H11ツールスチール: プロパティ, アプリケーション, 製造ガイド

H11ツールスチールは、その例外的なために祝われるプレミアムホットワークツールスチールです 暑さ 強度のバランスの取れたブレンド, タフネス, そして耐摩耗性. コールドワークツールスチールとは異なり (例えば。, D2), そのテーラード 化学組成 - ターゲットを絞ったクロム付き, モリブデン, バナジウムの追加 - 高温で硬度を保持します (最大600°C), ホットフォーミングダイの最大の選択肢になります, 押出ツール, 高温自動車/航空宇宙コンポーネント. このガイドで, その重要な特性を分解します, 実世界の使用, 製造プロセス, そして、それが他の素材とどのように比較されますか, 高温の環境で信頼性を要求するプロジェクトに選択するのを支援する.

1. H11ツールスチールの主要な材料特性

H11 Tool Steelのパフォーマンスは、正確に校正されていることによって定義されます 化学組成, その堅牢性を形作ります 機械的特性, 一貫性のある 物理的特性, 傑出した高温特性.

化学組成

H11のフォーミュラは、ホットワークアプリケーション用に最適化されています, 重要な要素の固定範囲付き:

• 炭素含有量: 0.35-0.45% (強度と靭性のバランス - 耐摩耗性に十分な高さ, 高温での脆性を避けるのに十分低い)
• クロム含有量: 4.75-5.50% (熱耐性炭化物を形成します 優れた耐摩耗性 硬化性を向上させます)
• マンガンの内容: 0.20-0.60% (鋼を弱める粗い炭化物を作成せずに硬化性を高める)
• シリコンコンテンツ: 0.15-0.35% (製造中の脱酸化を支援し、高温安定性を改善します)
• モリブデンの内容: 1.10-1.75% (ホットパフォーマンスのための星要素 - エンハンス 暑さ そして熱疲労に抵抗します, 繰り返し加熱/冷却サイクルに重要です)
• バナジウム含有量: 0.80-1.10% (粒サイズを洗練します, タフネスを改善します, そして、追加の耐摩耗性のためにハードバナジウム炭化物を形成します)
• リン含有量: ≤0.03％ (冷たい脆性を防ぐために厳密に制御されます, 特に加熱後の治療の使用において)
• 硫黄含有量: ≤0.03％ (タフネスを維持し、ホットフォーミング中の亀裂を避けるための超低)

物理的特性

H11ツールスチールには、高温アプリケーションの設計を簡素化する一貫した物理的特性があります:

機械的特性

標準的な熱処理後 (アニーリング + 消光 + 焼き戻し), H11は、ホットアプリケーションとコールドアプリケーションの両方に信頼できるパフォーマンスを提供します:

• 抗張力: 〜1800-2000 MPa (A2ツールスチールよりも高い, 高負荷のホットフォーミングダイに適しています)
• 降伏強度: 〜1400-1600 MPa (ツールは、激しい暑さの下で永久的な変形に抵抗することを保証します)
• 伸長: 〜10-15％ (で 50 MM - 熱い鋼の高延性, ひび割れずに変化するマイナーな再形成を許可します)
• 硬度 (ロックウェルCスケール): 58-62 HRC (熱処理後 - 調整可能 52-56 Impact Hot Toolsの最大の靭性のためのHRC)
• 疲労強度: 〜700-800 MPa (10℃のサイクル - D2のような冷静な鋼から, 繰り返し加熱/冷却の下のツールに最適です)
• 衝撃の靭性: 中程度から高 (室温で〜40-50 j/cm²) - ほとんどのホットワークスチールよりも高くなっています, 熱疲労亀裂のリスクを減らす

その他の重要なプロパティ

• 優れた耐摩耗性: クロムとバナジウムの炭化物は摩耗に耐えます, 高温でさえ - 鋼またはアルミニウムの熱い鍛造のためのideal.
• 良いタフネス: 強さとバランスが取れています, インパクトの高いホットアプリケーションに適しています (例えば。, ハンマー鍛造ダイ) 脆い鋼が割れる場所.
• 高い暑さ: 600°Cで〜50 HRCを保持します (コールドワークスチールよりもはるかに高い) - 熱い作業中に形状と耐摩耗性を維持するための批判.
• 加工性: 良い (熱処理の前) - 発生したH11 (硬度〜220-250ブリネル) 炭化物ツールを使用して簡単に機械加工できます; 硬化後の機械加工は避けてください (58-62 HRC).
• 溶接性: 公正 - 高炭素と合金の含有量は、ひび割れリスクを高めます; 予熱 (300-400°C) そして、頑固さを回復し、脆性を避けるために、溶接後の焼き戻しが必要です.

2. H11ツールスチールの実際のアプリケーション

H11のブレンド 高い暑さ, 優れた耐摩耗性, タフネスは、ホットワークや高温アプリケーションに最適です. ここに最も一般的な用途があります:

ホットな作業ツール

• 熱い鍛造ダイ: 鋼またはアルミニウムの部品を鍛造するために死にます (例えば。, 自動車クランクシャフト) H11を使用します - 暑さ 500〜600°Cの鍛造中に形状を保持します, タフネスは、ハンマーの鍛造による影響に抵抗します.
• ホット押出は死にます: アルミニウムまたは銅プロファイルを押し出すために死にます (例えば。, ウィンドウフレーム) H11 -WEAR抵抗を使用して、溶融金属からの摩擦を処理します, そして、熱疲​​労抵抗は死の寿命を延ばします.
• ホットスタンピングツール: 高強度鋼のホットスタンピング用のツール (例えば。, 自動車用ボディパネル) H11を使用します - 硬度は500°Cで再び硬度を取り戻します, 一貫したパネル形状を確保します 100,000+ スタンピング.

ケースの例: H13ツールスチールを使用した自動車用鍛造プラント (一般的なホットワークスチール) クランクシャフトの鍛造ダイの場合. H13の死は続きました 8,000 摩耗を示す前にサイクルを鍛造します. 彼らはH11に切り替えました, そして死は続きました 12,000 サイクル - 寿命が50％長く、ダイの交換コストを削減します $30,000 毎年.

切削工具

• ミリングカッター: 高温合金を加工するためのカッター (例えば。, インコネル) H11を使用します - 暑さ 400〜500°Cの削減温度でシャープネスを維持します, 標準のHSSカッターを上回る.
• ターニングツール: 熱耐性金属を回転させるための旋盤ツールH11を使用します - 服装抵抗はツールの変化を減らします, 生産効率の向上.
• ブローチ: 高温合金ブローチ (例えば。, 航空宇宙コンポーネント用) H11を使用してください - 張りはチッピングに抵抗します, そして、熱い硬さは精度を維持します.

ツールの形成 & プラスチックモールディング

• パンチとダイ: 厚い金属シートのホットフォーミングパンチはH11を使用します - 高さのハンドル高負荷, そして、熱疲​​労抵抗は割れを避けます.
• 射出成形ツール: 高温プラスチック用の型 (例えば。, ナイロンまたはピーク) H11を使用 - プラスチックの流れからの耐摩耗性は300°Cの成形温度で形状を保持します.
• ブロー成形ツール: 大きなプラスチック部品を成形するためのツール (例えば。, 燃料タンク) H11を使用してください - 町は圧力に抵抗します, 耐摩耗性はカビの精度を維持します.

航空宇宙 & 自動車産業

• 航空宇宙産業: 高温成分 (例えば。, タービンブレード鍛造ダイまたはエンジンヒートシールド) H11を使用します - 暑さ 600°Cのエンジン温度を処理します, 強度は構造荷重をサポートします.
• 自動車産業: 高性能コンポーネント (例えば。, レーシングエンジンバルブまたは排気マニホールド) H11を使用します - 500°C+排気温度に耐えます, 耐摩耗性は成分の劣化を減らします.

3. H11ツールスチールの製造技術

H11ツールスチールを生産するには、化学バランスを維持し、高温性能を最適化するために精度が必要です. 詳細なプロセスは次のとおりです:

1. 冶金プロセス (組成制御)

• 電気弧炉 (EAF): 主要な方法 - 鉄鋼, クロム, モリブデン, バナジウム, 他の合金は1,650〜1,750°Cで溶けます. センサーモニター 化学組成 要素をH11の固定範囲内に保つため (例えば。, 4.75-5.50% クロムと 1.10-1.75% モリブデン), 熱い硬度に重要です.
• 基本的な酸素炉 (bof): 大規模な生産のために - 爆風炉からのモルテン鉄はスクラップスチールと混合されています, 次に、酸素を吹き飛ばして炭素含有量を調整します. 合金 (モリブデン, バナジウム) 酸化を避けるために爆発後に追加されます.

2. ローリングプロセス

• ホットローリング: 溶融合金はインゴットに投げ込まれます, 1,100〜1,200°Cに加熱, バーに転がります, プレート, またはシート. ホットローリングは大きな炭化物を分解し、材料をツールブランクに形作ります (例えば。, ダイブロックを鍛造します).
• コールドローリング: めったに使用されない-H11は主にホットワークツール用です, 厚いセクションが必要です; コールドローリングは、薄いシートにのみ使用されます (例えば。, 小さな切削工具) 表面仕上げを改善するため.

3. 熱処理 (ホットパフォーマンスにとって重要です)

H11の熱処理は、熱い硬さと靭性を最大化するように調整されています:

• アニーリング: 850-900°Cに加熱され、保持されます 2-4 時間, その後、ゆっくりと冷却されました (50°C/時間) 〜600°Cまで. 硬度を低下させます 220-250 ブリネル, 機械加工可能にし、内部ストレスを緩和します.
• 消光: 1,000〜1,050°Cに加熱 (オーステナイト化) と保持されています 30-60 分 (部分の厚さに応じて), その後、油または空気で消します. オイル消光は鋼を硬化させます 62-64 HRC; 空気消光 (もっとゆっくり) 歪みを減らしますが、硬度を低下させます 58-60 HRC.
• 焼き戻し: 500〜600°Cに再加熱 (ホットワークツール用) または300〜400°C (コールドワークの使用) と保持されています 1-2 時間, その後、空冷. 500〜600°Cのバランスでの和解 暑さ およびタフネス - 鍛造ダイのために批判的です; 低温温度は、切削工具の強度を優先します.
• ストレス緩和アニーリング: オプション - 600〜650°Cに加えて 1 機械加工の1時間 (最終熱処理の前) 切断ストレスを減らすため, 消光中にひび割れを引き起こす可能性があります.

4. 形成と表面処理

• 形成方法:
• フォーミングを押します: 油圧プレスを使用します (5,000-10,000 トン) H11プレートを大きな鍛造ダイブロックに形作るには、熱処理の前に, 鋼が柔らかいとき.
• 曲げ: めったに使用されない-H11は厚いためです, 重いツール; ほとんどの形状は、機械加工またはプレス形成によって行われます.
• 機械加工: 炭化物ツールを備えたCNCミル (例えば。, 細かい歯) アニールしたとき. 過熱を防ぐためにクーラントが必要です。マシン速度はそうです 10-15% 低合金鋼よりも遅い.
• 研削: 熱処理後, 精密粉砕 (ダイヤモンドホイール付き) ダイキャビティまたはツールエッジを密着させる耐性に洗練します (例えば。, 押出ダイの±0.001 mm).
• 表面処理:
• 硬化: 最終熱処理 (消光 + 焼き戻し) ほとんどのアプリケーションでは十分です。追加の表面硬化は必要ありません.
• ニトリッド: ハイウェアホットツール用 (例えば。, 押し出しが死にます) - 窒素雰囲気で500〜550°Cに加えて、硬い窒素層を形成する (5-10 μm), 耐摩耗性を高めます 30% コアの靭性を減らすことなく.
• コーティング (PVD/CVD): チタンアルミニウム窒化物のような薄いコーティング (PVD) 切削工具に適用されます - 摩擦を減らし、ツールの寿命を2倍延長します, 特に高温合金を加工するため.

5. 品質管理 (ホットパフォーマンス保証)

• 硬度テスト: Rockwell Cテスターを使用して、即興後の硬度を確認します (58-62 HRC) そして暑さ (600°Cで50 HRC以上) - ホットワークのパフォーマンスのために批判的.
• 微細構造分析: 顕微鏡下で合金を調べて、均一な炭化物分布を確認します (熱亀裂を引き起こす大きな炭化物はありません) 適切な気性 (脆いマルテンサイトはありません).
• 寸法検査: 座標測定マシンを使用します (CMM) ダイキャビティまたはツールの寸法を確認するには、ホットフォーミングまたは押し出しの精度を維持します.
• 熱疲労試験: 繰り返し加熱/冷却サイクルをシミュレートします (500-600°Cから室温まで) 亀裂に対する抵抗を確認するために - ホットワークツールの必須.
• 引張試験: 引張強度を検証します (1800-2000 MPA) そして、降伏強度 (1400-1600 MPA) H11仕様を満たすため.

4. ケーススタディ: ホット押出のH11ツールスチールは死にます

アルミニウムの押出会社は、窓枠プロファイルを生成する押出ダイにH13ツールスチールを使用しました. H13ダイはその後摩耗を示しました 5,000 押出サイクル, すべてを再編成する必要があります 1,000 サイクルと交換後 5,000 サイクル - コスト $15,000 毎月メンテナンス. 彼らはH11ツールスチールに切り替えました, 次の結果があります:

• 着る & 熱疲労抵抗: H11が続きました 8,000 押出サイクル (60% H13より長い) 必要なものだけが必要でした 2,000 サイクル - メンテナンスコストを削減します 50%.
• プロファイルの品質: H11ダイは、一貫したプロファイルの寸法を維持しました (±0.02 mm) 彼らの寿命を通して, H13ダイはその後寸法ドリフトを示しました 3,000 サイクル - 欠陥のあるプロファイルを減らす 80%.
• コスト削減: H11のコストがかかります 25% より前もって, 寿命が長く、メンテナンスが少ないほど会社が救われました $90,000 毎年.

5. H11 Tool Steel Vs. その他の材料

H11は他のホットワークツールスチールや高性能材料と比較してどうですか? 詳細なテーブルで分解しましょう:

アプリケーションの適合性

• 熱い鍛造ダイ: H11はH13よりも優れています (より高い暑さ, 長寿命) チタンよりもはるかに安い - 鋼/アルミニウムの鍛造用のideal.
• ホット押出は死にます: H11はH13を上回ります (より良い耐摩耗性) およびd2 (暑さはありません) - アルミニウム/銅押出に適しています.
• 高温切削工具: H11はA2/D2よりも優れています (より良い熱い硬さ) 高温合金を機械加工するために、ツールの変化を減らします.
• 自動車/航空宇宙コンポーネント: H11は、強度と耐熱性のバランスがH13よりも優れています。エンジンバルブまたは排気部品のコスト効果.

H11ツールスチールに関するYiguテクノロジーの見解

Yiguテクノロジーで, H11は、ホットワークおよび高温アプリケーションの最大ソリューションと見なされています. その 高い暑さ, バランスの取れた靭性, そして 優れた耐摩耗性 自動車用の鍛造のクライアントにとって理想的にしてください, アルミニウム押出, および航空宇宙コンポーネントの製造. ホットフォーミングダイにはH11をお勧めします, 押出ツール, 高温切削工具 - H13よりも優れている場所 (長寿命) およびd2 (より良いホットパフォーマンス). H13を超える費用がかかりますが, メンテナンスの削減と寿命が長くなると、より良い価値が得られます, Sustainableの目標を調整します, 高性能ソリューション.