Tahmini okuma süresi: 6 dakika
Önemli Çıkarımlar
- H13 ve P20 iki farklı çelik türüdür: H13 sıcak iş takım çeliğidir ve P20 plastik kalıp çeliğidir.
- H13 üstün termal stabilite ve aşınma direnci sunarken, P20 önceden sertleştirilmiş kullanım kolaylığı ve daha kolay işlenebilirlik özellikleri sunar.
- Kimyasal bileşimi önemli ölçüde farklılık gösterir; H13, P20 ile karşılaştırıldığında daha fazla krom, molibden ve vanadyum içerir.
- H13, performansı artırmak için karmaşık bir ısıl işlem gerektirir; P20 genellikle hemen işlenebilmek üzere önceden sertleştirilmiş olarak tedarik edilir.
- Yüksek sıcaklık uygulamaları ve dayanıklılık için H13'ü seçin; uygun maliyetli, işlenebilir kalıp üretimi için P20'yi seçin.
İçindekiler
H13 ve P20, takım ve kalıp imalatında yaygın olarak kullanılan iki çelik türüdür, ancak aralarında önemli farklılıklar vardır. H13 bir sıcak iş takım çeliği iken, P20 bir plastik kalıp çeliğidir. Her ikisi de takım endüstrisinde yaygın olarak kullanılsa da, temel kimyasal bileşimleri, termal özellikleri ve optimum uygulama ortamları açısından belirgin farklılıklar gösterirler. Bu nedenle, malzeme seçimi, kalıp performansını, hizmet ömrünü ve maliyet etkinliğini doğrudan etkilediğinden, uygulamaya özel olarak belirlenmelidir.
Temel Kimlik ve Sınıflandırma
H13 takım çeliği, olarak bilinen sıcak iş takım çeliği, yüksek sıcaklıklar ve ağır yükler altında tekrarlanan çalışma gerektiren uygulamalar için özel olarak tasarlanmış, 5% krom (Cr) içeren yüksek alaşımlı bir çeliktir. Uygun ısıl işlemin ardından H13, 2070 MPa'yı (veya 300 ksi) aşan çekme dayanımlarına ulaşabilir. Pres döküm kalıpları, sıcak dövme ve sıcak ekstrüzyon gibi uygulamalar için son derece uygundur. H13, DIN 1.2344 veya UNS T20813 gibi diğer uluslararası tanımlamalarla da bilinir.
P20 çelik Düşük karbonlu bir kalıp çeliği olup, özellikle plastik kalıplar için kalıp imalatında uzman bir malzeme görevi görür. P20'nin temel özelliklerinden biri, genellikle fabrikada ön işleme tabi tutulup "önceden sertleştirilmiş" halde teslim edilmesi ve genellikle 28 ila 40 HRC arasında değişen belirli bir sertlik seviyesine sahip olmasıdır. En yaygın sertlik değeri 32 HRC'dir. Bu malzemeyi alan kalıp üreticileri, ısıl işlem aşamasını atlayıp doğrudan işleme aşamasına geçebilirler ve bu da önemli bir kolaylık sağlar. P20 ve eşdeğeri DIN 1.2311 sınıfı, plastik enjeksiyon kalıplarının üretiminde yaygın olarak kullanılır ve bazen çinko döküm kalıplarında da kullanılır.
Kimyasal Bileşim Karşılaştırması
H13, P20 ile karşılaştırıldığında kimyasal bileşiminde önemli farklılıklar göstermekte olup, daha yüksek seviyelerde krom (Cr), molibden (Mo) ve vanadyum (V) içermektedir.
| Alaşım Elementi | H13 (Tipik Aralık, wt%) | P20 (Tipik Aralık, wt%) | Rol ve Etki |
| Karbon (C) | 0,32% ila 0,45% | 0,28% ila 0,40% | Temel sertlik ve mukavemet kabiliyeti. |
| Krom (Cr) | 4.75% ila 5.50% | 1.40% ila 2.00% | Sertleşebilirlik ve temperleme direnci sağlayan birincil alaşım elementi. |
| Molibden (Mo) | 1.10% ila 1.75% | 0,30% ila 0,55% | İkincil sertleşmeye ve ısı dayanımına katkıda bulunur. |
| Vanadyum (V) | 0,80% ila 1,20% | Tipik olarak yok/düşük | Temel farklılaştırıcı: Daha yüksek V içeriği, aşınma direncini artıran sert vanadyum karbürlerin oluşmasına yol açar. |
Isıl İşlem Gereksinimleri ve Mikro Yapı
P20'nin en önemli özelliği, genellikle fabrikadan çıktığında 30 ila 40 HRC sertliğe sahip olacak şekilde önceden sertleştirilmiş halde tedarik edilmesidir. P20 malzeme alan kalıp üreticileri genellikle ek yüksek sıcaklıkta ısıl işleme ihtiyaç duymaz ve doğrudan işleme aşamasına geçebilirler. Bu, üretim sürecini önemli ölçüde kolaylaştırır. En önemlisi, son ısıl işlem sırasında oluşabilecek olası bozulma ve boyut değişimlerini önleyerek hassas kalıp üretimi için oldukça uygundur. Elbette, P20 gerektiğinde işleme sonrasında da sertleştirilebilir. Örneğin, plastik kalıplarda kullanıldığında, bazen 65 HRC'ye kadar yüzey sertliğine ulaşmak için karbürizasyona tabi tutulur. Ancak, yüksek sıcaklıkta temperleme sırasında yumuşamaya karşı direnci nispeten düşüktür.
H13'ün ısıl işlemi çok daha karmaşıktır, ancak olağanüstü yüksek sıcaklık performansına ulaşmak için olmazsa olmazdır. H13, derin sertleşebilirliğe sahip hava ile sertleşen bir çeliktir. Büyük kesitli kalıplar bile hava soğutması kullanılarak söndürülebilir ve bu, söndürme sonrası oluşan kalıntı gerilimleri en aza indirmeye yardımcı olur. Optimum tokluk ve takım ömrüne ulaşmak için H13, birden fazla tavlama döngüsünden geçer. Tipik bir işlem, 1020°C'de (1800°F) söndürme ve ardından 610°C'de (1130°F) iki tavlama döngüsünü içerir. Bu yüksek sıcaklıktaki tavlama, gerilimleri tamamen giderir ve mikro yapısal özelliklerini stabilize ederek onu yüksek sıcaklık uygulamaları için oldukça uygun hale getirir.
H13 çeliği, ısıl işlem sırasında dekarbürizasyona karşı hassastır. Örneğin, 1040-1065°C'de normalizasyon sırasında, H13 yüzeyinde şiddetli dekarbürizasyon meydana gelir ve bu da onu çatlamaya karşı oldukça hassas hale getirir. Bu nedenle, H13 üzerinde tavlama ve söndürme gibi ısıl işlemler uygulanırken, dekarbürizasyonu önlemek için vakum fırınları, inert atmosfer fırınları veya nötr tuz banyolu fırınlar gibi koruyucu bir atmosfer altında gerçekleştirilmelidir.
Performans ve Uygulama Karşılaştırması
Farklı ısıl işlem durumları ve bileşimleri çok farklı performans özelliklerine yol açar:
| Mülkiyet | H13 (Isıl İşlem Görmüş, Yüksek Sertlik) | P20 (Önceden Sertleştirilmiş, Orta Sertlik) | İç yüzü |
| Tipik Sertlik | 45–54 HRC | 28–40 HRC | H13 daha yüksek güç seviyelerinde çalışır. |
| Isıl Direnç | Yüksek kırmızı sertlik; yüksek sıcaklıklarda (yaklaşık 650°C veya daha yüksek) dayanıklılığını korur | Yumuşamaya karşı düşük ila orta direnç | H13 gerçek sıcak iş uygulamaları için üstündür. |
| Aşınma Direnci | V-karbürler nedeniyle İyi/Yüksek | Düşük ila orta. Karbürleme yoluyla önemli ölçüde iyileştirilebilir | H13, yüksek aşınma direncine sahiptir; P20 ise aşındırıcı uygulamalar için yüzey işlemine dayanır. |
| İşlenebilirlik | P20'nin işlenmesi, özellikle önceden sertleştirilmiş durumda, genellikle daha kolaydır. | Mükemmel/Çok İyi (genellikle en kolay işlenen kalıp çeliği olarak kabul edilir) | P20'nin işlenmesi, özellikle önceden sertleştirilmiş durumda, genellikle daha kolaydır. |
| Cilalanabilirlik | Mükemmel, özellikle ESR ile rafine edildiğinde (ayna yüzeyleri/otomotiv camları için kullanılır) | Mükemmel cilalanabilirlik, ancak kritik yüzeyler için özel P20 çeşitleri tercih edilebilir | Her ikisi de kalıp uygulamaları için yüksek cilalanabilirlik sunar. |
Seçim Kriterlerinin Özeti
Basitçe söylemek gerekirse, H13 ile P20 arasında seçim yapmak öncelikle çalışma sıcaklığına ve üretim önceliklerine bağlıdır.
H13, olağanüstü termal kararlılığa, ikincil sertleştirme özelliklerine ve yüksek aşınma direncine sahiptir. Uygulamanız aşağıdaki koşulları karşılıyorsa, H13 daha uygun bir seçimdir: yüksek çalışma sıcaklıkları, tekrarlanan termal döngüler ve kalıp çekirdeğinde yüksek mukavemet gereksinimleri.
Önceden sertleştirilmiş malzemeler kullanırken olağanüstü işlenebilirlik ve minimum işleme sonrası deformasyona öncelik veriyorsanız, P20 en uygun maliyetli çözümü sunar. P20, öncelikle çinko alaşımları gibi düşük erime noktalı alaşımların plastik enjeksiyon kalıpları veya döküm kalıplarında kullanılır.
