve Tavlama Direnci: H13, iyi bir "kırmızı sertlik" sergiler ve yüksek sıcaklıklarda yüksek sertlik ve mukavemetini koruyarak termal yumuşamaya karşı dirençlidir. Yüksek tavlama direnci, çekirdek sertliğinde önemli bir kayıp olmadan yüksek sıcaklık yüzey işlemlerine dayanmasını sağlar.
2. İyi Giymek Dayanıklılık: Vanadyum içeriğinden dolayı H13, özellikle yüksek sıcaklıklarda aşınmaya ve eroziv yıpranmaya karşı oldukça dayanıklıdır. 
3. Tokluk ve Darbe Dayanımı: H13 mükemmel darbe dayanımına ve iyi sünekliğe sahiptir.
4. Derin Sertleşebilirlik: Hava soğutmalı, derin sertleşebilen, hava ile sertleşebilen bir çeliktir, büyük kesitlerin minimum kalıntı gerilmelerle hava soğutması ile sertleştirilmesine olanak tanır.
5. İyi İşlenebilirlik: Uygun şekilde tavlandığında, H13'ün işlenebilirlik derecesi 100 olan 1% karbon çeliğine kıyasla 70'tir. Lütfen bkz. H13 Takım Çeliğinin İşlenebilirliği.

H13 Takım Çeliğinin Sertliği

H13 için, sertleştirme sıcaklığının artırılması tavlanmış sertliği artırabilir, ancak aşırı yüksek sertlik elde etme girişimleri, çok az veya hiç ek sertlik kazanımına yol açmazken, toklukta ciddi bir kayba neden olabilir. Kalıplar için gerçek uygulamada, kalıpların yüklemeye dayanacak kadar tokluğa sahip oldukları maksimum sertlik seviyelerine yakın bir seviyeye kadar tavlandığı bir uzlaşmaya varılır.

Sertleştirme işlemi, sertleştirilmiş takımlarda sertliği ayarlamak ve daha da önemlisi tokluğu artırmak ve iç gerilimleri gidermek için çok önemlidir. 

1. Hava soğutması sonrası H13 çeliğinin sertlik aralığı 52-54 HRC'dir.
2. Farklı sıcaklıklarda temperleme sonrası H13 çelik çubukların oda sıcaklığındaki uzunlamasına mekanik özellikleri aşağıdaki gibidir:

Sertlik (HRC)	Sıcaklık (°C)	Sıcaklık (°F)
52	527	980
50	555	1030
48	575	1065
46	593	1100
44	605	1120

3. Kalıp döküm takımları için H13'ün optimum çalışma sertliği genellikle 44-48 HRC'dir. Darbe dayanımı gerektiren takımlar için ise 40-44 HRC'dir. H13, 45-50 HRC aralığındaki sertlik seviyelerinde iyi kırmızı sertlik, aşınma direnci ve ısıl işlem direncini bir araya getirir.
4. Nitrürleme sonrası H13 için tipik çekirdek sertliği ~45 HRC'dir, yüzey sertliği ise 1000 HV'yi (>70 HRC) aşar.
5. Ekstrüzyon proseslerinde kullanıldığında H13, zımba ve kalıplar için 48–52 HRC sertliğe sahiptir. Çekiçli dövme ve mekanik pres dövmede ise H13 kalıpları 47–56 HRC sertlik aralığına sahiptir.

Kimyasal Kompozisyon¹

Element	Karbon (C)	Krom (Cr)	Molibden (Mo)	Vanadyum (V)	Silisyum (Si)	Manganez (Mn)	Fosfor (P)	Sülfür (S)
İçerik (%)	0,32 – 0,45	4.75 – 5.50	1.10 – 1.75	0,80 – 1,20	0,80 – 1,25	0,20 – 0,60	≤ 0.030	≤ 0.030

Başlıca Alaşım Elementleri ve Rolleri:

• Krom (Cr): Krom, sertleşebilirliği, aşınma, korozyon ve oksidasyon direncini ve yüksek sıcaklık özelliklerini önemli ölçüde iyileştirir.
• Molibden (Mo): Molibden, Mo2C ve çift karbürler gibi sert ve kararlı karbürler oluşturan güçlü bir karbür oluşturucudur. Krom çeliklerde aşınma direncini artırır, işlenebilirliği ve mekanik özellikleri iyileştirir. Molibden, yüksek tavlama sıcaklıklarında sertliğin korunmasına yardımcı olur ve sıcak sertliği ve yüksek sıcaklık özelliklerini artırır. 
• Vanadyum (V): Vanadyum, özellikle yüksek sıcaklıklarda aşınma ve erozyon direncini artırmak için eklenir. Son derece sert (84 HRC eşdeğerine kadar) olan ve temperleme direncine ve ikincil sertleşmeye önemli ölçüde katkıda bulunan V-zengin MC karbürleri oluşturur. Vanadyum aynı zamanda güçlü bir sertleştirilebilirlik elementidir ve vanadyum karbonitrür çökeltileri oluşturarak çeliği güçlendirir. Sünekliği korurken mukavemeti artırır ve ince taneli bir yapı oluşturur.
• Karbon (C): Karbon, çeliğin martensit oluşumu yoluyla sertleşmesini sağlayan en önemli elementtir. Karbon içeriğinin artması, daha yüksek çalışma sertliği ve yüksek sıcaklık sertliği sağlar ve aşınma direncine büyük katkı sağlayan sert, kararlı ve karmaşık karbürlerin sayısını artırır.
• Silisyum (Si): Silisyum, erimiş çeliğe genellikle deoksidan olarak eklenir. Daha yüksek azot içeriğiyle birleştirildiğinde, elde edilebilecek maksimum temperlenmiş sertliği hafifçe artırabilir ve karbür morfolojisini değiştirebilir.
• Manganez (Mn): Manganez, deoksidan görevi görür ve sertleşebilirliği artırır. Ferrit içinde çözünerek çeliği güçlendirir ve toklaştırır, karbürleri stabilize eder. 

H13 çeliğinde temperleme sıcaklığına bağlı sertlik değişimi²

* Tüm numuneler 1025 °C'den (1875 °F) hava ile soğutulmuş ve bu sıcaklıkta 2 saat temperlenmiştir. AQ, söndürülmüş halde. Lütfen bkz. H13 çelik ısıl işlemi.

H13 Takım Çeliğinin Uygulamaları

• Sıcak İş Takımları:
  • Pres döküm kalıpları (alüminyum, magnezyum, çinko, beyaz metal).
  • Dövme kalıpları.
  • Ekstrüzyon kalıpları, mandrel, maça, kukla blok, sap.
  • Sıcak kesme bıçakları, tutucu kalıpları, sıcak somun takımları, muhafazalar.
• Plastik Kalıplama: Enjeksiyon kalıpları, plastik kalıp boşlukları ve komponentleri.
• Soğuk İş Takımları: Ekstra tokluğun aşınma direncinden ödün verilerek istendiği uygulamalarda kullanılır, 4140 gibi yaygın alaşımlı çeliklerden daha iyi sertleştirilebilirlik ve aşınma direnci sunar. Şiddetli soğuk delme ve hurda kesme işlemlerinde kullanılabilir.
• Diğer Uygulamalar: Büzülme halkaları (örneğin, sementit karbür kalıplar için), aşınmaya dayanıklı parçalar.

1. Bringas, JE (Ed.). (2002). Karşılaştırmalı Dünya Çelik Standartları El Kitabı (2. basım, s. 434). ASTM International. ↩︎
2. ASM Uluslararası. (1991). ASM El Kitabı, Cilt 4: Isıl İşlem (s. 520). ASM International. ↩︎