Tổng quan kỹ thuật thép H13

Tổng quan kỹ thuật thép H13: Sau đây là thông tin về thép H13 mà bạn đang tìm kiếm. Thép công cụ H13 là thép khuôn làm việc nóng tôi luyện bằng không khí. Nó được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng chịu nhiệt độ cao và tải trọng lớn như khuôn đúc khuôn, cán nóng và dụng cụ rèn nóng do khả năng chịu nhiệt, mài mòn và mỏi nhiệt tuyệt vời. Sau khi xử lý nhiệt, nó có thể đạt được các tính chất cơ học toàn diện tốt và khả năng chịu nhiệt cao.

1. Thành phần hóa học của thép H13

Cacbon (C)	Crom (Cr)	Molipđen (Mo)	Vanadi (V)	Silic (Si)	Sắt (Fe)	Niken (Ni)	Đồng (Cu)	Mangan (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	Số lượng nhỏ hơn

2. Tính chất cơ học của thép H13

Tính chất cơ học dọc theo nhiệt độ phòng điển hình của thép H13

Nhiệt độ tôi luyện (°C)	Nhiệt độ tôi luyện (°F)	Độ bền kéo (MPa)	Độ bền kéo (ksi)	Giới hạn chảy (MPa)	Giới hạn chảy (ksi)	Độ giãn dài trong 4D (%)	Giảm Diện Tích (%)	Năng lượng tác động Charpy V-Notch (J)	Năng lượng tác động Charpy V-Notch (ft-lbf)	Độ cứng (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

Nguồn: ASM Sổ tay, Tập 4: Xử lý nhiệt

3. Ứng dụng

Dựa trên các đặc tính của thép công cụ H13, ứng dụng của nó chủ yếu nằm ở những lĩnh vực tận dụng được độ bền nóng cao, độ dẻo dai, khả năng chống mài mòn và khả năng chống mỏi nhiệt.

3.1 Khuôn đúc khuôns: H13 được sử dụng rộng rãi để sản xuất khuôn đúc khuôn. Bao gồm khuôn cho:

• • Hợp kim nhôm.
  • Hợp kim magie.
  • Hợp kim kẽm.
  • Hợp kim đồng. Khả năng chống sốc nhiệt và nứt do chu kỳ gia nhiệt và làm nguội nhanh trong quá trình đúc khuôn khiến nó trở thành vật liệu được ưa chuộng.

3.2 Khuôn rèn nóng:Do có độ bền và độ dẻo dai cao ở nhiệt độ cao, H13 rất phù hợp cho khuôn rèn nóng, bao gồm cả khuôn rèn máy.

3.3 Khuôn đùn nóng: Độ bền nóng và khả năng chống mài mòn của H13 làm cho nó phù hợp với các quy trình đùn nóng, bao gồm cả khuôn cho các cấu hình nhôm.

3.4 Khuôn đùn ấms: H13 cũng có thể được sử dụng cho các ứng dụng đùn ấm.

3.5 Khuôn Nhựa:Mặc dù chủ yếu là thép gia công nóng, một số loại thép hoặc thép đã tôi cứng trước của H13 (hoặc các loại thép tương tự) được sử dụng trong đúc nhựa, đặc biệt là đối với:

• Khuôn nhiệt dẻo.
• Khuôn nhựa nhiệt rắn.
• Khuôn khoang phức hợp. Độ bền và khả năng gia công (đặc biệt là trong điều kiện đã tôi cứng trước) mang lại lợi ích cho các ứng dụng này.

3.6 Đế khuôn:H13 (hoặc SKD61 tương đương) có thể được sử dụng cho đế khuôn khi cần độ bền và độ ổn định.

3.7 Gia công nóng chính xác Linh kiện: Nhờ các đặc tính của mình, H13 có thể được sử dụng cho các phụ kiện và vòi phun gia công nóng có độ chính xác cao, đặc biệt là những phụ kiện làm việc với hợp kim kẽm và nhôm trong thời gian dài.

3.8 Khuôn lăn:Trong ngành công nghiệp vòng bi, H11 và H13 được sử dụng để sản xuất khuôn lăn, giúp cải thiện tuổi thọ.

Điểm chung giữa các ứng dụng này là nhu cầu về một vật liệu có thể chịu được nhiệt độ và ứng suất cao trong khi vẫn duy trì được tính toàn vẹn và chống mài mòn và nứt. Như chúng ta đã thảo luận trước đây, phương pháp xử lý nhiệt cụ thể áp dụng cho H13 là rất quan trọng trong việc điều chỉnh các đặc tính của nó cho những mục đích sử dụng đa dạng này.

4. Xử lý nhiệt thép H13

Xin lưu ý rằng các thông số cụ thể có thể thay đổi tùy theo ứng dụng cuối cùng và kích thước của các thành phần.

Sau đây là phác thảo chung về quy trình xử lý nhiệt H13:

• Làm nóng trước: Thông thường, thép H13 trải qua giai đoạn làm nóng trước. Nhiệt độ làm nóng trước là 1500°F (815°C). Điều này làm giảm sốc nhiệt trong giai đoạn austenit hóa ở nhiệt độ cao. Nói chung, nên tham khảo khuyến nghị của nhà sản xuất về quy trình làm nóng trước phù hợp cho từng loại thép cụ thể.
• Austenit hóa (Làm cứng): Thép được nung đến nhiệt độ trong vùng hình thành austenit, thường là khoảng 1875°F (1025°C). Bước này nhằm mục đích thay đổi cấu trúc của thép thành cấu trúc của austenit, tại đó cacbon được hòa tan. Nguyên tắc chung cho thời gian ngâm ở nhiệt độ này là 1 giờ cho mỗi inch (25 mm) độ dày. Bước này yêu cầu phải duy trì môi trường bảo vệ trong lò để tránh quá trình oxy hóa bề mặt hoặc khử cacbon của chi tiết. Đối với thép H13, nên sử dụng môi trường thu nhiệt với điểm sương từ 3 đến 4 °C (38 đến 40 °F) khi austenit hóa ở 1010 °C (1850 °F). Một biện pháp phổ biến khác để bảo vệ bề mặt là bọc chi tiết bằng lá thép không gỉ.
• Làm nguội: H13, một loại thép tôi bằng không khí, được làm nguội bằng không khí để đạt được độ cứng tối đa. Làm nguội bằng không khí đảm bảo rằng ứng suất dư được giảm thiểu sau khi làm nguội. Nhưng đối với các phần lớn hơn, có thể cần thổi khí hoặc thậm chí là làm nguội bằng dầu để làm cứng hoàn toàn. Làm nguội bằng nước không lý tưởng cho H13 vì vật liệu dễ bị nứt. Các bộ phận đã làm nguội bằng dầu phải được ngâm hoàn toàn cho đến khi đạt đến nhiệt độ của bồn, sau đó đặt ngay vào lò tôi.
• Tôi luyện: H13 là thép tôi luyện thứ cấp, với nhu cầu tôi luyện ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ đỉnh tôi luyện thứ cấp (khoảng 510°C – 950°F). Tôi luyện là điều cần thiết để giải phóng ứng suất và đạt được sự thỏa hiệp mong muốn giữa độ cứng và độ dẻo dai. Tôi luyện kép là một phương pháp phổ biến. Một ví dụ về bước tôi luyện ban đầu là 400°F (205°C). Thời gian cho mỗi chu kỳ tôi luyện thường là 2 giờ cho mỗi inch (25 mm) độ dày. Mức độ cứng thu được sẽ thay đổi tùy theo nhiệt độ tôi luyện được áp dụng. Ví dụ, xử lý nhiệt hướng tới 45 HRC có thể bao gồm tôi luyện ở 610 °C sau khi tôi luyện ở 1020 °
• Giảm ứng suất: Nếu độ chính xác về kích thước là cực kỳ quan trọng, các thành phần gia công thô có thể được xử lý bằng phương pháp giảm ứng suất trước khi xử lý nhiệt tôi cứng lần cuối. Điều này có nghĩa là nung nóng đến 650 đến 675 °C (1200 đến 1250 °F), giữ trong 1 giờ hoặc lâu hơn, sau đó làm nguội từ từ đến nhiệt độ phòng.
• Thấm nitơ (Tùy chọn): Nếu các bộ phận H13 đã được xử lý nhiệt, các bộ phận hoàn thiện có thể trải qua quá trình thấm nitơ, tùy thuộc vào khả năng chống mài mòn cần thiết. Quá trình này thường được thực hiện ở nhiệt độ tương tự như nhiệt độ tôi, và do đó, thấm nitơ đôi khi có thể đóng vai trò là quá trình tôi thứ hai trong quá trình xử lý tôi kép. Ví dụ, thấm nitơ bằng khí ở 510 °C (950 °F) trong 10 đến 12 giờ sẽ tạo ra độ sâu vỏ từ 0,10 đến 0,13 mm (0,004 đến 0,005 in.).

5. Tương đương H13

• Tiêu chuẩn Nhật Bản (JIS): SKD61 (đôi khi được liệt kê là X40CrMoV5-1)
• Tiêu chuẩn Đức (DIN): 1.2344, X40CrMoV5-1, GS344ESR
• Tiêu chuẩn Châu Âu (EN): X40CrMoV5-1 (1.2344)
• Tiêu chuẩn quốc tế (ISO): X40CrMoV5-1
• Tiêu chuẩn Trung Quốc (GB/YB): 4Cr5MoSiV1
• Tiêu chuẩn Thụy Điển (ASSAB): 8407, 8402
• Tiêu chuẩn Áo (BOHLER): W302, W321
• Tiêu chuẩn Mỹ (AISI/SAE/ASTM/UNS): H13, UNS T20813

6. So sánh thép H11 và H13

Sự khác biệt chính giữa thép H11 và H13:

• Hàm lượng Vanadi: H13 thường có hàm lượng vanadi cao hơn (khoảng 1%) so với H11 (khoảng 0,3-0,5%).
• Độ cứng nóng và khả năng chống tôi luyện: Hàm lượng vanadi cao hơn trong H13 thường dẫn đến độ cứng nóng tốt hơn và khả năng chống tôi luyện được cải thiện đôi chút.
• Độ dẻo dai: H11 thường được coi là có độ dẻo dai cao hơn một chút so với H13. Một số nguồn cho rằng lượng vanadi tăng lên trong H13 có thể làm giảm nhẹ độ dẻo dai, đặc biệt là trong quá trình giòn khi tôi.
• Khả năng chống mài mòn: Do sự phân tán lớn hơn của các cacbua vanadi cứng, H13 thường có khả năng chống mài mòn cao hơn H11.
• Ứng dụng (Sắc thái): Mặc dù cả hai đều được sử dụng cho các ứng dụng tương tự, H13 có thể được ưu tiên cho các khuôn chịu nhiệt độ vận hành cao hơn hoặc yêu cầu khả năng chống mài mòn cao hơn, trong khi H11 có thể được chọn khi độ bền tối đa là quan trọng. H13 cũng rất phổ biến cho các khuôn nhựa yêu cầu độ bóng cao, đặc biệt là các loại tinh chế ESR.

Tóm lại, hãy chọn H13 khi độ cứng nóng, khả năng chịu nhiệt và khả năng chống mài mòn tốt hơn là những mối quan tâm chính. Chọn H11 khi độ dẻo dai cao hơn một chút là quan trọng hơn đối với ứng dụng.