AISI H13 Werkzeugstahl: Leitfaden für heiße Arbeiten & Formungsanwendungen

Wenn Sie mit Werkzeugen arbeiten, die hohen Temperaturen ausgesetzt sind - wie heißes Schmieden stirbt, Injektionsformkerne, oder Automobilstempelwerkzeuge -AISI H13 Werkzeugstahl ist ein Favorit der Branche. Als Chrom-Molybdän-Vanadium-Hot-Work-Werkzeugstahl Stahl, Es wurde entwickelt, um seine Stärke zu halten, Zähigkeit, und Form auch, wenn sie extremer Hitze ausgesetzt ist (bis zu 600 ° C.). In diesem Leitfaden, Wir werden die wichtigsten Eigenschaften aufschlüsseln, reale Verwendungen, wie es gemacht ist, und wie es im Vergleich zu anderen Materialien ist. Am Ende, Sie werden wissen, ob es richtig für Ihre Hochtemperaturwerkzeuganforderungen passt.

1. Materialeigenschaften von AISI H13 Werkzeugstahl

Der einzigartige Wert von AISI H13 liegt in seiner Fähigkeit, sich unter Hitze zu entwickeln - durch seine sorgfältig ausgewogene Zusammensetzung und Eigenschaften. Erkunden wir jede Kategorie praktisch:

Chemische Zusammensetzung

DerLegierungselemente In AISI H13 arbeiten zusammen, um der Hitze zu widerstehen, tragen, und knacken. Hier ist ein typischer Zusammenbruch und ihre Rollen:

Physische Eigenschaften

Diese Eigenschaften beschreiben, wie sich AISI H13 in Hochtemperaturumgebungen verhält:

• Dichte: ~ 7,85 g/cm³ (Gleich wie die meisten Stähle - leicht zu berechnen, um das Werkzeuggewicht für heiße Arbeitssetups zu berechnen).
• Wärmeleitfähigkeit: ~ 32 w/(m · k) (löst Wärme gut auf, Verhinderung der lokalisierten Überhitzung in Stanzhöfen).
• Wärmeleitkoeffizient: ~ 11,5 × 10⁻⁶/° C. (Minimiert das Verziehen, wenn er erhitzt und abgekühlt ist, Voraussetzung für Sterben).
• Spezifische Wärmekapazität: ~ 470 j/(kg · k) (absorbiert und freisetzt gleichmäßig Wärme, Wärmespannung reduzieren).
• Magnetische Eigenschaften: Ferromagnetisch (Arbeitet mit magnetischen Werkzeughaltern, auch bei moderaten Temperaturen).

Mechanische Eigenschaften

Die mechanischen Merkmale von AISI H13 sind für hohe Hitze optimiert.:

• Zugfestigkeit: ≥ 1,800 MPA (bei Raumtemperatur); ≥ 1,000 MPA und 500 ° C. (stark genug für heißes Schmiedendruck).
• Ertragsfestigkeit: ≥ 1,500 MPA (bei Raumtemperatur); ≥ 800 MPA und 500 ° C. (widersteht der dauerhaften Verformung bei Wärme und Belastung).
• Härte: 44–48 HRC (Rockwell) Nach der Wärmebehandlung-Soofter als Kaltarbeitsstähle (Wie D2), behält aber Härte bei hoher Hitze auf.
• Aufprallzählung: ~ 40–50 j (bei Raumtemperatur); ~ 25 J bei 500 ° C (hart genug, um das Riss gegen Hitzeschock zu widerstehen).
• Ermüdungsstärke: ~ 800 MPa (widersteht Schäden durch wiederholte Erhitzungs-/Kühlzyklen - kritisch für Injektionsformen).
• Resistenz tragen: Sehr gut - Resistenten abrasive Verschleiß aus heißem Metall oder Plastik (Besser als die meisten Hot-Work-Stähle).

Andere Eigenschaften

• Korrosionsbeständigkeit: Mäßig - regelmäßige Oxidation (Rost vor Hitze) bis zu 600 ° C. (Verwenden Sie Beschichtungen für höhere Temperaturen oder nasse Umgebungen).
• Härtbarkeit: Ausgezeichnet - Laschen gleichmäßig sogar in dicken Stempelabschnitten (ideal für große heiße Schmiedestirme).
• Temperierungsbeständigkeit: Ausnahme (Der Hauptgrund, warum es für heiße Arbeiten funktioniert).
• Dimensionsstabilität: Hoch - minimal (kritisch für Präzisionsformen).
• Heiße Verarbeitbarkeit: Hervorragend - kann erhitzt und in komplexe Stempeldesigns geformt werden, ohne zu knacken.

2. Anwendungen von AISI H13 -Werkzeugstahl

Die Wärmefestigkeit von AISI H13 macht es in Branchen, in denen Werkzeuge hohe Temperaturen ausgesetzt sind, unverzichtbar. Hier sind seine häufigsten Verwendungszwecke:

Metallbearbeitungsindustrie

Es ist die oberste Wahl für Hot-Work-Werkzeuge, die geschmolzenes oder beheiztes Metall formen:

• Heiße Arbeitswerkzeuge: Werkzeuge zur Gestaltung von Metall bei hohen Temperaturen (über 500 ° C.) Wie Schmieden von Hämmern oder Extrusionspressen.
• Heißes Schmieden stirbt: Stirbt, die erhitzte Metall in Formen drücken (wie Automobilkurbelwellen oder Zahnradblücken)- Resistent Wärme und Druck.
• Heiße Extrusion stirbt: Stirbt, die erhitzte Metall durch Öffnungen drücken, um Profile zu erstellen (Wie Aluminiumfensterrahmen)- Präzision von Apartain bei hoher Hitze.
• Heiße Stempelwerkzeuge: Werkzeuge zum Stempeln erhitzter Stahl in hochfache Automobilteile (wie Türstrahlen)- resistische Verschleiß von heißem Metall.

Plastikformindustrie

Sein Wärmewiderstand funktioniert für Formen, die geschmolzene Kunststoff verarbeiten:

• Injektionsformeinsätze: Kern- und Hohlraumeinsätze für Injektionsformen (Wird verwendet, um Plastikteile wie Telefonhüllen oder Laptop -Gehäuse zu machen)- wiederholte Erwärmung von geschmolzenem Kunststoff.
• Kompressionsformen: Formen für die Gestaltung von Thermoset -Kunststoffen (wie Epoxid- oder Phenolharze)—Resistes Wärme und Druck während der Heilung.
• Blow -Formwerkzeuge: Werkzeuge zum Herstellen von Plastikflaschen oder -behältern - befreien Sie die Hitze von geschmolzenen Kunststoff- und wiederholten Kühlzyklen.

Automobilindustrie

Es ist entscheidend für das Automobilwerkzeug, das heißes Metall formt:

• Stempeln stirbt: Heißes Stempeln stirbt für hochfeste Stahlteile (wie Crashstrahlen)—Resistes Wärme und Verschleiß durch wiederholtes Stempeln.
• Schläge: Heiße Schläge zum Erstellen von Löchern in erhitzten Metallteilen (wie Motorblöcke)—Abainschärfe bei hohen Temperaturen.
• Stirbt zum Schmieden: Stirbt zum Schmieden von Automobilteilen (wie Anschlussstäbe oder Achswellen)-2–3x länger als niedrigere Stähle.

Allgemeine Ingenieurwesen

Es wird für andere Hochtemperaturwerkzeuge verwendet:

• Heiße Arbeitswerkzeuge: Kleine Werkzeuge wie heiße Schere (zum Schneiden von erhitztem Metall) oder heiße störende Sterbe (Zur Gestaltung von Metallschrauben).
• Kalte Arbeitswerkzeuge: Selten, kann aber für eine kaltische Formung verwendet werden (wie die kalte Extrusion von dickem Metall)- Danke zu seiner Zähigkeit.
• Kaltformwerkzeuge: Werkzeuge zur Gestaltung von kaltem Metall unter hohem Druck (Wie große Schrauben machen)- Reformation und Verformung.

3. Herstellungstechniken für AISI H13 -Werkzeugstahl

Die Herstellung von AISI H13 erfordert Präzision, um seine hitzebeständigen Eigenschaften sicherzustellen. Hier ist der Prozess:

1. Stahlherstellungsprozess

• Elektrischer Lichtbogenofen (EAF): Die häufigste Methode. Schrottstahl wird in einem EAF geschmolzen, Und Legierungselemente (Cr, MO, V) werden hinzugefügt, um die genaue Komposition von H13 zu erreichen.
• Basis -Sauerstoffofen (Bof): Selten für H13 (verwendet nur für die groß angelegte Produktion hochwertiger Hot-Work-Stähle).

2. Rollen und Schmieden

• Heißes Rollen: Der Stahl wird auf ~ 1.150–1.250 ° C erhitzt und in Stangen gerollt, Teller, oder Blöcke (die Startform für Stanze).
• Kaltes Rollen: Selten für H13 - HOT Rolling wird bevorzugt, um die Getreidestruktur und die heiße Verarbeitbarkeit aufrechtzuerhalten.
• Drop Forging: Verwendet einen Hammer, um heißen Stahl zu komplexen Stempelbläens zu formen (Wie Schmieden der Hohlräume)- Verbessert die Stärke durch Ausrichtung der Getreidestruktur.
• Drücken Sie Schmieden: Verwendet eine hydraulische Presse, um präzise Würfelformen zu erzeugen (Für Injektionsformkerne)- führt eine gleichmäßige Dichte und Stärke.

3. Wärmebehandlung

Wärmebehandlung ist entscheidend, um die Wärmefestigkeit von H13 freizuschalten. Der typische Prozess ist:

• Glühen: Erwärmen Sie auf 850–900 ° C und kühlen Sie sich langsam ab - sft den Stahl auf 200–220 HBW für eine einfache Bearbeitung auf.
• Austenitisierung: Wärme auf 1.020–1.050 ° C und 2–4 Stunden halten (konvertiert die Struktur in Austenit, Vorbereitung auf die Härte vorbereiten).
• Quenching: Öl oder Luft abkühlen lassen (Luftlöschung ist für H13 üblich)- Erstellt ein hartes, hitzebeständige Struktur ohne Sprödigkeit.
• Temperieren: Aufwärmen auf 520–600 ° C und 2–4 Stunden lang festhalten (zweimal für Stabilität gemacht)- Boosts Zähigkeit und Schlösser in Wärmefestigkeit.

4. Oberflächenbehandlung

• Schleifen: Verwendet Präzisionsschleifräder, um stirien zu genauen Abmessungen zu formen (Z.B., Glättung von Injektionsformhohlräumen).
• Polieren: Erzeugt eine glatte Oberfläche (kritisch für Injektionsformen - setzt Plastikteile ein glänzendes Finish).
• Beschichtung: Zu den Optionen gehört Titan -Aluminiumnitrid (Tialn) oder Chrombeschichtung - Anstiegsverschleißresistenz und Oxidationsresistenz (ideal für heiße Schmiedenstirme).

5. Qualitätskontrolle

Jede H13-Charge wird getestet, um strenge hitzebeständige Standards zu erfüllen:

• Chemische Analyse: Verwendet die Spektrometrie, um CR zu überprüfen, MO, und V -Ebenen (stellt sicher, dass es den Spezifikationen von H13 entspricht).
• Mechanische Tests: Beinhaltet Hochtemperatur-Zugtests, Aufpralltests (bei Raum und hohen Temperaturen), und Härtetests.
• Nicht-zerstörerische Tests (Ndt): Verwendet Ultraschalltests, um versteckte Risse zu finden (kritisch für heiße Schmieden stirbt, die hohen Druck ausgesetzt sind).

4. Fallstudien: AISI H13 Werkzeugstahl in Aktion

Beispiele in realer Welt zeigen, wie H13 High-Temperatur-Werkzeugprobleme löst. Hier sind drei detaillierte Fälle:

Fallstudie 1: Heißes Schmieden stirbt für Automobilkurbelwellen

Anwendungshintergrund: Eine USA. Hersteller von Kfz-Teilen verwendete einen niedrigeren Heiß-Arbeitstahl (Aisi H11) zum Schmieden von Stanzen. Die Würfel dauerten 10,000 Zyklen vor dem Knacken (wegen schlechter Wärmefestigkeit), kostet $ 5.000/sterben und 2 Ausfallzeiten pro Ersatz.Leistungsverbesserung: Sie wechselten zu AISI H13 -Sterben. Die Würfel dauerten 25,000 Zyklen - 2,5x länger - ohne Knacken.Kosten-Nutzen-Analyse: Die jährlichen Würfelkosten gingen auf $20,000 (aus $50,000), Sparen Sie 30.000 US -Dollar pro Jahr. Ausfallzeit fiel auch vorbei 60%, Steigerung der Produktionskapazität durch 15%.

Fallstudie 2: Injektionsformeinsätze für Plastikflaschen

Anwendungshintergrund: Ein europäischer Plastikhersteller verwendete AISI P20 -Schimmelpilzeinsätze für die Flaschenproduktion. Die Einsätze haben danach abgenommen 100,000 Zyklen (aufgrund von Hitze aus geschmolzenem Kunststoff), Ersatz benötigen ($3,000/einfügen, 4 Ersatz/Jahr). Leistungsverbesserung: Sie wechselten zu AISI H13 -Einsätzen. Die Einsätze dauerten 300,000 Zyklen - 3x länger.Kosten-Nutzen-Analyse: Die jährlichen Ersatzkosten gingen auf $4,000 (aus $12,000), Ersparen Sie 8.000 US -Dollar pro Jahr. Die Einsätze haben auch Präzision aufrechterhalten, Reduzierung von Plastikschrott durch 7%.

Fallstudie 3: Heißes Stempeln stirbt für Autotürstrahlen

Anwendungshintergrund: Ein japanischer Automobillieferant verwendet AISI D2 (ein Kaltstahl) Für heißes Stempeln stirbt. Die Stanzteile rissen danach 5,000 Zyklen (D2 kann keine hohe Hitze bewältigen), kostet $ 4.500/sterben und 3 Ausfallzeiten.Leistungsverbesserung: Sie wechselten zu AISI H13 -Sterben. Die Würfel dauerten 18,000 Zyklen - 3,6x länger - ohne Knacken.Kosten-Nutzen-Analyse: Die jährlichen Würfelkosten gingen auf $15,000 (aus $54,000), Sparen Sie 39.000 US -Dollar pro Jahr. Ausfallzeiten für die Veränderungen fielen auch vorbei 70%.

5. AISI H13 Werkzeugstahl vs. Andere Materialien

Wie ist AISI H13 im Vergleich zu anderen Werkzeugstählen und Nicht-Abschnitten für Hochtemperaturaufgaben? Verwenden wir Daten:

Vergleich mit anderen Werkzeugstählen

AISI H13 ist der Goldstandard für heiße Arbeiten - hier stapelt es sich gegen andere Werkzeugstähle:

Vergleich mit Nichtsteelmaterialien

Nicht-Steels können nicht mit H13s Gleichgewicht zwischen Wärmefestigkeit und Zähigkeit übereinstimmen:

Schlüssel zum Mitnehmen: AISI H13 ist die beste Wahl für Hochtemperaturwerkzeuge, die sowohl Wärmefestigkeit als auch Zähigkeit benötigt. Nicht-Abschnitte wie Keramik sind hitzebeständiger, aber spröde, Während andere Werkzeugstähle nicht mit einer anhaltenden hohen Hitze umgehen können - trifft H13 den Sweet Spot.

Perspektive der Yigu -Technologie auf AISI H13 -Werkzeugstahl

Bei Yigu Technology, Wir empfehlen AISI H13 Kunden in heißem Schmieden, Plastikform, und Automotive heißes Stempeln. Es ist der zuverlässigste Hot-Work-Stahl, den wir anbieten-unsere Kunden sehen im Vergleich zu Stählen mit niedrigerer Klasse wie H11 eine 2 bis 3x längere Lebensdauer des Werkzeugs. Was H13 auszeichnet, die Ausfallzeit- und Ersatzkosten senkt. Für Unternehmen, die sich auf Hochtemperaturwerkzeuge verlassen, H13 ist eine Investition, die sich schnell auszahlt - selbst mit den höheren Vorabkosten, Die langfristigen Einsparungen sind signifikant.

FAQ über AISI H13 Werkzeugstahl

1. Kann AISI H13 für kalte Arbeitswerkzeuge verwendet werden?
   Ja, Aber es ist nicht ideal. H13 von H13 (44–48 HRC) ist niedriger als Kaltarbeitsstähle wie D2 (58–62 HRC), Es wird also schneller zum kalten Schneiden oder zur Bildung abnimmt. Verwenden Sie es nur für kalte Arbeiten, wenn das Werkzeug auch gelegentlich mit hoher Hitze ausgesetzt ist.
2. Was ist die maximale Temperatur, die AISI H13 verarbeiten kann?
   It maintains its strength and toughness up to 600° C (1,112° F). Über 600 ° C., Seine Härte und Kraft beginnen zu sinken - für höhere Temperaturen, Betrachten Sie Keramik oder feuerfeste Metalle (Aber sie sind weniger hart).
3. Ist AISI H13 schwer zu maschine??
   NEIN, Es hat eine gute maschinabilische Fähigkeit - insbesondere beim Tempern (200–220 HBW). Sie benötigen Carbid-Werkzeuge für vollständig hitzebehandelte H13 (44–48 HRC), Aber Standard -Bearbeitungsausrüstung funktioniert. Es ist einfacher zu maschinenbereit als mit hohem Kohlenstoffkaltstählen wie D2.