H11 -Werkzeugstahl: Eigenschaften, Anwendungen, Fertigungshandbuch

H11 Tool Steel ist ein Premium-Hot-Work-Werkzeugstahl, der für seine außergewöhnlichen Feierlichkeiten gefeiert wird heiße Härte und ausgewogene Kraftmischung, Zähigkeit, und Widerstand tragen. Im Gegensatz zu Kaltwerkzeug-Werkzeugstählen (Z.B., D2), Es ist maßgeschneidert Chemische Zusammensetzung- mit gezielter Chrom, Molybdän, und Vanadium -Additionen - ließ es bei erhöhten Temperaturen Härte beibehalten (bis zu 600 ° C.), Machen, Extrusionstools, und High-Temperature-Automobil-/Luft- und Raumfahrtkomponenten. In diesem Leitfaden, Wir werden seine Schlüsselmerkmale aufschlüsseln, reale Verwendungen, Herstellungsprozesse, und wie es im Vergleich zu anderen Materialien ist, Helfen Sie, es für Projekte auszuwählen, die Zuverlässigkeit in hohen Heizumgebungen erfordern.

1. Wichtige Materialeigenschaften von H11 -Werkzeugstahl

Die Leistung von H11 Tool Steel wird durch die präzise kalibrierte definiert Chemische Zusammensetzung, das prägt seine robuste mechanische Eigenschaften, konsistent physische Eigenschaften, und herausragende Hochtemperatureigenschaften.

Chemische Zusammensetzung

Die Formel von H11 ist für Hot-Work-Anwendungen optimiert, mit festen Bereichen für Schlüsselelemente:

• Kohlenstoffgehalt: 0.35-0.45% (Balances Kraft und Zähigkeit - hoch genug, um Widerstand zu tragen, Niedrig genug, um die Sprödigkeit bei hohen Temperaturen zu vermeiden)
• Chromgehalt: 4.75-5.50% (bilden hitzebeständige Carbide für Ausgezeichneter Verschleißfestigkeit und verbessert die Verhärtbarkeit)
• Manganinhalt: 0.20-0.60% (Steigert die Härtbarkeit, ohne grobe Carbide zu erzeugen, die den Stahl schwächen)
• Siliziumgehalt: 0.15-0.35% (Hilft bei der Desoxidation während der Herstellung und verbessert die Hochtemperaturstabilität)
• Molybdängehalt: 1.10-1.75% (Das Sternelement für heiße Leistung - erhöht sich heiße Härte und widersteht der thermischen Müdigkeit, kritisch für wiederholte Heiz-/Kühlzyklen)
• Vanadiuminhalt: 0.80-1.10% (verfeinert die Korngröße, verbessert die Zähigkeit, und bildet harte Vanadiumcarbide für zusätzlichen Verschleißfestigkeit)
• Phosphorgehalt: ≤ 0,03% (streng kontrolliert, um kalte Brechtigkeit zu verhindern, vor allem bei der Verwendung nach der Hitze)
• Schwefelgehalt: ≤ 0,03% (Ultra-niedrig, um die Zähigkeit aufrechtzuerhalten und das Knacken während der heißen Form zu vermeiden)

Physische Eigenschaften

H11 Tool Steel hat konsistente physikalische Eigenschaften, die das Design für Hochtemperaturanwendungen vereinfachen:

Mechanische Eigenschaften

Nach Standard -Wärmebehandlung (Glühen + Quenching + Temperieren), H11 liefert eine zuverlässige Leistung für heiße und kalte Anwendungen gleichermaßen:

• Zugfestigkeit: ~ 1800-2000 MPA (höher als A2 -Werkzeugstahl, Geeignet für High-Lader-Heißfürchungen-Sterben)
• Ertragsfestigkeit: ~ 1400-1600 MPa (stellt sicher)
• Verlängerung: ~ 10-15% (In 50 MM-Hoch Duktilität für einen Hot-Work-Stahl, Ermöglichen Sie eine geringfügige Umgestaltung ohne Knacken)
• Härte (Rockwell C -Skala): 58-62 HRC (Nach der Wärmebehandlung - einstellbar auf 52-56 HRC für maximale Zähigkeit bei hochwirksamen Hotwerkzeugen)
• Ermüdungsstärke: ~ 700-800 MPa (Bei 10⁷-Zyklen-überdurchschnittlich zu Kaltstählen wie D2, Ideal für Werkzeuge unter wiederholtem Heizung/Kühlung)
• Aufprallzählung: Moderat bis hoch (~ 40-50 J/cm² bei Raumtemperatur)-hochwertig als die meisten Hot-Work-Stähle, Verringerung des Risikos für thermische Ermüdungsrisse

Andere kritische Eigenschaften

• Ausgezeichneter Verschleißfestigkeit: Chrom- und Vanadiumcarbide widerstehen Abrieb, Auch bei hohen Temperaturen - ideal für heißes Schmieden von Stahl oder Aluminium.
• Gute Zähigkeit: Mit Kraft ausgeglichen, Damit es für hochwirksame heiße Anwendungen geeignet ist (Z.B., Hammerschmiede stirbt) wo spröde Stähle knacken würden.
• Hohe heiße Härte: Behält ~ 50 HRC bei 600 ° C (weit höher als Kaltarbeitsstähle)- kritisch für die Aufrechterhaltung der Form und zum Verschleißfestigkeit während der heißen Arbeit.
• Verarbeitbarkeit: Gut (Vor Wärmebehandlung)–Aniged H11 (Härte ~ 220-250 Brinell) ist einfach mit Carbid -Werkzeugen zu maschinenberechtigt; Vermeiden Sie die Bearbeitung nach Härten (58-62 HRC).
• Schweißbarkeit: Fair - Hochschwerer und Legierungsgehalt erhöhen das Rissrisiko; Vorheizen (300-400° C) und Temperierung nach dem Schweigen sind erforderlich, um die Zähigkeit wiederherzustellen und die Sprödigkeit zu vermeiden.

2. Reale Anwendungen von H11-Werkzeugstahl

H11s Mischung aus hohe heiße Härte, Ausgezeichneter Verschleißfestigkeit, Und Zähigkeit macht es ideal für Hot-Work- und Hochtemperaturanwendungen. Hier sind seine häufigsten Verwendungszwecke:

Heiße Arbeitswerkzeuge

• Heißes Schmieden stirbt: Stirbt zum Schmieden von Stahl- oder Aluminiumteilen (Z.B., Automobilkurbelwellen) Verwenden Sie H11 -heiße Härte behält die Form während 500-600 ° C-Schmieden, und Zähigkeit widersetzt sich aus den Auswirkungen des Schmiedens von Hämmern.
• Heiße Extrusion stirbt: Stirbt für extrudierende Aluminium- oder Kupferprofile (Z.B., Fensterrahmen) Verwenden Sie H11 - Wea -Widerstand verarbeitet die Reibung aus geschmolzenem Metall, und thermische Müdigkeitsresistenz erstreckt sich über die Lebensdauer.
• Heiße Stempelwerkzeuge: Werkzeuge für heißes Stempeln hochfestem Stahl (Z.B., Kfz -Körpertafeln) Verwenden Sie H11 - Retänen Härte bei 500 ° C., Gewährleistung einer konsistenten Panelform über 100,000+ Stempel.

Fallbeispiel: Ein Automobilschmiedwerk, das H13 -Werkzeugstahl verwendet hat (ein gemeinsamer Hot-Work-Stahl) Für die Stirmung der Kurbelwellenschmieden. Der H13 stirbt Dauer 8,000 Schmiedenszyklen vor dem Zeigen von Verschleiß. Sie wechselten zu H11, und die Stirme dauerten 12,000 Zyklen - 50% längere Lebensdauer - schneiden die Ersatzkosten durch $30,000 jährlich.

Schneidwerkzeuge

• Fräser: Schneider zur Bearbeitung von Hochtemperaturlegierungen (Z.B., Inconel) Verwenden Sie H11 -heiße Härte Hält die Schärfe bei 400-500 ° C Schneidtemperaturen bei, Outperformance Standard -HSS -Cutters.
• Drehwerkzeuge: Drehwerkzeuge zum Drehen von hitzebeständigen Metallen verwenden H11-Wäschefestigkeit reduziert Werkzeugänderungen, Verbesserung der Produktionseffizienz.
• Ränen: Hochtemperaturlegierungen (Z.B., Für Luft- und Raumfahrtkomponenten) Verwenden Sie H11 - Teigness widersteht das Chipping, und heiße Härte behält Präzision bei.

Werkzeuge bilden & Plastikform

• Schläge und Sterben: Heißbildende Schläge für dicke Metallblätter Verwenden Sie H11-Stranggröße hohe Lasten verhandelt, und thermischer Müdigkeitswiderstand vermeiden Risse.
• Injektionsformwerkzeuge: Formen für Hochtemperaturkunststoffe (Z.B., Nylon oder Peek) Verwenden Sie H11 - Resisten tragen aus Kunststofffluss und behalten die Form bei 300 ° C -Formtemperaturen bei.
• Blow -Formwerkzeuge: Werkzeuge zum Blasen von großen Kunststoffteilen (Z.B., Kraftstofftanks) Verwenden Sie H11 - Teigness widersteht dem Druck, und Verschleißfestigkeit beibehält die Schimmelprezision.

Luft- und Raumfahrt & Automobilindustrie

• Luft- und Raumfahrtindustrie: Hochtemperaturkomponenten (Z.B., Turbinenklingen -Schmieden Stanze oder Motorwärmeschilde) Verwenden Sie H11 -heiße Härte Griff 600 ° C Motortemperaturen, und Stärke unterstützt strukturelle Belastungen.
• Automobilindustrie: Hochleistungskomponenten (Z.B., Rennmotorventile oder Abgabemöster) Verwenden Sie H11 - HEAT -Widerstand stand 500 ° C+ Abgasstemperaturen, und Verschleißfestigkeit reduziert den Abbau des Komponenten.

3. Herstellungstechniken für H11 -Werkzeugstahl

Das Herstellen von H11-Werkzeugstahl erfordert Präzision, um das chemische Gleichgewicht aufrechtzuerhalten und die Leistung der Hochtemperatur zu optimieren. Hier ist der detaillierte Prozess:

1. Metallurgische Prozesse (Kompositionskontrolle)

• Elektrischer Lichtbogenofen (EAF): Die Hauptmethode - Stahl ausschalten, Chrom, Molybdän, Vanadium, und andere Legierungen werden bei 1.650-1.750 ° C geschmolzen. Sensoren Monitor Chemische Zusammensetzung Elemente in den festen Bereichen von H11 zu halten (Z.B., 4.75-5.50% Chrom und 1.10-1.75% Molybdän), kritisch für heiße Härte.
• Basis -Sauerstoffofen (Bof): Für groß an, dann wird Sauerstoff geblasen, um den Kohlenstoffgehalt anzupassen. Legierungen (Molybdän, Vanadium) werden nach dem Blowing hinzugefügt, um Oxidation zu vermeiden.

2. Rollprozesse

• Heißes Rollen: Die geschmolzene Legierung wird ingots geworfen, erhitzt auf 1.100-1.200 ° C., und rollte in Stangen, Teller, oder Blätter. Heißes Rollen bricht große Carbide ab und formt das Material in Werkzeugblanks (Z.B., Schmieden der Blöcke).
• Kaltes Rollen: Selten verwendet-H11 ist in erster Linie für Hot-Work-Tools gedacht, die dicke Abschnitte erfordern; Kaltes Rollen wird nur für dünne Blätter verwendet (Z.B., Kleine Schneidwerkzeuge) Verbesserung der Oberflächenbeschaffung.

3. Wärmebehandlung (Kritisch für die heiße Leistung)

Die Wärmebehandlung von H11 ist zugeschnitten, um heiße Härte und Zähigkeit zu maximieren:

• Glühen: Auf 850-900 ° C erhitzt und festgehalten für 2-4 Std., dann langsam abgekühlt (50° C/Stunde) bis ~ 600 ° C.. Reduziert die Härte zu 220-250 Brinell, Machenschaft machen und interne Stress lindern.
• Quenching: Erhitzt auf 1.000-1.050 ° C. (Austenitisierung) und für 30-60 Minuten (Abhängig von der Teildicke), dann in Öl oder Luft löschen. Öllöschen härtet den Stahl an 62-64 HRC; Luftlöschung (Langsamer) reduziert die Verzerrung, senkt aber die Härte zu 58-60 HRC.
• Temperieren: Auf 500-600 ° C erwärmt (Für Hot-Work-Tools) oder 300-400 ° C. (Für Kaltarbeit) und für 1-2 Std., dann luftgekühlt. Temperieren bei 500-600 ° C-Balancen heiße Härte und Zähigkeit - kritisch für das Schmieden von Störungen; Niedrigere Temperaturtemperaturen priorisieren die Festigkeit für Schnittwerkzeuge.
• Stressabbau Glühen: Optional-auf 600-650 ° C erhitzt für 1 Stunde nach der Bearbeitung (Vor der endgültigen Wärmebehandlung) Reduzierung des Schneidstresses reduzieren, was beim Löschen zu Rissen führen kann.

4. Bildung und Oberflächenbehandlung

• Formenmethoden:
• Drücken Sie die Formung: Verwendet hydraulische Pressen (5,000-10,000 Tonnen) Um H11 -Platten in große Schmieding -Würfelblöcke zu formen - vor der Wärmebehandlung vorhanden, Wenn der Stahl weich ist.
• Biegen: Selten verwendet - H11 ist dick, Schwere Werkzeuge; Die meiste Formung erfolgt über Bearbeitung oder Presseforming.
• Bearbeitung: CNC -Mühlen mit Carbidwerkzeugen formen H11 in die Klopfhöhlen oder Schneidwerkzeuggeometrien (Z.B., Mühlenzähne) wenn geglüht. Kühlmittel ist erforderlich, um eine Überhitzung zu vermeiden - die Auswachungsgeschwindigkeiten sind 10-15% Langsamer als Low-Alloy-Stähle.
• Schleifen: Nach Wärmebehandlung, Präzisionsschleife (mit Diamanträdern) Verfeinert die Kavitäten oder Werkzeugkanten an engen Toleranzen (Z.B., ± 0,001 mm für Extrusionsstimmungen).
• Oberflächenbehandlung:
• Härten: Endgültige Wärmebehandlung (Quenching + Temperieren) reicht für die meisten Anwendungen aus - keine zusätzliche Oberflächenhärten benötigt.
• Nitriding: Für hochkarme heiße Werkzeuge (Z.B., Extrusion stirbt)-In einer Stickstoffatmosphäre auf 500-550 ° C geheizt, um eine harte Nitridschicht zu bilden (5-10 μm), Steigerung der Verschleißfestigkeit durch 30% ohne die Kernzähigkeit zu verringern.
• Beschichtung (PVD/CVD): Dünne Beschichtungen wie Titan -Aluminiumnitrid (PVD) werden auf Schneidwerkzeuge angewendet - reduziert die Reibung und erweitert die Werkzeuglebensdauer um 2x, besonders zur Bearbeitung von Hochtemperaturlegierungen.

5. Qualitätskontrolle (Heiße Leistungssicherung)

• Härteprüfung: Verwendet Rockwell C-Tester, um die Härte nach der Temperation zu überprüfen (58-62 HRC) und heiße Härte (≥ 50 HRC bei 600 ° C)-kritisch für die Hot-Work-Leistung.
• Mikrostrukturanalyse: Untersucht die Legierung unter einem Mikroskop, um eine gleichmäßige Carbidverteilung zu bestätigen (Keine großen Carbide, die thermische Risse verursachen) und ordnungsgemäßes Temperieren (Kein spröde Martensit).
• Dimensionale Inspektion: Verwendet Koordinatenmessgeräte Maschinen (CMM) Um die Höhlen oder die Werkzeugabmessungen zu überprüfen - vereint Präzision für heißes Schmieden oder Extrusion.
• Wärmeermüdungstests: Simuliert wiederholte Heiz-/Kühlzyklen (500-600° C bis Raumtemperatur) Um den Widerstand gegen Risse zu überprüfen-Wesentlichkeit für Hot-Work-Tools.
• Zugprüfung: Überprüft die Zugfestigkeit (1800-2000 MPA) und Ertragsfestigkeit (1400-1600 MPA) H11 -Spezifikationen zu erfüllen.

4. Fallstudie: H11 -Werkzeugstahl in heißer Extrusion stirbt

Ein Aluminium -Extrusionsunternehmen verwendete H13 -Werkzeugstahl für Extrusionsstimmungen, die Fensterrahmenprofile erzeugen. Der H13 stirbt danach Verschleiß 5,000 Extrusionszyklen, Erfordernde, alle zu regieren 1,000 Zyklen und Austausch danach 5,000 Zyklen - Abkost $15,000 monatlich in der Wartung. Sie wechselten zu H11 Tool Steel, mit den folgenden Ergebnissen:

• Tragen & Wärmeermüdungsresistenz: H11 stirbt 8,000 Extrusionszyklen (60% länger als H13) und erforderte nur jeden, nur jeden zu regieren 2,000 Zyklen - Wartungskosten nach 50%.
• Profilqualität: H11 stirbt beibehalten konsistente Profilabmessungen (± 0,02 mm) während ihrer gesamten Lebensdauer, Während H13 stirbt, zeigte danach eine dimensionale Drift 3,000 Zyklen - reduzieren defekte Profile durch 80%.
• Kosteneinsparungen: Während H11 stirbt 25% mehr im Voraus, Die längere Lebensdauer und die geringere Wartung haben das Unternehmen gerettet $90,000 jährlich.

5. H11 Werkzeugstahl vs. Andere Materialien

Wie ist H11 im Vergleich zu anderen Stäheln und Hochleistungsmaterialien von Hot-Work-Werkzeugen und Hochleistungsmaterialien? Lassen Sie es uns mit einem detaillierten Tisch aufschlüsseln:

Anwendungseignung

• Heißes Schmieden stirbt: H11 ist besser als H13 (höhere heiße Härte, längeres Leben) und weitaus billiger als Titan - ideal für Stahl/Aluminium -Schmieden.
• Heiße Extrusion stirbt: H11 übertrifft H13 (Besserem Widerstand) und D2 (Keine heiße Härte)- für Aluminium-/Kupfer -Extrusionsfähigkeit.
• Hochtemperatur-Schneidwerkzeuge: H11 ist A2/D2 überlegen (bessere heiße Härte) Zur Bearbeitung von Hochtemperaturlegierungen reduziert das Werkzeugänderungen.
• Automobil-/Luft- und Raumfahrtkomponenten: H11 gleicht die Festigkeit und den Wärmewiderstand besser als H13 aus-kostwirtschaftlich für Motorventile oder Abgabeteile.

Ansicht von Yigu Technology auf H11 Tool Steel

Bei Yigu Technology, Wir sehen H11 als oberste Lösung für Hot-Work- und Hochtemperaturanwendungen. Es ist hohe heiße Härte, ausgewogene Zähigkeit, Und Ausgezeichneter Verschleißfestigkeit Machen Sie es ideal für unsere Kunden in Automobilfürfern, Aluminium -Extrusion, und Herstellung von Luft- und Raumfahrtkomponenten. Wir empfehlen H11 oft für heiße Schmiedestirme, Extrusionstools, und Hochtemperatur-Schneidwerkzeuge-wo sie H13 übertrifft (längeres Leben) und D2 (Bessere heiße Leistung). Während es mehr als H13 kostet, Die reduzierte Wartung und die längere Lebensdauer bieten einen besseren Wert, Übereinstimmung mit unserem Ziel, nachhaltig zu sein, Hochleistungslösungen.