AISI H21 Hool Steel: Guía para el rendimiento de alta temperatura & Usos

Si trabaja con herramientas que enfrentan temperaturas sostenidas de mediana a alto, herramientas de forjado grandes, o moldes de plástico de alto volumen—AISI H21 Hool Steel es una solución confiable. Como un acero para herramientas para el trabajo caliente de cromo-tungsten-molibdeno, Está diseñado para mantener su fuerza, tenacidad, y forma incluso cuando se expone al calor de hasta 600 ° C. En esta guía, Desglosaremos sus propiedades clave, Aplicaciones del mundo real, proceso de fabricación, y cómo se compara con otros materiales. Al final, Sabrá si es el adecuado para sus necesidades de herramientas de alta temperatura medianas a pesadas..

1. Propiedades del material del acero de herramienta AISI H21

La capacidad de AISI H21 para funcionar bajo calor proviene de su composición cuidadosamente equilibrada y propiedades optimizadas. Exploremos cada categoría en simple, términos prácticos:

Composición química

Elelementos de aleación En AISI H21 trabajan juntos para resistir el calor, tener puesto, y estrés térmico. Aquí hay un desglose típico y sus roles:

Propiedades físicas

Estos rasgos describen cómo se comporta AISI H21 en entornos de alta temperatura:

• Densidad: ~ 7.85 g/cm³ (Igual que la mayoría de los aceros, fácil de calcular el peso de la herramienta para las configuraciones de trabajo en caliente).
• Conductividad térmica: ~ 30 w/(m · k) (disipa bien el calor, prevenir el sobrecalentamiento localizado en grandes troqueles).
• Coeficiente de expansión térmica: ~ 11.6 × 10⁻⁶/° C (minimiza la deformación cuando se calienta y se enfría, Mantener las herramientas precisas).
• Capacidad de calor específica: ~ 465 j/(kg · k) (absorbe y libera calor de manera uniforme, Reducción del estrés térmico en el acero).
• Propiedades magnéticas: Ferromagnético (Funciona con los portavasos magnéticos, Incluso a temperaturas moderadas).

Propiedades mecánicas

Los rasgos mecánicos de AISI H21 están diseñados para un trabajo caliente mediano a pesado. Esto es lo que más importa:

• Resistencia a la tracción: ≥ 1,600 MPA (a temperatura ambiente); ≥ 850 MPA y 500 ° C. (Lo suficientemente fuerte para la falsificación caliente).
• Fuerza de rendimiento: ≥ 1,300 MPA (a temperatura ambiente); ≥ 700 MPA y 500 ° C. (Resiste la deformación permanente bajo calor y carga).
• Dureza: 40–45 hrc (Rocoso), ~ 400–450 HV (Vickers), ~ 380–430 HBW (Brinell)—Mas más que H13, pero mantiene la dureza a alto calor.
• Dureza de impacto: ~ 30–40 J (a temperatura ambiente); ~ 18 J a 500 ° C (lo suficientemente resistente como para resistir el agrietamiento del choque térmico).
• Fatiga: ~ 700 MPA (Resiste el daño de los ciclos de calentamiento/enfriamiento repetidos: ideal para moldes de alto volumen).
• Resistencia al desgaste: Bien: RESISTES ABRASIVO DESEMBRE DEL METAL CALIENTE O LA PLÁSCO, pero 10-15% menos que AISI H13.

Otras propiedades

• Resistencia a la corrosión: Oxidación moderada - RESISTA hasta 600 ° C (Use recubrimientos como el revestimiento de cromo para temperaturas más altas o ambientes húmedos).
• Endurecimiento: Excelente, hardens de manera uniforme en secciones gruesas (hasta 150 mm), haciéndolo ideal para grandes troqueles.
• Resistencia al temple: Muy bueno: mantiene dureza y fuerza hasta 600 ° C (Funciona para la mayoría de los trabajos de Hot Extreme).
• Estabilidad dimensional: Alto - contracción mínima o deformación después del tratamiento térmico y uso repetido (crítico para moldes de precisión).
• Trabajabilidad caliente: Sobresaliente: se puede calentar y formar en grande, Diseños complejos de troqueles sin agrietarse.

2. Aplicaciones de AISI H21 Tool Steel

El equilibrio de resistencia al calor de AISI H21, tenacidad, y la trabajabilidad lo hace ideal para herramientas de alta temperatura media a pesada. Aquí están sus usos más comunes:

Industria de metal

Es una opción superior para herramientas que dan forma a piezas de metal calentado grandes o gruesas:

• Herramientas de trabajo en caliente: Grandes tijeras calientes (para cortar placas de acero gruesas), guías enrollables (para dar forma a las hojas de metal), y martillos de falsificación caliente.
• Dies de falsificación caliente: Dies a mediano a grande para forjar piezas de acero como engranajes en blanco, ejes de eje, o componentes de maquinaria pesada.
• Dies de extrusión en caliente: Muere para extruir los perfiles de metal gruesos (Como vigas de acero para la construcción) o metales no ferrosos (Como tuberías de cobre).
• Herramientas de estampado en caliente: Herramientas pesadas de estampado caliente para dar forma a las gruesas hojas de acero (P.EJ., Piezas de chasis de camiones o marcos de equipos industriales).

Industria de moldeo de plástico

Su resistencia al calor funciona para alto volumen, Componentes de molde grandes:

• Insertos de molde de inyección: Insertos de núcleo o cavidad grandes para piezas de plástico de alto volumen (como paneles interiores automotrices o grandes carcasas de electrodomésticos).
• Moldes de compresión: Moldes para dar forma a grandes piezas de plástico termoestables (Como recintos eléctricos para máquinas industriales).
• Herramientas de moldeo de soplado: Herramientas para hacer recipientes de plástico grandes (como tambores de almacenamiento de 50 litros)—Elglina el calor del plástico fundido y los ciclos repetidos.

Industria automotriz

Se usa para herramientas automotrices de alta resistencia:

• Stamping muere: Dies de estampado caliente pesado para piezas de acero gruesas (Como rieles de marco de camión o parachoques SUV).
• Golpes: Grandes golpes calientes para crear agujeros en piezas de metal calentadas gruesas (como bloques de motor o carcasas de transmisión).
• Muere por forjar: Grandes troqueles para piezas automotrices como cigüeñales, bordes de conexión, o componentes de suspensión.

Ingeniería general

Es perfecto para grande, Herramientas de alta temperatura en entornos industriales:

• Herramientas de trabajo en caliente: Grandes troqueles de molesto caliente (para dar forma a los pernos o sujetadores de metal a granel) o herramientas de presión en caliente (para formar materiales compuestos).
• Herramientas de trabajo en frío: Herramientas de formación fría de servicio pesado para sábanas de metal gruesas (como hacer grandes soportes de aluminio)—Grenks a su dureza.
• Herramientas de formación de frío: Herramientas para dar forma al metal frío a alta presión (como hacer grandes arandelas de acero o sujetadores de construcción).

3. Técnicas de fabricación para AISI H21 Tool Steel

La producción de AISI H21 requiere precisión para preservar sus propiedades resistentes al calor, especialmente para herramientas grandes o complejas. Aquí está el proceso:

1. Proceso de fabricación de acero

• Horno de arco eléctrico (EAF): El método más común. El acero de chatarra se derrite en un EAF, y elementos de aleación (CR, Mes, Y) se agregan para alcanzar la composición exacta de AISI H21.
• Horno de oxígeno básico (Bof): Raro para H21: se usa solo para la producción a gran escala de aceros de alta calidad para clientes industriales.

2. Rodando y forjando

• Rodillo caliente: El acero se calienta a ~ 1,200–1,250 ° C y se enrolla en barras grandes, platos, o bloques (la forma inicial para grandes troqueles).
• Rodando en frío: Rare for H21—hot rolling preserves the steel’s grain structure and Trabajabilidad caliente, que es crítico para herramientas grandes.
• Falsificación de caída: Utiliza un martillo pesado para dar forma al acero caliente en grandes en blanco. (como forjar cuerpos de die para piezas automotrices).
• Presione Forying: Utiliza una prensa hidráulica (con alta presión) para crear formas precisas para grandes, diarios complejos (como insertos de molde de inyección para electrodomésticos).

3. Tratamiento térmico

El tratamiento térmico es clave para desbloquear la resistencia al calor de AISI H21. El proceso típico es:

• Recocido: Caliente el acero a 850–900 ° C y enfríe lentamente; lo sofoce a 180–220 HBW, haciendo que sea fácil mecanizar muertos grandes o complejos.
• Austenitizar: Calentar a 1.020-1,060 ° C y mantener durante 3 a 5 horas (más largo que los aceros más pequeños, Para garantizar un calentamiento uniforme de secciones gruesas).
• Temple: Enfriar en aceite o aire (El enfriamiento de aire es común para grandes troqueles)—Prevents agrietando y crea un duro, Estructura resistente al calor.
• Templado: Recaliente a 520–580 ° C y manténgase manteniendo 4–6 horas (hecho dos veces por estabilidad)—Locks en resistencia al calor y reduce la fragilidad.

4. Tratamiento superficial

• Molienda: Usos grandes, Ruedas abrasivas de precisión para dar forma a grandes troqueles a dimensiones exactas (P.EJ., Alisar la cavidad de una falsificación muere).
• Pulido: Crea una superficie lisa para insertos de moho: las piezas de plástico tienen una limpieza, acabado uniforme (crítico para piezas automotrices o de electrodomésticos).
• Revestimiento: Opcional: nitruro de aluminio de titanio (Tialn) o el recubrimiento de cromo aumenta la resistencia al desgaste en un 25-30% (Ideal para troqueles de forjado de alto volumen).

5. Control de calidad

Cada lote de AISI H21 se prueba para cumplir con los estándares estrictos, Especialmente para grande, Herramientas de alta presión:

• Análisis químico: Utiliza espectrometría para verificar los niveles de CR, Mes, y otros elementos (Asegura que coincida con las especificaciones de AISI H21).
• Prueba mecánica: Incluye pruebas de tracción a alta temperatura, Pruebas de impacto (a la habitación y altas temperaturas), y pruebas de dureza (Para verificar HRC).
• Pruebas no destructivas (NDT): Utiliza pruebas ultrasónicas para encontrar grietas ocultas en secciones gruesas (crítico para grandes troqueles que enfrentan alta presión).

4. Estudios de caso: AISI H21 Tool Steel en acción

Ejemplos del mundo real muestran cómo AISI H21 resuelve problemas para herramientas de trabajo caliente grande o de alto volumen. Aquí hay tres casos detallados:

Estudio de caso 1: Dies de forjado en caliente para cigüeñales automotrices

Antecedentes de la aplicación: Un EE. UU.. El fabricante de piezas automotrices usó AISI H11 muere para forjar cigüeñales. Los troqueles duraron 12,000 ciclos antes de desgastarse, costo de $ 8,000/morir y 3 Días de tiempo de inactividad por reemplazo (Debido al gran tamaño de die). Mejora del rendimiento: Cambiaron a AISI H21 Dies. Los troqueles duraron 25,000 Ciclos: más del doble de tiempo.Análisis de costo-beneficio: Los costos anuales de la matriz cayeron a $19,200 (de $40,000), Ahorrar $ 20,800/año. El tiempo de inactividad también cayó 50%, Aumento de la producción de cigüeñal por 15%.

Estudio de caso 2: Insertos de molde de inyección para carcasas de electrodomésticos grandes

Antecedentes de la aplicación: Un fabricante europeo de electrodomésticos usó insertos de molde AISI P20 para grandes carcasas de refrigeradores. Los insertos se agotaron después 150,000 ciclos, costo de $ 5,000/insertar y 2 Días de tiempo de inactividad (Debido al gran tamaño de inserto). Mejora del rendimiento: Cambiaron a insertos AISI H21. Los insertos duraron 350,000 ciclos - 2.3x más.Análisis de costo-beneficio: Los costos de reemplazo anuales cayeron a $8,571 (de $18,333), Ahorrar $ 9,762/año. Las carcasas también tenían una mejor estabilidad dimensional, Reducción de chatarra por 6%.

Estudio de caso 3: Dies de extrusión en caliente para vigas de acero

Antecedentes de la aplicación: Un fabricante de materiales de construcción canadiense utilizó un acero de trabajo caliente de menor grado (AISI H10) para la extrusión muere. Los troqueles se agrietaron después 8,000 ciclos (Debido al estrés térmico), costa $ 6,000/morir y 4 Días de tiempo de inactividad.Mejora del rendimiento: Cambiaron a AISI H21 Dies. Los troqueles duraron 18,000 ciclos y no se rompió.Análisis de costo-beneficio: Los costos anuales de la matriz cayeron a $17,333 (de $45,000), Ahorrar $ 27,667/año. El tiempo de inactividad cayó 70%, Permitir que la compañía cumpla más pedidos de vigas de acero.

5. AISI H21 Tool Steel vs. Otros materiales

¿Cómo se compara AISI H21 con otros aceros de herramientas y no pisos para un trabajo caliente de medios a pesados?? Usemos datos:

Comparación con otros aceros para herramientas

AISI H21 está diseñado para grandes, Herramientas de alta temperatura: así es como se compara con otros aceros de herramientas comunes:

Comparación con materiales no acero

No steels no puede igualar el equilibrio de tamaño de AISI H21, tenacidad, y resistencia al calor:

Para llevar: AISI H21 es la mejor opción para grandes, Herramientas de trabajo caliente de mediana a pesado. Es más resistente al calor que H11, Más fácil de mecanizar para piezas grandes que H13, y mucho más duro que los no pisos como la cerámica, lo que lo hace perfecto para el trabajo en caliente a escala industrial.

La perspectiva de la tecnología de YIGu sobre el acero de herramientas AISI H21

En la tecnología yigu, Recomendamos AISI H21 a clientes con necesidades de trabajo caliente grandes o de alto volumen, como talleres automotrices o fabricantes de moldes de electrodomésticos. Es una opción confiable para las herramientas que necesitan manejar el calor de hasta 600 ° C sin agrietarse, y su capacidad para endurecerse de manera uniforme en secciones gruesas lo hace ideal para grandes troqueles. Si bien es un poco menos resistente al desgaste que H13, a menudo es más rentable para grandes piezas. Para las empresas que dependen de las herramientas hotes a escala industrial, AISI H21 ofrece un rendimiento constante y una larga vida útil de herramientas, Reducir el tiempo de inactividad y los costos de reemplazo.

Preguntas frecuentes sobre AISI H21 Tool Steel

1. ¿Se puede utilizar AISI H21 para pequeñas herramientas de trabajo caliente??
   Sí, Pero no es ideal. AISI H21 está diseñado para grandes, Herramientas gruesas: sus propiedades (como alta enduribilidad para secciones gruesas) son exagerados para herramientas pequeñas. Para pequeñas herramientas de trabajo caliente, AISI H11 o H13 es más rentable.