H13 أداة الصلب: ملكيات, التطبيقات, دليل التصنيع

H13 Tool Steel عبارة عن فولاذ يعمل على نطاق واسع باستخدامه على نطاق واسع صلابة حارة, صلابة متوازنة, ومقاومة ارتداء موثوقة. مصممة التكوين الكيميائي- كميات دقيقة من الكروم, الموليبدينوم, والفاناديوم - يتيح لها الاحتفاظ بالصلابة في درجات حرارة مرتفعة (ما يصل إلى 550 درجة مئوية) أثناء مقاومة التعب الحراري, مما يجعلها خيارًا أفضل لتوفي التزوير الساخن, أدوات البثق, ومكونات صب البلاستيك عالية درجة الحرارة. في هذا الدليل, سنقوم بتفكيك سماتها الرئيسية, استخدامات العالم الحقيقي, عمليات التصنيع, وكيف تقارن بالمواد الأخرى, مساعدتك في اختيارها للمشاريع التي تتطلب المتانة في دورات عالية الحرارة المتكررة.

1. خصائص المواد الرئيسية من الصلب H13

يتم تعريف أداء H13 Tool Steel من خلال معايرته بعناية التكوين الكيميائي, الذي يشكل قويًا الخصائص الميكانيكية, ثابت الخصائص الفيزيائية, وخصائص درجات الحرارة العالية البارزة.

التكوين الكيميائي

تم تحسين صيغة H13 لتطبيقات العمل الساخن, مع نطاقات ثابتة للعناصر الرئيسية:

• محتوى الكربون: 0.30-0.45% (يوازن القوة والصلابة - عالية بما يكفي لمقاومة التآكل, منخفض بما يكفي لتجنب الهشاشة أثناء التدفئة/التبريد المتكررة)
• محتوى الكروم: 4.75-5.50% (يشكل كربيدات مقاومة للحرارة ل مقاومة تآكل ممتازة ويعزز الصلابة, حاسم للمعالجة الموحدة للحرارة)
• محتوى المنغنيز: 0.20-0.60% (يعزز الصلابة دون خلق كربيدات خشنة تضعف الفولاذ تحت درجات حرارة عالية)
• محتوى السيليكون: 0.15-0.35% (المساعدات في إزالة الأكسدة أثناء التصنيع وتحسين الاستقرار في درجات الحرارة العالية, تقليل التشويه الحراري)
• محتوى الموليبدينوم: 1.10-1.75% (يعزز صلابة حارة ويقاوم التعب الحراري - مفتاح الأدوات المعرضة لدورات التدفئة/التبريد المتكررة)
• محتوى الفاناديوم: 0.80-1.10% (صقل حجم الحبوب, يحسن المتانة, ويشكل كربيد الفاناديوم الصلب الذي يعزز مقاومة التآكل في درجات حرارة عالية)
• محتوى الفوسفور: ≤0.03 ٪ (تسيطر عليها بدقة لمنع هشاشة البرد, خاصة في الأدوات المستخدمة في تخزين درجات الحرارة المنخفضة بعد التدخين)
• محتوى الكبريت: ≤0.03 ٪ (منخفض للغاية للحفاظ على المتانة وتجنب التكسير أثناء التشكيل الساخن أو الآلات)

الخصائص الفيزيائية

H13 Tool Steel لديه خصائص مادية متسقة تبسيط التصميم للتطبيقات ذات درجة الحرارة العالية:

الخصائص الميكانيكية

بعد المعالجة الحرارية القياسية (الصلب + التبريد + تقع), يوفر H13 أداءً موثوقاً بتطبيقات العمل البارد الساخنة والمتوسطة:

• قوة الشد: ~ 1800-2000 ميجا باسكال (على قدم المساواة مع فولاذ العمل الساخن عالي الأداء, مناسبة لتوفيات التزوير الساخنة عالية التحميل)
• قوة العائد: ~ 1400-1600 ميجا باسكال (يضمن أدوات مقاومة التشوه الدائم تحت أحمال العمل الساخنة الثقيلة, مثل تزوير الضغط)
• استطالة: ~ 10-15 ٪ (في 50 MM-ليونة عالية لصلب العمل الساخن, السماح بتشكيل طفيف للموت دون تكسير)
• صلابة (مقياس روكويل ج): 58-62 HRC (بعد المعالجة الحرارية - يمكن ضبطها 52-56 HRC لتحقيق أقصى قدر من الصلابة في الأدوات الساخنة عالية التأثير)
• قوة التعب: ~ 700-800 ميجا باسكال (في 10 ⁷ دورات-خالص إلى فولاذ العمل البارد مثل D2, مثالي للأدوات تحت التدفئة/التبريد المتكررة)
• تأثير المتانة: معتدلة إلى عالية (~ 45-55 j/cm² في درجة حرارة الغرفة)-من أعلى من معظم الفولاذ الساخن, تقليل خطر تكسير التعب الحراري

خصائص حرجة أخرى

• مقاومة تآكل ممتازة: كروم الكروم والفاناديوم يقاوم التآكل حتى عند 500 درجة مئوية, مما يجعلها مثالية للتزوير الساخن للصلب أو الألومنيوم.
• صلابة جيدة: متوازنة مع القوة, لذلك يمكن أن يقاوم التأثير من تزوير المطارق أو ضغط البثق دون تكسير.
• صلابة حارة عالية: يحتفظ ~ 48 HRC عند 550 درجة مئوية (أعلى بكثير من فولاذ العمل البارد مثل A2)- حرجة للحفاظ على شكل الموت أثناء العمل الساخن.
• القابلية للآلات: جيد (قبل المعالجة الحرارية)–Annealed H13 (صلابة ~ 220-250 برينيل) من السهل الجهاز مع أدوات الكربيد; تجنب الآلات بعد التصلب (58-62 HRC).
• قابلية اللحام: عاد; التسخين (300-400درجة مئوية) ويحتاج إلى تعهد ما بعد الدفعة لاستعادة المتانة ومنع الهشاشة.

2. تطبيقات العالم الحقيقي لـ H13 Tool Steel

مزيج H13 من صلابة حارة عالية, مقاومة تآكل ممتازة, والصلابة تجعلها مثالية للتطبيقات الساخنة والتطبيقات ذات درجة الحرارة العالية عبر الصناعات. فيما يلي استخداماتها الأكثر شيوعًا:

أدوات العمل الساخنة

• يموت التزوير الساخن: يموت لتزوير قطع غيار السيارات (على سبيل المثال, العمود المرفقي, ربط قضبان) استخدم H13 -صلابة حارة يحتفظ الشكل خلال 500-550 درجة مئوية, ويقاوم الصلابة تأثير من تزوير المطارق.
• يموت البثق الساخن: يموت من أجل بثق ملامح الألومنيوم (على سبيل المثال, إطارات النوافذ, أحواض الحرارة) استخدم H13 - مقاومة مقاومة الألب, ومقاومة التعب الحرارية تمتد على الحياة.
• أدوات الختم الساخنة: أدوات لختم الساخنة الصلب عالي القوة (على سبيل المثال, لوحات هيكل السيارات) استخدم H13 - صلابة Retains عند 500 درجة مئوية, ضمان شكل لوحة ثابتة أكثر 80,000+ ختمات.

مثال القضية: يستخدم مصنع تزوير السيارات الفولاذ الساخن القياسي (H11) لوفاة العمود المرفقي ولكن واجه التكسير المتكرر بعد 10,000 دورات. تحولوا إلى H13, واستمر وفاة 15,000 دورات (50% أطول) مع عدم وجود تكسير - تكاليف استبدال الموت $25,000 سنويا.

أدوات القطع

• قواطع الطحن: قواطع لسبائك مقاومة الحرارة (على سبيل المثال, التيتانيوم, Inconel) استخدم H13 -صلابة حارة يحافظ على الحدة عند درجة حرارة 400-500 درجة مئوية, يتفوق على قواطع HSS القياسية.
• أدوات الدوران: أدوات المخرطة لتحويل المعادن عالية الحرارة استخدم H13-تقلل مقاومة الأدوات, تحسين كفاءة الإنتاج بواسطة 30%.
• بروكس: بروكس لتشكيل مكونات الفضاء (على سبيل المثال, شفرات التوربينات) استخدم H13 - يقاوم التقطيع, والصلابة الساخنة تحافظ على دقة أثناء تشغيل الآلات الطويلة.

أدوات تشكيل & صب البلاستيك

• اللكمات ويموت: اللكمات الساخنة لألواح معدنية سميكة (على سبيل المثال, أجزاء هيكل السيارات) استخدم H13 - قم بتعاملات مع أحمال عالية, وتتجنب مقاومة التعب الحرارية التكسير من التدفئة المتكررة.
• أدوات صب الحقن: قوالب للبلاستيك عالي الحرارة (على سبيل المثال, نايلون, نظرة خاطفة) استخدم H13 - يرتدون المقاومة من التدفق البلاستيكي ويحتفظون بالشكل عند 300 درجة مئوية لدرجات حرارة صب, ضمان جودة جزء ثابت.
• أدوات تصبغ ضربة: أدوات لتفجير الأجزاء البلاستيكية الكبيرة (على سبيل المثال, خزانات الوقود, زجاجات المياه) استخدم H13 - تقاوم الضغط, وارتداء المقاومة تحافظ على دقة العفن 100,000+ دورات.

الفضاء & صناعات السيارات

• صناعة الطيران: مكونات درجة الحرارة العالية (على سبيل المثال, يموت تزوير شفرة التوربين, دروع حرارة المحرك) استخدم H13 -صلابة حارة تعامل درجات حرارة المحرك 550 درجة مئوية, وتدعم القوة الأحمال الهيكلية.
• صناعة السيارات: مكونات عالية الأداء (على سبيل المثال, صمامات محرك السباق, مشعبات العادم) استخدم H13 - تقاوم مقاومة السخان 500 درجة مئوية+ درجات حرارة العادم, وارتداء مقاومة يقلل من تدهور المكون.

3. تقنيات التصنيع لـ H13 Tool Steel

يتطلب إنتاج أداة H13 Tool Steel الدقة للحفاظ على توازنها الكيميائي وتحسين أداء درجات الحرارة العالية. إليك العملية التفصيلية:

1. العمليات المعدنية (التحكم في التكوين)

• فرن القوس الكهربائي (EAF): الطريقة الأساسية - الصلب scrap, الكروم, الموليبدينوم, الفاناديوم, يتم ذوبان السبائك الأخرى في 1،650-1،750 درجة مئوية. مراقبة أجهزة الاستشعار التكوين الكيميائي للحفاظ على العناصر ضمن النطاقات الثابتة لـ H13 (على سبيل المثال, 4.75-5.50% الكروم و 1.10-1.75% الموليبدينوم), حاسمة في الصلابة الساخنة.
• فرن الأكسجين الأساسي (bof): للإنتاج على نطاق واسع-تم خلط الحديد المبرمج من فرن الصهر مع الصلب الخردة, ثم يتم تفجير الأكسجين لضبط محتوى الكربون. سبائك (الموليبدينوم, الفاناديوم) تتم إضافة ما بعد الانتهاء لتجنب الأكسدة.

2. عمليات المتداول

• المتداول الساخن: سبيكة المنصهرة يتم إلقاؤها في سبائك, تسخين إلى 1،100-1،200 درجة مئوية, ودحرجت في الحانات, لوحات, أو أوراق. يتدحرج الساخنة يكسر الكربيد الكبيرة ويشكل المادة في فراغات الأدوات (على سبيل المثال, تزوير كتل يموت).
• المتداول البارد: نادرًا ما يتم استخدامه-H13 في المقام الأول لأدوات العمل الساخنة السميكة; يتم استخدام المتداول البارد فقط للأوراق الرقيقة (على سبيل المثال, أدوات القطع الصغيرة) لتحسين الانتهاء من السطح.

3. المعالجة الحرارية (حاسم للأداء الساخن)

تم تصميم المعالجة الحرارية لـ H13 لزيادة صلابة وصباقة الساخنة إلى الحد الأقصى:

• الصلب: يتم تسخينها إلى 850-900 درجة مئوية وتمسك بها 2-4 ساعات, ثم تبريد ببطء (50درجة مئوية/ساعة) إلى ~ 600 درجة مئوية. يقلل من الصلابة إلى 220-250 برينيل, مما يجعلها قابلة للآلة وتخفيف الإجهاد الداخلي.
• التبريد: تسخين إلى 1،020-1،080 درجة مئوية (أوستنتيش) وعقد ل 30-60 دقائق (اعتمادا على سمك الجزء), ثم تم إخمادها بالزيت أو الهواء. تبريد النفط يصلب الفولاذ 62-64 HRC; تبريد الهواء (أبطأ) يقلل من التشويه ولكنه يقلل من الصلابة 58-60 HRC.
• تقع: إعادة تسخين إلى 500-550 درجة مئوية (لأدوات العمل الساخنة) أو 300-400 درجة مئوية (للاستخدام البارد العمل) وعقد ل 1-2 ساعات, ثم تبريد الهواء. تقارير عند 500-550 درجة مئوية أرصدة صلابة حارة والصلابة - يموت تزوير التزوير; انخفاض درجات الحرارة المتدنية يعطي أولوية القوة لأدوات القطع.
• الإجهاد تخفيف الصلب: اختياري-محمص إلى 600-650 درجة مئوية ل 1 ساعة بعد الآلات (قبل المعالجة الحرارية النهائية) لتقليل الإجهاد القطع, والتي يمكن أن تسبب التكسير أثناء التبريد.

4. التكوين والمعالجة السطحية

• تشكيل الأساليب:
• اضغط على تشكيل: يستخدم المطابع الهيدروليكية (5,000-10,000 طن) لتشكيل ألواح H13 في كتل كبيرة لتزوير - مون قبل المعالجة الحرارية, عندما يكون الفولاذ ناعم.
• الانحناء: نادرًا ما يتم استخدامه - H13 من أجل السميك, أدوات ثقيلة; تتم معظم التشكيل عن طريق الآلات أو تشكيل الضغط.
• الآلات: طواحين CNC مع أدوات كربيد تشكل H13 في تجاويف الموت أو هندسة الأدوات القطع (على سبيل المثال, طاحونة الأسنان) عندما تلدين. مطلوب سائل التبريد لمنع ارتفاع درجة الحرارة - سرعات التنقيب 10-15% أبطأ من الفولاذ المنخفض.
• طحن: بعد المعالجة الحرارية, طحن الدقة (مع عجلات الماس) صقل تجويف أو حواف الأدوات إلى التحمل الضيق (على سبيل المثال, ± 0.001 مم للبثق يموت).
• المعالجة السطحية:
• تصلب: المعالجة الحرارية النهائية (التبريد + تقع) يكفي لمعظم التطبيقات - لا يلزم تصلب السطح إضافي.
• نيترنج: للأدوات الساخنة عالية الارتداد (على سبيل المثال, يموت البثق)—خلي إلى 500-550 درجة مئوية في جو النيتروجين لتشكيل طبقة نيتريد صلبة (5-10 μM), زيادة مقاومة التآكل 30% دون الحد من الصلابة الأساسية.
• طلاء (PVD/CVD): الطلاء الرقيق مثل نيتريد الألمنيوم التيتانيوم (PVD) يتم تطبيقها على أدوات القطع - يحرز الاحتكاك ويمتد عمر الأداة بواسطة 2x, خاصة بالنسبة لتصنيع سبائك درجات الحرارة العالية.

5. ضبط الجودة (ضمان الأداء الساخن)

• اختبار الصلابة: يستخدم اختبار Rockwell C للتحقق من صلابة ما بعد التدفق (58-62 HRC) والصلابة الساخنة (≥48 HRC عند 550 درجة مئوية)-حرجة لأداء العمل الساخن.
• تحليل البنية المجهرية: يفحص السبائك تحت المجهر لتأكيد توزيع كربيد موحد (لا توجد كربيدات كبيرة تسبب التكسير الحراري) والتخفيف السليم (لا مارتينيت هش).
• التفتيش الأبعاد: يستخدم آلات قياس الإحداثي (CMM) للتحقق.
• اختبار التعب الحراري: يحاكي دورات التدفئة/التبريد المتكررة (500-550درجة مئوية لدرجة حرارة الغرفة) للتحقق من مقاومة التكسير-ضروري لأدوات العمل الساخن.
• اختبار الشد: يتحقق من قوة الشد (1800-2000 MPA) وقوة العائد (1400-1600 MPA) لتلبية مواصفات H13.

4. دراسة حالة: يموت H13 أداة الصلب في بثق الألومنيوم

استخدمت شركة بثق الألومنيوم أداة D2 Tool Steel لـ Poulding Vies التي تنتج ملفات تعريف بالمرار الحراري. فشلت وفاة D2 بعد 3,000 دورات بسبب التكسير الحراري وارتداء, تتطلب $20,000 شهريًا في البدائل. تحولوا إلى H13 Tool Steel, مع النتائج التالية:

• التعب الحراري & ارتداء المقاومة: استمرت H13 8,000 دورات (167% أطول من D2) مع عدم وجود تكسير - تكاليف الاستبدال 60%.
• جودة الملف الشخصي: يموت H13 أبعاد بالوعة حرارة متسقة (± 0.02 مم) طوال حياتهم, بينما أظهر وفاة D2 الانجراف بعد 1,500 دورات - اقتحام الأجزاء المعيبة 90%.
• وفورات التكلفة: بينما يموت H13 تكلفة 30% أكثر مقدما, كلما كانت العيوب الطويلة والعيوب السفلية أنقذت الشركة $120,000 سنويا.

5. H13 Tool Steel Vs. مواد أخرى

كيف تقارن H13 مع فولاذ أدوات العمل الساخن والمواد عالية الأداء? دعنا نقسمه على طاولة مفصلة:

ملاءمة التطبيق

• يموت التزوير الساخن: H13 أكثر فعالية من حيث التكلفة من H11 (10% أرخص) ولديه صلابة أفضل-مثالية لتزوير أجزاء السيارات عالية التزايد.
• تموت الألومنيوم يموت: H13 يتفوق D2 (لا تكسير حراري) و A2 (صلابة حارة أفضل)-مناسبة للبثق عالي الحجم.
• أدوات صب البلاستيك: H13 يوازن مقاومة الحرارة وتكلفة أفضل من التيتانيوم-مثالي للبلاستيك عالية الحرارة مثل نظرة خاطفة.
• أدوات قطع درجة الحرارة العالية: H13 متفوق على A2/D2 (صلابة حارة أفضل) لتصنيع السبائك المقاومة للحرارة-تتغير الأداة.

عرض Yigu Technology على الصلب H13

في Yigu Technology, نرى H13 على أنه متعدد الاستخدامات, حل فعال من حيث التكلفة لتطبيقات العمل الساخن. إنه صلابة حارة عالية, صلابة متوازنة, و مقاومة تآكل ممتازة اجعله مثاليًا لعملائنا في تزوير السيارات, بثق الألومنيوم, والقولبة البلاستيكية. نوصي في كثير من الأحيان H13 لتوفيات التزوير الساخنة, أدوات البثق, وقوالب الحقن - حيث يتفوق على D2 (لا تكسير حراري) وأكثر بأسعار معقولة من H11. في حين أنه يحتوي على صلابة ساخنة أقل قليلاً من H11, من الأفضل صلابة وتكلفة أقل توفر قيمة إجمالية أفضل, التوافق مع هدفنا المتمثل, حلول عالية الأداء.

التعليمات

1. هل يمكن استخدام أداة H13 أداة لتطبيقات العمل البارد (