Tính chất và ứng dụng của thép công cụ gia công nóng H10

Thép công cụ H10 là vật liệu chuyên dụng được thiết kế cho môi trường làm việc nóng đầy thách thức. Với kinh nghiệm sâu rộng về thép công cụ, chúng tôi cung cấp thông tin này để giúp bạn xác định xem H10 có phù hợp với nhu cầu của bạn không.

1. Thành phần hóa học của thép công cụ H10

Hiệu suất của H10 được quy cho thành phần hóa học được kiểm soát cẩn thận của nó. Tỷ lệ phần trăm trọng lượng điển hình là:

• Cacbon (C): 0.35-0.45%
• Mangan (Mn): 0.20-0.70%
• Silic (Si): 0.80-1.25%
• Crom (Cr): 3.00-3.75%
• Molypden (Mo): 2.00-3.00%
• Vanadi (V): 0.25-0.75%
• Phốt pho (P): 0,030% tối đa
• Lưu huỳnh (S): 0,030% tối đa
• Niken + Đồng (Ni+Cu): 0,75% tối đa

2. Tính chất của thép công cụ H10

Thép H10 mang lại sự kết hợp các đặc tính cần thiết cho dụng cụ gia công nóng:

• Khả năng chịu nhiệt: Khả năng chống mềm tuyệt vời ở nhiệt độ cao, rất quan trọng để duy trì tính toàn vẹn của dụng cụ trong quá trình vận hành.
• Độ cứng nóng: Giữ nguyên độ cứng cao ngay cả ở nhiệt độ vận hành cao. Độ cứng làm việc thông thường là 45–50 HRC, với độ cứng khi tôi đạt 56-59 HRC.
• Độ bền: Độ dẻo dai tốt ở độ cứng làm việc bình thường, do hàm lượng carbon và hợp kim thấp hơn so với một số loại khác.
• Khả năng chống mỏi nhiệt: Chịu được các chu kỳ làm nóng và làm mát lặp đi lặp lại.
• Khả năng chống mài mòn: Khả năng chống mài mòn tốt, đặc biệt là chống mài mòn ở nhiệt độ cao, được tăng cường nhờ hàm lượng vanadi.
• Độ dẫn nhiệt: Có độ dẫn nhiệt tương đối cao (khoảng 32 W/m·K) do có hàm lượng crom ~3%, so với ~26 W/m·K đối với thép crom 5% như H11/H13. Điều này hỗ trợ tản nhiệt.
• Độ cứng: Độ cứng cao cho phép làm mát bằng không khí (làm nguội bằng không khí) để đạt được độ cứng hoàn toàn, ngay cả ở các mặt cắt lớn.

3. Xử lý nhiệt thép công cụ H10

Thích hợp xử lý nhiệt là cần thiết để tối ưu hóa hiệu suất của H10. Quá trình này kiểm soát cấu trúc vi mô của thép để đạt được các đặc tính cơ học mong muốn.

3.1 Ủ

Ủ làm mềm thép, giảm ứng suất và chuẩn bị cấu trúc vi mô để cứng lại.

1. Sưởi ấm: Đun nóng thép đến nhiệt độ 845–900°C (1550–1650°F).
2. Ngâm: Đảm bảo nhiệt độ đồng đều trên toàn bộ vật liệu.
3. Làm mát: Làm mát chậm ở tốc độ được kiểm soát là 22°C/h (40°F/h).
4. Kết quả: Mục tiêu độ cứng ủ là 192–229 HB.
5. Sự bảo vệ: Nhờ có chứa Molypden, H10 được bảo vệ khỏi quá trình khử cacbon trong quá trình ủ.

3.2 Làm cứng

Quá trình tôi luyện bao gồm việc biến đổi cấu trúc của thép để đạt được độ cứng cao.

1. Làm nóng trước: Làm nóng đều ở nhiệt độ 815°C (1500°F).
2. Austenit hóa: Làm nóng nhanh đến nhiệt độ đông cứng trong khoảng 1010–1040°C (1850–1900°F).
3. Ngâm: Giữ ở nhiệt độ austenit hóa trong 15 đến 40 phút để cho phép chuyển pha và hòa tan cacbua.
4. Làm nguội: Làm nguội bằng không khí (A) là phương pháp được khuyến nghị. Làm cứng bằng không khí cho phép làm cứng xuyên suốt, ngay cả ở các phần lớn hơn. Làm nguội bằng không khí nhanh chóng biến đổi austenit thành thép martensitic cứng.
5. Kết quả: Độ cứng điển hình sau khi tôi là 56–59 HRC.

3.3 Làm nguội

Làm nguội rất quan trọng sau khi tôi để cải thiện độ dẻo dai và độ ổn định.

1. Quá trình: Làm nóng lại thép đã tôi đến nhiệt độ cụ thể dưới phạm vi biến đổi, giữ nguyên và sau đó làm nguội.
2. Mục đích: Giảm ứng suất bên trong, tăng cường độ dẻo dai và độ dai, ổn định cấu trúc vi mô để phù hợp với điều kiện sử dụng.
3. Nhiệt độ: Thép gia công nóng, chẳng hạn như H10, cần được tôi luyện ở nhiệt độ cao để đảm bảo độ ổn định trong quá trình vận hành ở nhiệt độ cao. H10 thể hiện khả năng chống làm mềm vượt trội ở nhiệt độ trên 540°C (1000°F) so với H11, duy trì hiệu quả các đặc tính ở nhiệt độ sử dụng.

4. Ứng dụng thép công cụ H10

Đặc tính của H10 làm cho nó phù hợp với nhiều ứng dụng gia công nóng đòi hỏi khắt khe:

• Đúc khuôn: Khuôn đúc kim loại nhẹ và đồng, đặc biệt là các bộ phận chịu ứng suất nhiệt cao.
• Rèn: Khuôn ép rèn có tiếp xúc kéo dài sẽ tạo ra nhiệt lượng đáng kể.
• Phun ra: Trục cho quá trình đùn nóng.
• Công việc nóng chung: Dụng cụ đòi hỏi khả năng chịu nhiệt tốt và khả năng chống làm mềm ở nhiệt độ cao.

So với các loại như H14/H19, H10 có độ dẻo tốt hơn. Trong khi hàm lượng crom thấp hơn làm giảm nhẹ khả năng tôi luyện so với H11 Và Thép dụng cụ H13, hàm lượng molypden cao bù đắp phần lớn. Độ dẫn nhiệt cao hơn của nó vẫn là một lợi thế quan trọng trong một số ứng dụng nhất định.