H13 Çelik Teknik Genel Bakış

H13 Çelik Teknik Genel Bakış: Aradığınız H13 çeliği hakkında bilgi burada. H13 takım çeliği, hava soğutmalı sertleştirmeli sıcak iş kalıp çeliğidir. Mükemmel ısı, aşınma ve termal yorgunluk direnci nedeniyle döküm kalıpları, sıcak haddeleme ve sıcak dövme takımları gibi yüksek sıcaklık ve yüksek yük uygulamalarında yaygın olarak kullanılır. Isıl işlemden sonra, iyi kapsamlı mekanik özellikler ve yüksek temperleme direnci elde edebilir.

1. H13 çeliğinin kimyasal bileşimi

Karbon (C)	Krom (Cr)	Molibden (Mo)	Vanadyum (V)	Silisyum (Si)	Demir (Fe)	Nikel (Ni)	Bakır (Cu)	Manganez (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	Daha küçük miktarlar

2. H13 çeliğinin mekanik özelliği

H13 çeliğinin tipik oda sıcaklığında uzunlamasına mekanik özellikleri

Temperleme Sıcaklığı (°C)	Temperleme Sıcaklığı (°F)	Çekme Dayanımı (MPa)	Çekme Dayanımı (ksi)	Akma Dayanımı (MPa)	Akma Dayanımı (ksi)	4D'de uzama (%)	Alanda Azalma (%)	Charpy V-Çentik Darbe Enerjisi (J)	Charpy V-Çentik Darbe Enerjisi (ft-lbf)	Sertlik (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

Kaynak: ASM El Kitabı, Cilt 4: Isıl İşlem

3. Uygulamalar

H13 takım çeliğinin özellikleri göz önüne alındığında, uygulamaları öncelikle yüksek sıcak mukavemeti, tokluğu, aşınma direnci ve termal yorulmaya karşı direncinden yararlanılan alanlardadır.

3.1 Pres Döküm Kalıbıs: H13, döküm kalıpları üretmek için yaygın olarak kullanılır. Buna şunlar dahildir:

• • Alüminyum alaşımları.
  • Magnezyum alaşımları.
  • Çinko alaşımları.
  • Bakır alaşımları. Basınçlı dökümde hızlı ısıtma ve soğutma çevrimlerinin neden olduğu termal şok ve çatlamaya karşı direnci onu tercih edilen bir malzeme haline getirir.

3.2 Sıcak Dövme Kalıpları: Yüksek sıcaklıklarda yüksek mukavemeti ve tokluğu nedeniyle H13, makine dövme kalıpları da dahil olmak üzere sıcak dövme kalıpları için oldukça uygundur.

3.3 Sıcak Ekstrüzyon Kalıpları: H13'ün sıcak mukavemeti ve aşınma direnci, alüminyum profil kalıpları da dahil olmak üzere sıcak ekstrüzyon proseslerinde kullanıma uygun olmasını sağlar.

3.4 Sıcak Ekstrüzyon Kalıbıs: H13 sıcak ekstrüzyon uygulamalarında da kullanılabilir.

3.5 Plastik Kalıplar: Öncelikle sıcak iş çeliği olmasına rağmen, H13'ün (veya benzer çeliklerin) belirli sınıfları veya önceden sertleştirilmiş koşulları, özellikle aşağıdakiler için plastik kalıplamada kullanım alanı bulmaktadır:

• Termoplastik kalıplar.
• Termoset plastik kalıpları.
• Karmaşık boşluklu kalıplar. Dayanıklılık ve işlenebilirlik (özellikle önceden sertleştirilmiş koşullarda) bu uygulamalara fayda sağlar.

3.6 Kalıp Tabanları: H13 (veya eşdeğeri SKD61) mukavemet ve stabilitenin gerekli olduğu kalıp tabanlarında kullanılabilir.

3.7 Hassas Sıcak İş Bileşenler: H13, sahip olduğu özellikler nedeniyle, özellikle uzun süre çinko ve alüminyum alaşımlarıyla çalışan yüksek hassasiyetli sıcak iş aksesuarları ve nozullarında kullanılabilir.

3.8 Yuvarlanan Kalıplar:Rulman sektöründe H11 ve H13 haddeleme kalıplarının imalatında kullanılır ve kullanım ömürleri uzatılır.

Bu uygulamalardaki ortak nokta, bütünlüğünü korurken yüksek sıcaklıklara ve gerilimlere dayanabilen ve aşınma ve çatlamaya direnen bir malzemeye duyulan ihtiyaçtır. Daha önce tartıştığımız gibi, H13'e uygulanan özel ısıl işlem, özelliklerini bu çeşitli kullanımlara göre uyarlamada çok önemlidir.

4. H13 çelik ısıl işlemi

Lütfen belirli parametrelerin nihai uygulamaya ve bileşenlerin boyutuna bağlı olarak değişebileceğini unutmayın.

H13 ısıl işlem sürecinin genel hatları şöyledir:

• Ön ısıtma: Genellikle, H13 çeliği bir ön ısıtma aşamasından geçer. Ön ısıtma sıcaklığı 1500°F'dir (815°C). Bu, üst sıcaklıktaki ostenitleme aşaması sırasında termal şoku hafifletir. Genellikle, söz konusu çeliğe yönelik uygun ön ısıtma işlemi için üreticinin önerilerine başvurulması önerilir.
• Austenitleme (Sertleştirme): Çelik, genellikle yaklaşık 1025 °C (1875 °F) olan ostenit oluşturma bölgesindeki bir sıcaklığa kadar ısıtılır. Bu adım, çeliğin yapısını karbonun çözüldüğü ostenit yapısına dönüştürmeyi amaçlar. Bu sıcaklıkta ıslatma süresi için kural olarak 25 mm kalınlık başına 1 saattir. Bu adım, parçanın yüzey oksidasyonunu veya dekarbürizasyonunu önlemek için fırında koruyucu bir ortam bulundurulmasını gerektirir. H13 çelikler için 1010 °C'de (1850 °F) ostenitlendiğinde 3 ila 4 °C (38 ila 40 °F) çiğlenme noktasına sahip endotermik bir atmosfer kullanılması önerilir. Bir yüzeyi korumak için bir diğer yaygın uygulama, parçayı paslanmaz çelik folyoya sarmaktır.
• Söndürme: Hava ile sertleşen bir çelik olan H13, maksimum sertliğe ulaşmak için hava ile söndürmeye tabi tutulur. Hava ile söndürme, sertleştirme sonrası kalan gerilimlerin en aza indirilmesini sağlar. Ancak daha büyük bölümler için, bunları tamamen sertleştirmek için bir hava püskürtme veya hatta bir yağ söndürme gerekebilir. Malzeme çatlamaya meyilli olduğundan, su ile söndürme H13 için ideal değildir. Yağ ile söndürülmüş parçalar, banyo sıcaklığına ulaşana kadar tamamen daldırılmalı ve ardından hemen tavlama fırınına yerleştirilmelidir.
• Tavlama: H13, ikincil sertleştirme zirvesinden (yaklaşık 510°C – 950°F) daha yüksek bir sıcaklıkta tavlama ihtiyacı olan ikincil bir sertleştirme çeliğidir. Tavlama, gerilimleri gidermek ve sertlik ile tokluk arasında istenen uzlaşmaya ulaşmak için hayati önem taşır. Çift tavlama yaygın bir uygulamadır. İlk tavlama adımına bir örnek 400°F (205°C) olabilir. Her tavlama döngüsü için süre genellikle inç (25 mm) kalınlık başına 2 saattir. Elde edilen sertlik seviyesi uygulanan tavlama sıcaklığına göre değişecektir. Örneğin, 45 HRC'yi hedefleyen bir ısıl işlem, 1020°C'de sertleştirildikten sonra 610°C'de tavlamayı içerebilir.
• Gerilim Giderme: Boyutsal doğruluk hayati önem taşıyorsa, kaba işlenmiş bileşenler son sertleştirme ısıl işleminden önce gerilim giderme işlemine tabi tutulabilir. Bu, 650 ila 675 °C'ye (1200 ila 1250 °F) ısıtma, 1 saat veya daha fazla tutma ve ardından yavaşça oda sıcaklığına soğutma anlamına gelir.
• Nitrürleme (Opsiyonel): H13 parçaları daha önceden ısıl işlem görmüşse, bitmiş parçalar gerekli aşınma direncine bağlı olarak nitrürleme işlemine tabi tutulabilir. Bu işlem genellikle tavlama sıcaklığına benzer sıcaklıklarda gerçekleştirilir ve bu nedenle nitrürleme bazen çift temperleme işleminde ikinci temperleme işlevi görebilir. Örneğin, 510 °C'de (950 °F) 10 ila 12 saat gaz nitrürleme, 0,10 ila 0,13 mm (0,004 ila 0,005 inç) kasa derinliği üretecektir.

5. H13 eşdeğerleri

• Japon Standardı (JIS): SKD61 (bazen X40CrMoV5-1 olarak listelenir)
• Alman Standardı (DIN): 1.2344, X40CrMoV5-1, GS344ESR
• Avrupa Standardı (EN): X40CrMoV5-1 (1.2344)
• Uluslararası Standart (ISO): X40CrMoV5-1
• Çin Standardı (GB/YB): 4Cr5MoSiV1
• İsveç Standardı (ASSAB): 8407, 8402
• Avusturya Standardı (BOHLER): W302, W321
• Amerikan Standardı (AISI/SAE/ASTM/UNS): H13, UNS T20813

6. H11 ve H13 çeliklerinin karşılaştırılması

H11 ve H13 Çelik Arasındaki Temel Farklar:

• Vanadyum İçeriği: H13 genellikle H11'den (yaklaşık 0,3-0,5%) daha yüksek vanadyum içeriğine sahiptir (yaklaşık 1%).
• Sıcak Sertlik ve Tavlama Direnci: H13'teki daha yüksek vanadyum içeriği genellikle daha iyi sıcak sertliğe ve biraz daha iyi tavlama direncine yol açar.
• Tokluk: H11'in genellikle H13'ten biraz daha yüksek tokluğa sahip olduğu düşünülür. Bazı kaynaklar, H13'teki artan vanadyumun, özellikle söndürme gevrekliği sırasında tokluğu biraz azaltabileceğini öne sürmektedir.
• Aşınma Direnci: Sert vanadyum karbürlerin daha fazla dağılması nedeniyle H13 genellikle H11'den daha yüksek aşınma direnci sunar.
• Uygulamalar (Nüanslar): Her ikisi de benzer uygulamalar için kullanılsa da, H13 daha yüksek çalışma sıcaklıkları yaşayan veya daha fazla aşınma direnci gerektiren kalıplar için tercih edilebilirken, maksimum tokluğun kritik olduğu durumlarda H11 seçilebilir. H13 ayrıca, özellikle ESR rafine edilmiş sınıflar olmak üzere yüksek cila gerektiren plastik kalıplar için de oldukça popülerdir.

Özetle, daha iyi sıcak sertlik, temperleme direnci ve aşınma direnci birincil endişeler olduğunda H13'ü seçin. Uygulama için biraz daha yüksek tokluğun daha kritik olduğu durumlarda H11'i seçin.