AISI H21 -Werkzeugstahl: Leitfaden für Hochtemperaturleistung & Verwendung

Wenn Sie mit Werkzeugen arbeiten, denen anhaltende bis hohe Temperaturen ausgesetzt sind-wie die heiße Extrusion stirbt, große Schmiedewerkzeuge, oder Plastikformen mit hohem Volumen-AISI H21 -Werkzeugstahl ist eine zuverlässige Lösung. Als Chrom-Tungsten-Molybdän-Hot-Work-Werkzeugstahl Stahl, Es wurde entwickelt, um seine Stärke zu halten, Zähigkeit, und Form auch, wenn sie bis zu 600 ° C erhitzt wird. In diesem Leitfaden, Wir werden die wichtigsten Eigenschaften aufschlüsseln, Anwendungen in der Praxis, Herstellungsprozess, und wie es im Vergleich zu anderen Materialien ist. Am Ende, Sie werden wissen, ob es richtig für Ihre mittel- bis schweren Hochtemperaturwerkzeuganforderungen passt.

1. Materialeigenschaften von AISI H21 -Werkzeugstahl

Die Fähigkeit von AISI H21, unter Wärme durchzuführen. Erforschen wir jede Kategorie in einfach, praktische Begriffe:

Chemische Zusammensetzung

DerLegierungselemente In AISI H21 arbeiten zusammen, um der Hitze zu widerstehen, tragen, und thermischer Stress. Hier ist ein typischer Zusammenbruch und ihre Rollen:

Physische Eigenschaften

Diese Eigenschaften beschreiben, wie sich AISI H21 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: ~ 30 w/(m · k) (löst Wärme gut auf, Verhinderung der lokalisierten Überhitzung in großen Würfel).
• Wärmeleitkoeffizient: ~ 11,6 × 10⁻⁶/° C. (Minimiert das Verziehen, wenn er erhitzt und abgekühlt ist, Werkzeuge präzise halten).
• Spezifische Wärmekapazität: ~ 465 J/(kg · k) (absorbiert und freisetzt gleichmäßig Wärme, Verringerung der thermischen Beanspruchung des Stahls).
• Magnetische Eigenschaften: Ferromagnetisch (Arbeitet mit magnetischen Werkzeughaltern, auch bei moderaten Temperaturen).

Mechanische Eigenschaften

Die mechanischen Merkmale von AISI H21 sind auf mittel- bis schwere heiße Arbeit zugeschnitten. Hier ist das, was am wichtigsten ist:

• Zugfestigkeit: ≥ 1,600 MPA (bei Raumtemperatur); ≥ 850 MPA und 500 ° C. (stark genug für schwere heiße Schmieden).
• Ertragsfestigkeit: ≥ 1,300 MPA (bei Raumtemperatur); ≥ 700 MPA und 500 ° C. (widersteht der dauerhaften Verformung bei Wärme und Belastung).
• Härte: 40–45 HRC (Rockwell), ~ 400–450 HV (Vickers), ~ 380–430 HBW (Brinell)- Softer als H13, behält aber Härte bei hoher Hitze auf.
• Aufprallzählung: ~ 30–40 j (bei Raumtemperatur); ~ 18 J bei 500 ° C (hart genug, um das Riss gegen Hitzeschock zu widerstehen).
• Ermüdungsstärke: ~ 700 MPa (widersteht den Schäden durch wiederholte Heiz-/Kühlzyklen-ideal für hochvolumige Formen).
• Resistenz tragen: Gut - Resistenten Schleifkleidung aus heißem Metall oder Plastik, Aber 10–15% weniger als AISI H13.

Andere Eigenschaften

• Korrosionsbeständigkeit: Mittelschwere Oxidation von bis zu 600 ° C (Verwenden Sie Beschichtungen wie Chrombeschichtung für höhere Temperaturen oder nasse Umgebungen).
• Härtbarkeit: Ausgezeichnet - in dicken Abschnitten gleichmäßig Laschen (bis zu 150 mm), Es ist ideal für große Stanze.
• Temperierungsbeständigkeit: Sehr gut - Maße Härte und Stärke bis zu 600 ° C (Funktioniert für die meisten nicht extremen heißen Arbeiten).
• Dimensionsstabilität: Hoch - minimal (kritisch für Präzisionsformen).
• Heiße Verarbeitbarkeit: Hervorragend - kann erhitzt und in großer Form geformt werden, komplexe Stempeldesigns ohne Knacken.

2. Anwendungen von AISI H21 -Werkzeugstahl

AISI H21s Gleichgewicht des Wärmewiderstandes, Zähigkeit, Und die Verarbeitbarkeit macht es ideal für mittel- bis schwere Hochtemperaturwerkzeuge. Hier sind seine häufigsten Verwendungszwecke:

Metallbearbeitungsindustrie

Es ist eine oberste Wahl für Werkzeuge, die große oder dicke, beheizte Metallteile formen:

• Heiße Arbeitswerkzeuge: Große heiße Scheren (zum Schneiden dicker Stahlplatten), Heiße Rolling Guides (für die Gestaltung von Metallblättern), und heiße Schmieden Hämmer.
• Heißes Schmieden stirbt: Mittel- bis schwere Sterben für Schmieden von Stahlteilen wie Zahnrad-Rohlings, Achswellen, oder schwere Maschinenkomponenten.
• Heiße Extrusion stirbt: Stirbt, um dicke Metallprofile zu extrudieren (wie Stahlstrahlen für den Bau) oder Nichteisenmetalle (wie Kupferrohre).
• Heiße Stempelwerkzeuge: Schwere heiße Stempelwerkzeuge zur Gestaltung dicker Stahlblätter (Z.B., LKW -Chassis -Teile oder Industrieausrüstungsrahmen).

Plastikformindustrie

Sein Wärmewiderstand funktioniert für Hochvolumme, Große Schimmelpilzkomponenten:

• Injektionsformeinsätze: Große Kern- oder Hohlraumeinsätze für Kunststoffteile mit hohem Volumen (wie Automobilinnenverkleidungen oder große Gerätegehäuse).
• Kompressionsformen: Formen zur Gestaltung großer thermosetischer Kunststoffteile (wie elektrische Gehäuse für Industriemaschinen).
• Blow -Formwerkzeuge: Werkzeuge zur Herstellung großer Plastikbehälter (Wie 50-Liter-Lagertrommeln)- verfolgt die Hitze von geschmolzenen Kunststoff- und wiederholten Zyklen.

Automobilindustrie

Es wird für hochrangige Hot-Tools für Automobile verwendet:

• Stempeln stirbt: Schwer heißes Stempeln stirbt für dicke Stahlteile (wie LKW -Rahmenschienen oder SUV -Stoßstangen).
• Schläge: Große heiße Schläge zum Erstellen von Löchern in dicken erhitzten Metallteilen (wie Motorblöcke oder Getriebegehäuse).
• Stirbt zum Schmieden: Large Schmieden stirbt für Automobilteile wie Kurbelwellen, Stangenverbindungsstäbe, oder Suspensionskomponenten.

Allgemeine Ingenieurwesen

Es ist perfekt für große, Hochtemperaturwerkzeuge in industriellen Umgebungen:

• Heiße Arbeitswerkzeuge: Große heiße störende Sterbe (Zur Gestaltung von Metallschrauben oder Befestigungen in Schüttung) oder heiße Presswerkzeuge (Zur Bildung von Verbundwerkstoffen).
• Kalte Arbeitswerkzeuge: Hochleistungskaltformwerkswerkzeuge für dicke Metallblätter (Wie große Aluminiumhalterungen zu machen)- Danke zu seiner Zähigkeit.
• Kaltformwerkzeuge: Werkzeuge zur Gestaltung von kaltem Metall unter hohem Druck (wie große Stahlwaschmaschinen oder Bauverletzer herzustellen).

3. Herstellungstechniken für AISI H21 -Werkzeugstahl

Die Herstellung von AISI H21 erfordert Präzision, um seine hitzebeständigen Eigenschaften zu bewahren, besonders für große oder komplexe Werkzeuge. Hier ist der Prozess:

1. Stahlherstellungsprozess

• Elektrischer Lichtbogenofen (EAF): Die häufigste Methode. Schrottstahl wird in einem EAF geschmolzen, Und Legierungselemente (Cr, MO, Und) werden hinzugefügt, um die genaue Komposition von AISI H21 zu erreichen.
• Basis -Sauerstoffofen (Bof): Selten für H21-nur für die groß angelegte Produktion hochwertiger Hot-Work-Stähle für Industriekunden verwendet.

2. Rollen und Schmieden

• Heißes Rollen: Der Stahl wird auf ~ 1.200–1.250 ° C erhitzt und in große Stangen gerollt, Teller, oder Blöcke (Die Startform für große Stirme).
• Kaltes Rollen: Rare for H21—hot rolling preserves the steel’s grain structure and Heiße Verarbeitbarkeit, das ist für große Werkzeuge von entscheidender Bedeutung.
• Drop Forging: Verwendet einen schweren Hammer, um heißen Stahl zu großen Würfelblanks zu formen (Wie Schmieden von Körpern für Automobilteile).
• Drücken Sie Schmieden: Verwendet eine hydraulische Presse (mit hohem Druck) präzise Formen für große Erzeugung erzeugen, komplexe Sterben (Wie Injektionsformeinsätze für Geräte).

3. Wärmebehandlung

Die Wärmebehandlung ist der Schlüssel zum Entsperren von AISI H21s Wärmebeständigkeit. Der typische Prozess ist:

• Glühen: Erheimen Sie den Stahl auf 850–900 ° C und kühlen Sie ihn langsam ab - sft er auf 180–220 HBW auf, Machen.
• Austenitisierung: Wärme auf 1.020–1.060 ° C und 3–5 Stunden lang halten (länger als kleinere Stähle, sogar die Erwärmung dicker Abschnitte sicherzustellen).
• Quenching: Öl oder Luft abkühlen lassen (Luftlöschung ist für große Stanze üblich)- Prevents knacken und schafft eine schwierige, hitzebeständige Struktur.
• Temperieren: Aufwärmen auf 520–580 ° C und 4–6 Stunden lang festhalten (zweimal für Stabilität gemacht)- Hitzewiderstand und reduziert die Sprödigkeit.

4. Oberflächenbehandlung

• Schleifen: Verwendet groß, Präzisionsschleifräder, um große Sterben zu genauen Abmessungen zu formen (Z.B., Glätten Sie den Hohlraum eines Schmiedenssterbs).
• Polieren: Erzeugt eine glatte Oberfläche für Formeinsätze - verpflichtet Plastikteile haben eine saubere, einheitliches Finish (kritisch für Automobil- oder Geräteteile).
• Beschichtung: Optional - Titan -Aluminiumnitrid (Tialn) oder Chrombeschichtung steigert die Verschleißresistenz um 25–30% (ideal für hochvolumige Schmiedestimmungen).

5. Qualitätskontrolle

Jede Menge Aisi H21 wird getestet, um strenge Standards zu erfüllen, Besonders für Große, Hochdruckwerkzeuge:

• Chemische Analyse: Verwendet Spektrometrie, um die CR -Ebenen zu überprüfen, MO, und andere Elemente (stellt sicher, dass es die Spezifikationen von AISI H21 entspricht).
• Mechanische Tests: Beinhaltet Hochtemperatur-Zugtests, Aufpralltests (bei Raum und hohen Temperaturen), und Härtetests (HRC überprüfen).
• Nicht-zerstörerische Tests (Ndt): Verwendet Ultraschalltests, um versteckte Risse in dicken Abschnitten zu finden (kritisch für große Stämme, die hohem Druck ausgesetzt sind).

4. Fallstudien: AISI H21 Werkzeugstahl in Aktion

Beispiele in realer Welt zeigen, wie AISI H21 Probleme für große oder hochvolumige Hot-Work-Tools löst. Hier sind drei detaillierte Fälle:

Fallstudie 1: Heißes Schmieden stirbt für Automobilkurbelwellen

Anwendungshintergrund: Eine USA. Hersteller von Automobilteilen verwendet AISI H11 stirbt für Schmieden Kurbelwellen. Die Würfel dauerten 12,000 Zyklen vor dem Abnutzen, kostet $ 8.000/sterben und 3 Ausfallzeiten pro Ersatz (Aufgrund der großen Würfelgröße). Leistungsverbesserung: Sie wechselten zu AISI H21 -Sterben. Die Würfel dauerten 25,000 Zyklen - mehr als doppelt so lang.Kosten-Nutzen-Analyse: Die jährlichen Würfelkosten gingen auf $19,200 (aus $40,000), Sparen Sie 20.800 US -Dollar pro Jahr. Ausfallzeit fiel auch vorbei 50%, Steigerung der Kurbelwellenproduktion durch 15%.

Fallstudie 2: Injektionsformeinsätze für große Gerätegehäuse

Anwendungshintergrund: Ein europäischer Gerätehersteller verwendete AISI P20 -Schimmelpilzeinsätze für große Kühlschrankgehäuse. Die Einsätze haben danach abgenommen 150,000 Zyklen, kostet $ 5.000/einfügen und 2 Ausfallzeiten (Aufgrund der großen Einsatzgröße). Leistungsverbesserung: Sie wechselten zu AISI H21 -Einsätzen. Die Einsätze dauerten 350,000 Zyklen - 2,3x länger.Kosten-Nutzen-Analyse: Die jährlichen Ersatzkosten gingen auf $8,571 (aus $18,333), Sparen Sie 9.762 USD/Jahr. Die Gehäuse hatten auch eine bessere dimensionale Stabilität, Schrott reduzieren 6%.

Fallstudie 3: Heiße Extrusion stirbt für Stahlstrahlen

Anwendungshintergrund: Ein kanadischer Baustoffhersteller verwendete einen niedrigeren Hot-Work-Stahl mit niedrigerer Klasse (AISI H10) für Extrusion stirbt. Die Stanzteile rissen danach 8,000 Zyklen (wegen thermischer Stress), kostet $ 6.000/sterben und 4 Ausfallzeiten.Leistungsverbesserung: Sie wechselten zu AISI H21 -Sterben. Die Würfel dauerten 18,000 Zyklen und nicht knackt.Kosten-Nutzen-Analyse: Die jährlichen Würfelkosten gingen auf $17,333 (aus $45,000), Sparen Sie 27.667 USD/Jahr. Ausfallzeit fiel vorbei 70%, Ermöglicht dem Unternehmen, mehr Bestellungen für Stahlstrahlen zu erfüllen.

5. AISI H21 Werkzeugstahl vs. Andere Materialien

Wie ist AISI H21 im Vergleich zu anderen Werkzeugstählen und nicht strengen für mittel- bis hochwertige heiße Arbeiten? Verwenden wir Daten:

Vergleich mit anderen Werkzeugstählen

AISI H21 ist für große ausgelegt, Hochtemperaturwerkzeuge-hier stapelt es sich gegen andere gängige Werkzeugstähle:

Vergleich mit Nichtsteelmaterialien

Nicht-Steels können nicht mit AISI H21s Größenbalance übereinstimmen, Zähigkeit, und Wärmewiderstand:

Schlüssel zum Mitnehmen: AISI H21 ist die beste Wahl für große, mittel- bis schwere Hot-Work-Tools. Es ist hitzebeständiger als H11, Einfacher zu maschinell für große Teile als H13, und weitaus härter als Nicht-Abschnitte wie Keramik-es ist perfekt für die heiße Arbeit in der industriellen Ebene.

Perspektive der Yigu -Technologie auf AISI H21 -Werkzeugstahl

Bei Yigu Technology, Wir empfehlen AISI H21 Kunden mit großen oder hochvolumigen Hot-Work-Bedürfnissen-wie Kfz-Schmiedegeschäften oder Geräte-Schimmelpilzherstellern. Es ist eine zuverlässige Wahl für Werkzeuge, die Wärme mit bis zu 600 ° C behandeln müssen, ohne zu knacken, und seine Fähigkeit, in dicken Abschnitten gleichmäßig zu härten. Es ist zwar etwas weniger tragen als H13, Es ist oft kostengünstiger für große Teile. Für Unternehmen, die sich auf das Hot-Tooling im Bereich industrielles Maßstab verlassen, AISI H21 liefert eine konsequente Leistung und ein langes Werkzeugleben, Ausfallzeiten und Ersatzkosten senken.

FAQ über AISI H21 Werkzeugstahl

1. Kann AISI H21 für kleine Hot-Work-Werkzeuge verwendet werden??
   Ja, Aber es ist nicht ideal. AISI H21 ist für große ausgelegt, Dicke Werkzeuge - ISS -Eigenschaften (wie hohe Härten für dicke Abschnitte) sind übertrieben für kleine Werkzeuge. Für kleine Hot-Work-Werkzeuge, AISI H11 oder H13 ist kostengünstiger.