H13 Werkzeugstahl: Eigenschaften, Anwendungen, Fertigungshandbuch

H13 Werkzeugstahl ist ein weit verbreiteter Hot-Work-Werkzeugstahl, der für seine außergewöhnlichen Feierlichkeiten gefeiert wird heiße Härte, ausgewogene Zähigkeit, und zuverlässiger Verschleißfestigkeit. Es ist maßgeschneidert Chemische Zusammensetzung- Mit genauen Mengen an Chrom, Molybdän, und Vanadium - und leitet Härte bei erhöhten Temperaturen bei (bis zu 550 ° C.) Während der Widerstand gegen die thermische Müdigkeit, Machen, Extrusionstools, und Hochtemperatur-Kunststoff-Formkomponenten. 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 die Haltbarkeit in wiederholten Hochhitzebedickungen erfordern.

1. Schlüsselmaterialeigenschaften von H13 -Werkzeugstahl

Die Leistung von H13 Tool Steel wird durch seine sorgfältig kalibrierte definiert Chemische Zusammensetzung, das prägt seine robuste mechanische Eigenschaften, konsistent physische Eigenschaften, und herausragende Hochtemperatureigenschaften.

Chemische Zusammensetzung

Die Formel von H13 ist für Hot-Work-Anwendungen optimiert, mit festen Bereichen für Schlüsselelemente:

• Kohlenstoffgehalt: 0.30-0.45% (Balances Kraft und Zähigkeit - hoch genug, um Widerstand zu tragen, Niedrig genug, um beim wiederholten Erhitzen/Abkühlen die Sprödigkeit zu vermeiden)
• Chromgehalt: 4.75-5.50% (bilden hitzebeständige Carbide für Ausgezeichneter Verschleißfestigkeit und verbessert die Verhärtbarkeit, kritisch für eine gleichmäßige Wärmebehandlung)
• Manganinhalt: 0.20-0.60% (Steigert die Härtbarkeit, ohne grobe Carbide zu erzeugen, die den Stahl unter hohen Temperaturen schwächen)
• Siliziumgehalt: 0.15-0.35% (Hilft bei der Desoxidation während der Herstellung und verbessert die Hochtemperaturstabilität, Verringerung der thermischen Verzerrung)
• Molybdängehalt: 1.10-1.75% (verbessert heiße Härte und widersetzt sich der thermischen Ermüdung - Kesch)
• Vanadiuminhalt: 0.80-1.10% (verfeinert die Korngröße, verbessert die Zähigkeit, und bildet hart)
• Phosphorgehalt: ≤ 0,03% (streng kontrolliert, um kalte Brechtigkeit zu verhindern, insbesondere in Tools, die in der Lowperaturspeicherung nach der Hitzebehandlung verwendet werden)
• Schwefelgehalt: ≤ 0,03% (Ultra-niedrig, um die Zähigkeit aufrechtzuerhalten und das Knacken bei heißer Form oder Bearbeitung zu vermeiden)

Physische Eigenschaften

H13 Tool Steel hat konsistente physikalische Eigenschaften, die das Design für Hochtemperaturanwendungen vereinfachen:

Mechanische Eigenschaften

Nach Standard -Wärmebehandlung (Glühen + Quenching + Temperieren), H13 liefert eine zuverlässige Leistung für heiße und moderate Kaltarbeitsanwendungen:

• Zugfestigkeit: ~ 1800-2000 MPA (auf NACH mit leistungsstarken Hot-Work-Stählen, Geeignet für High-Lader-Heißfürchungen-Sterben)
• Ertragsfestigkeit: ~ 1400-1600 MPa (stellt sicher, Wie Schmiedendruck)
• Verlängerung: ~ 10-15% (In 50 MM-Hoch Duktilität für einen Hot-Work-Stahl, Ermöglichen einer geringfügigen Umgestaltung von Stirmen 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 (~ 45-55 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 auch bei 500 ° C Abrieb, Es ist ideal für die heiße Schmieden von Stahl oder Aluminium.
• Gute Zähigkeit: Mit Kraft ausgeglichen, So kann es den Einflüssen durch Schmieden von Hämmern oder Extrusionsdruck ohne Knacken standhalten.
• Hohe heiße Härte: Behält ~ 48 Stunden bei 550 ° C (weit höher als Kaltarbeitsstähle wie A2)- kritisch für die Aufrechterhaltung der Stempelform während der heißen Arbeit.
• Verarbeitbarkeit: Gut (Vor Wärmebehandlung)–Nealed H13 (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 Brödeln zu verhindern.

2. Reale Anwendungen von H13-Werkzeugstahl

H13s Mischung aus hohe heiße Härte, Ausgezeichneter Verschleißfestigkeit, Und Zähigkeit macht es ideal für Hot-Work- und Hochtemperaturanwendungen in der gesamten Branche. Hier sind seine häufigsten Verwendungszwecke:

Heiße Arbeitswerkzeuge

• Heißes Schmieden stirbt: Stirbt zum Schmieden von Automobilteilen (Z.B., Kurbelwellen, Stangenverbindungsstäbe) Verwenden Sie H13 -heiße Härte behält die Form während 500-550 ° C-Schmieden, und Zähigkeit widersetzt sich aus den Auswirkungen des Schmiedens von Hämmern.
• Heiße Extrusion stirbt: Stirbt für extrudierende Aluminiumprofile (Z.B., Fensterrahmen, Kühlkörper) Verwenden Sie H13 - Wäschefestigkeit verarbeitet die Reibung von geschmolzenem Aluminium, und thermische Müdigkeitsresistenz erstreckt sich über die Lebensdauer.
• Heiße Stempelwerkzeuge: Werkzeuge für heißes Stempeln hochfestem Stahl (Z.B., Kfz -Körpertafeln) Verwenden Sie H13 - retaint die Härte bei 500 ° C., Gewährleistung einer konsistenten Panelform über 80,000+ Stempel.

Fallbeispiel: Ein Automobilschmiedwerk verwendete Standard-Hot-Work-Stahl (H11) Für die Sterblichkeit der Kurbelwelle, aber danach häufiges Knacken konfrontiert 10,000 Zyklen. Sie wechselten zu H13, und die Stirme dauerten 15,000 Zyklen (50% länger) ohne Knacken - Schnittstabersatzkosten durch $25,000 jährlich.

Schneidwerkzeuge

• Fräser: Schneider zur Bearbeitung von hitzebeständigen Legierungen (Z.B., Titan, Inconel) Verwenden Sie H13 -heiße Härte Hält die Schärfe bei 400-500 ° C Schneidtemperaturen bei, Outperformance Standard -HSS -Cutters.
• Drehwerkzeuge: Drehwerkzeuge zum Drehen von Hochtemperaturmetallen Verwenden Sie H13-Wäschefestigkeit reduziert Werkzeugänderungen, Verbesserung der Produktionseffizienz durch 30%.
• Ränen: Räumen für die Gestaltung der Luft- und Raumfahrtkomponenten (Z.B., Turbinenklingen) Verwenden Sie H13 - Teigness widersteht das Chipping, und heiße Härte behält die Präzision während der langen Bearbeitungsläufe bei.

Werkzeuge bilden & Plastikform

• Schläge und Sterben: Heißbildende Schläge für dicke Metallblätter (Z.B., Automobil -Chassis -Teile) Verwenden Sie H13 - STRAGE GROSS hohe Lasten, und thermischer Müdigkeitswiderstand vermieden ein Riss durch wiederholte Erhitzen.
• Injektionsformwerkzeuge: Formen für Hochtemperaturkunststoffe (Z.B., Nylon, SPÄHEN) Verwenden Sie H13 - Resistenten tragen aus Kunststofffluss und behalten die Form bei 300 ° C -Formtemperaturen bei, Gewährleistung einer konsequenten Teilqualität.
• Blow -Formwerkzeuge: Werkzeuge zum Blasen von großen Kunststoffteilen (Z.B., Kraftstofftanks, Wasserflaschen) Verwenden Sie H13 - Teigness widersteht dem Druck, und Verschleißfestigkeit behält die Schimmelpilzpräzision über 100,000+ Zyklen.

Luft- und Raumfahrt & Automobilindustrie

• Luft- und Raumfahrtindustrie: Hochtemperaturkomponenten (Z.B., Turbinenklingen -Schmieden stirschen, Motorwärmeschilde) Verwenden Sie H13 -heiße Härte Griff 550 ° C Motortemperaturen, und Stärke unterstützt strukturelle Belastungen.
• Automobilindustrie: Hochleistungskomponenten (Z.B., Rennmotorenventile, Auspuffkrümmer) Verwenden Sie H13 - HEAT -Widerstand stand 500 ° C+ Auspufftemperaturen, und Verschleißfestigkeit reduziert den Abbau des Komponenten.

3. Herstellungstechniken für H13 -Werkzeugstahl

Das Herstellen von H13-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 H13 aufbewahren (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-H13 ist hauptsächlich für dicke Hot-Work-Werkzeuge gedacht; 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 H13 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 1.020-1.080 ° 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 500-550 ° C erwärmt (Für Hot-Work-Tools) oder 300-400 ° C. (Für Kaltarbeit) und für 1-2 Std., dann luftgekühlt. Temperieren bei 500-550 ° 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 H13 -Platten in große Schmieding -Würfelblöcke zu formen - vor der Wärmebehandlung, Wenn der Stahl weich ist.
• Biegen: Selten verwendet - H13 ist dick, Schwere Werkzeuge; Die meiste Formung erfolgt über Bearbeitung oder Presseforming.
• Bearbeitung: CNC -Mühlen mit Carbidwerkzeugen formen H13 in Würfelhöhlen 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 (≥ 48 HRC bei 550 ° 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 (500-550° 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) H13 -Spezifikationen zu erfüllen.

4. Fallstudie: H13 Werkzeugstahl in Aluminium -Extrusion stirbt

Ein Aluminium -Extrusionsunternehmen verwendete D2 -Werkzeugstahl für Extrusionsstimmungen, die Kühlkörperprofile erzeugen. Der D2 stirbt danach fehlgeschlagen 3,000 Zyklen aufgrund thermischer Risse und Verschleiß, erfordern $20,000 monatlich in Ersatz. Sie wechselten zu H13 Tool Steel, mit den folgenden Ergebnissen:

• Wärmemüdung & Resistenz tragen: H13 stirbt 8,000 Zyklen (167% länger als D2) ohne Knacken - Abschnitt Ersatzkosten durch 60%.
• Profilqualität: H13 stirbt beibehalten konsistente Kühlkörperabmessungen (± 0,02 mm) während ihrer gesamten Lebensdauer, Während D2 -stirsche danach eine dimensionale Drift zeigte 1,500 Zyklen - reduzieren defekte Teile durch 90%.
• Kosteneinsparungen: Während H13 stirbt 30% mehr im Voraus, Die längere Lebensdauer und die niedrigeren Defekte retteten das Unternehmen $120,000 jährlich.

5. H13 Werkzeugstahl vs. Andere Materialien

Wie ist H13 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: H13 ist kostengünstiger als H11 (10% billiger) und hat eine bessere Zähigkeit-ideal für die färbliche Schmiede von Automobilteilen.
• Aluminium -Extrusion stirbt: H13 übertrifft D2 (Kein thermisches Riss) und a2 (bessere heiße Härte)-für die Extrusion mit hoher Volumen-Extrusion.
• Kunststoffformwerkzeuge: H13 gleicht Wärmefestigkeit aus und Kosten besser als Titan-perfekt für Hochtemperaturplastik wie Peek.
• Hochtemperatur-Schneidwerkzeuge: H13 ist A2/D2 überlegen (bessere heiße Härte) Zur Bearbeitung von Wärmeresistenten legierter-reduziert das Werkzeugwechsel.

Ansicht von Yigu Technology auf H13 Tool Steel

Bei Yigu Technology, Wir sehen H13 als vielseitig, kostengünstige Lösung für Hot-Work-Anwendungen. Es ist hohe heiße Härte, ausgewogene Zähigkeit, Und Ausgezeichneter Verschleißfestigkeit Machen Sie es ideal für unsere Kunden in Automobilfürfern, Aluminium -Extrusion, und Plastikform. Wir empfehlen H13 oft für heiße Schmiedestirme, Extrusionstools, und Injektionsformen - wo sie D2 übertrifft (Kein thermisches Riss) und ist erschwinglicher als H11. Während es etwas geringere heiße Härte als H11 hat, Es ist bessere Zähigkeit und niedrigere Kosten bieten einen besseren Gesamtwert, Übereinstimmung mit unserem Ziel, nachhaltig zu sein, Hochleistungslösungen.

FAQ

1. Kann H13-Werkzeugstahl für Kaltarbeitsanwendungen verwendet werden (