H21 أداة الصلب: ملكيات, التطبيقات, دليل التصنيع

H21 Tool Steel عبارة عن فولاذ موثوق به صلابة حارة, صلابة, وارتداء المقاومة-مما يجعلها خيارًا للتطبيقات التي تتطلب المتانة في دورات درجات الحرارة العالية المتكررة. ضبطها بعناية التكوين الكيميائي (مع الكروم الخاضعة للرقابة, الموليبدينوم, وفاناديوم) يتيح لها الاحتفاظ بالصلابة عند ما يصل إلى 500 درجة مئوية مع مقاومة التعب الحراري, يتفوق على العديد من فولاذ العمل البارد في بيئات ساخنة مثل التزوير والبثق. في هذا الدليل, سنقوم بتفكيك سماتها الرئيسية, استخدامات العالم الحقيقي, عمليات التصنيع, وكيف تقارن بالمواد الأخرى, مساعدتك في اختيارها للمشاريع التي تتماشى فيها مقاومة الحرارة وعملية.

1. خصائص المواد الرئيسية لصلب H21

يتم تجذير أداء H21 Tool Steel في معايرته بدقة التكوين الكيميائي, الذي يشكل قويًا الخصائص الميكانيكية, ثابت الخصائص الفيزيائية, وخصائص درجات الحرارة العالية البارزة.

التكوين الكيميائي

تم تحسين صيغة H21 لموثونة العمل الساخن, مع نطاقات ثابتة للعناصر الرئيسية:

• محتوى الكربون: 0.35-0.45% (يوازن القوة والصلابة - عالية بما يكفي لمقاومة التآكل, منخفض بما يكفي لتجنب الهشاشة أثناء دورات التدفئة/التبريد)
• محتوى الكروم: 4.00-5.00% (يشكل كربيدات مقاومة للحرارة ل مقاومة تآكل ممتازة ويعزز الصلابة, ضمان نتائج معالجة الحرارة الموحدة)
• 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: 1.00-1.50% (يعزز صلابة حارة ويقاوم التعب الحراري - حرجة للأدوات المعرضة للتدفئة/التبريد المتكررة)
• محتوى الفاناديوم: 0.50-0.80% (صقل حجم الحبوب, يحسن المتانة, وتشكل كربيد فاناديوم صغيرة تعزز مقاومة التآكل في درجات حرارة عالية)
• محتوى الفوسفور: ≤0.03 ٪ (تسيطر عليها بدقة لمنع هشاشة البرد, خاصة بالنسبة للأدوات المخزنة أو المستخدمة في بيئات درجات الحرارة المنخفضة)
• محتوى الكبريت: ≤0.03 ٪ (منخفض للغاية للحفاظ على المتانة وتجنب التكسير أثناء التشكيل الساخن أو الآلات)

الخصائص الفيزيائية

يحتوي H21 Tool Steel على سمات مادية متسقة تبسيط التصميم لتطبيقات درجة الحرارة العالية:

الخصائص الميكانيكية

بعد المعالجة الحرارية القياسية (الصلب + التبريد + تقع), يوفر H21 أداءً موثوقاً لمهام العمل الباردة الساخنة والمتوسطة:

• قوة الشد: ~ 1700-1900 ميجا باسكال (مناسبة لتوفيات التزوير الساخنة عالية التحميل, على الرغم من أقل بقليل من H13)
• قوة العائد: ~ 1300-1500 ميجا باسكال (يضمن أدوات مقاومة التشوه الدائم تحت أحمال العمل الساخنة الثقيلة, مثل ضغط البثق)
• استطالة: ~ 10-15 ٪ (في 50 MM-ليونة عالية لصلب العمل الساخن, السماح للموت البسيط بإعادة تشكيله 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: ~ 650-750 ميجا باسكال (في 10 ⁷ دورات-خالص إلى فولاذ العمل البارد مثل A2, مثالي للأدوات تحت التدفئة/التبريد المتكررة)
• تأثير المتانة: معتدلة إلى عالية (~ 40-50 j/cm² في درجة حرارة الغرفة)-من أعلى من العديد من فولاذ العمل 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 للألمنيوم أو الفولاذ الطري.
• صلابة جيدة: متوازنة مع القوة, لذلك يمكن أن تصمد أمام تصوير المطارق أو مكابس البثق دون تقطيع.
• صلابة حارة عالية: يحتفظ ~ 45 HRC عند 500 درجة مئوية (أعلى بكثير من فولاذ العمل البارد مثل D2)- حرجة للحفاظ على شكل الموت أثناء العمل الساخن.
• القابلية للآلات: جيد (قبل المعالجة الحرارية)–Annealed H21 (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 H21 Tool Steel

مزيج H21 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 أجزاء الفولاذ الطري (على سبيل المثال, مسامير السيارات, الأجهزة) استخدم H21 -صلابة حارة يحتفظ الشكل خلال 450-500 درجة مئوية, ويقاوم الصلابة تأثير من تزوير المطارق.
• يموت البثق الساخن: يموت من أجل بثق ملامح الألومنيوم (على سبيل المثال, إطارات الأبواب, تقليم الزخرفية) استخدم H21 - مقاومة المقاومة يتولى الاحتكاك من الألمنيوم المنصهر, ومقاومة التعب الحرارية تمتد على الحياة.
• أدوات الختم الساخنة: أدوات لختم الساخنة الصلب منخفض الكربون (على سبيل المثال, أجزاء الأجهزة) استخدم H21 - صلابة Retains عند 450 درجة مئوية, ضمان شكل جزء ثابت أكثر 60,000+ ختمات.

مثال القضية: تستخدم الشركة المصنعة للأجهزة A2 Tool Steel لوفاة التزوير الساخنة التي تنتج مسامير فولاذية. فشل وفاة A2 بعد 5,000 دورات بسبب التكسير الحراري. تحولوا إلى H21, واستمر وفاة 12,000 دورات (140% أطول) مع عدم وجود تكسير - تكاليف استبدال الموت $18,000 سنويا.

أدوات القطع

• قواطع الطحن: قواطع لتصنيع الألمنيوم أو الفولاذ الطري في درجات حرارة معتدلة (300-400درجة مئوية) استخدم H21 -صلابة حارة يحافظ على الحدة, يتفوق على قواطع HSS القياسية.
• أدوات الدوران: أدوات المخرطة لتحويل الفولاذ المزدوج الساخن استخدام H21-مقاومة الألب, تحسين كفاءة الإنتاج بواسطة 25%.
• بروكس: بروتشات لتشكيل سبائك غير مقاومة للمسار (على سبيل المثال, أقواس الفضاء الألمنيوم) استخدم H21 - يقاوم التقطيع, والصلابة الساخنة تحافظ على الدقة خلال المدى الطويل.

أدوات تشكيل & صب البلاستيك

• اللكمات ويموت: اللكمات الساخنة للألواح المعدنية الرقيقة (على سبيل المثال, قوسين الصفائح المعدنية) استخدم H21 - تعامل قولها لأحمال عالية, وتتجنب مقاومة التعب الحرارية التكسير من التدفئة المتكررة.
• أدوات صب الحقن: قوالب للبلاستيك في منتصف درجات الحرارة (على سبيل المثال, البولي بروبيلين, القيمة المطلقة) استخدم H21 - يرتدي المقاومون من تدفق البلاستي, ضمان جودة جزء ثابت.
• أدوات تصبغ ضربة: أدوات لتفجير الأجزاء البلاستيكية الصغيرة (على سبيل المثال, قبعات الزجاجة, مكونات لعبة) استخدم H21 - تقاوم الضغط, وارتداء المقاومة تحافظ على دقة العفن 80,000+ دورات.

الفضاء & صناعات السيارات

• صناعة الطيران: مكونات الفضاء الجوي منخفضة الحرارة (على سبيل المثال, يموت قوس الألمنيوم) استخدم H21 -صلابة حارة تعامل 450 درجة مئوية تزوير, وتدعم القوة الأحمال الهيكلية.
• صناعة السيارات: مكونات الأداء المتوسط (على سبيل المثال, أقواس محرك غير سباق, شماعات العادم) استخدم H21-تقاوم مقاومة الحرارة 400 درجة مئوية+ درجات حرارة تحت محرك السيارة, وارتداء المقاومة يقلل من التدهور.

3. تقنيات التصنيع لـ H21 Tool Steel

يتطلب إنتاج أداة H21 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 H21 (على سبيل المثال, 4.00-5.00% الكروم و 1.00-1.50% 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-H21 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 H21 لزيادة صلابة ومتانة 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 1000-1-050 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 480-530 درجة مئوية (لأدوات العمل الساخنة) أو 300-400 درجة مئوية (للاستخدام البارد العمل) وعقد ل 1-2 ساعات, ثم تبريد الهواء. تقارير في 480-530 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 (5,000-8,000 طن) لتشكيل ألواح H21 في كتل كبيرة لتزوير - مون قبل المعالجة الحرارية, عندما يكون الفولاذ ناعم.
• الانحناء: نادرًا ما يتم استخدامه - H21 من أجل السميك, أدوات ثقيلة; تتم معظم التشكيل عن طريق الآلات أو تشكيل الضغط.
• الآلات: طواحين CNC مع أدوات كربيد تشكل H21 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 480-530 درجة مئوية في جو النيتروجين لتشكيل طبقة نيتريد صلبة (5-10 μM), زيادة مقاومة التآكل 25% دون الحد من الصلابة الأساسية.
• طلاء (PVD/CVD): الطلاء الرقيق مثل نيتريد التيتانيوم (PVD) يتم تطبيقها على أدوات القطع - تقل الاحتكاك ويمتد عمر الأداة بمقدار 1.5x, خاصة بالنسبة لتصنيع الألمنيوم أو الفولاذ الطري.

5. ضبط الجودة (ضمان الأداء الساخن)

• اختبار الصلابة: يستخدم اختبار Rockwell C للتحقق من صلابة ما بعد التدفق (58-62 HRC) والصلابة الساخنة (≥45 HRC عند 500 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 (450-500درجة مئوية لدرجة حرارة الغرفة) للتحقق من مقاومة التكسير-ضروري لأدوات العمل الساخن.
• اختبار الشد: يتحقق من قوة الشد (1700-1900 MPA) وقوة العائد (1300-1500 MPA) لتلبية مواصفات H21.

4. دراسة حالة: يموت H21 Tool Steel in Aluminium Poulding

تستخدم الشركة المصنعة للنافذة الصلب D2 Tool Feth. فشلت وفاة D2 بعد 4,000 دورات بسبب التكسير الحراري وارتداء, تتطلب $15,000 شهريًا في البدائل. تحولوا إلى H21 Tool Steel, مع النتائج التالية:

• التعب الحراري & ارتداء المقاومة: وموت H21 استمرت 10,000 دورات (150% أطول من D2) مع عدم وجود تكسير - تكاليف الاستبدال 60%.
• جودة تقليم: يموت H21 أبعاد تقليم متسقة (± 0.02 مم) طوال حياتهم, بينما أظهر وفاة D2 الانجراف بعد 2,000 دورات - تقليل تقليم معيب 85%.
• وفورات التكلفة: بينما يموت H21 تكلفة 25% أكثر مقدما, كلما كانت العيوب الطويلة والعيوب السفلية أنقذت الشركة $90,000 سنويا.

5. H21 Tool Steel Vs. مواد أخرى

كيف تقارن H21 مع فولاذ أداة العمل الساخن والمواد عالية الأداء? دعنا نقسمه على طاولة مفصلة:

ملاءمة التطبيق

• يموت تزوير درجات الحرارة المتوسطة: H21 أكثر فعالية من حيث التكلفة من H13 (15% أرخص) وأفضل من D2 (لا تكسير حراري)-.
• تموت الألومنيوم يموت: H21 يتفوق على D2 (لا تكسير حراري) و A2 (صلابة حارة أفضل)-مناسبة لبث المجلد المتوسط ​​للملفات التعريف مثل القطع أو الإطارات.
• أدوات صب البلاستيك: H21 يوازن مقاومة الحرارة وتكلفة أفضل من التيتانيوم-مثالي للبلاستيك في منتصف درجات الحرارة مثل ABS أو polypropylene.
• أدوات القطع المعتدلة: H21 متفوق على A2/D2 (صلابة حارة أفضل) لتصنيع الألومنيوم أو الفولاذ الطري - تغيير الأداة.

عرض Yigu Technology على أداة H21 Tool Steel

في Yigu Technology, نرى H21 كعملية, حل فعال من حيث التكلفة لتطبيقات العمل الساخن في منتصف درجات الحرارة. إنه صلابة حارة عالية, صلابة متوازنة, و مقاومة تآكل ممتازة اجعله مثاليًا لعملائنا في بثق الألومنيوم, تزوير الصلب الطري, ومتوسط ​​درجات الحرارة البلاستيكية. نوصي في كثير من الأحيان H21 من أجل وفاة البثق, أدوات تزوير, والقوالب البلاستيكية - حيث يتفوق على D2 (لا تكسير حراري) وبأسعار معقولة أكثر من H13. في حين أنه يحتوي على صلابة ساخنة أقل قليلاً من H13, يوفر التكلفة المنخفضة وأدائه الموثوق قيمة كبيرة, التوافق مع هدفنا المتمثل, الحلول التي تركز على التطبيقات.

التعليمات