H11 alat keluli: Sifat, Aplikasi, Panduan Pembuatan

H11 Tool Steel adalah keluli alat kerja panas premium yang disambut dengan luar biasa kekerasan panas dan gabungan kekuatan seimbang, ketangguhan, dan memakai rintangan. Tidak seperti keluli alat kerja sejuk (Mis., D2), yang disesuaikan Komposisi kimia-Dengan kromium yang disasarkan, Molybdenum, dan penambahan vanadium -gelung mengekalkan kekerasan pada suhu tinggi (sehingga 600 ° C.), menjadikannya pilihan utama untuk penempaan panas mati, Alat penyemperitan, dan komponen automotif/aeroangkasa suhu tinggi. Dalam panduan ini, Kami akan memecahkan ciri -ciri utamanya, Penggunaan dunia nyata, proses pembuatan, dan bagaimana ia dibandingkan dengan bahan lain, Membantu anda memilihnya untuk projek yang menuntut kebolehpercayaan dalam persekitaran panas.

1. Sifat Bahan Kunci Keluli Alat H11

Prestasi Alat Keluli H11 ditakrifkan oleh yang dikalibrasi dengan tepat Komposisi kimia, yang membentuk teguhnya sifat mekanikal, konsisten sifat fizikal, dan ciri-ciri suhu tinggi yang menonjol.

Komposisi kimia

Formula H11 dioptimumkan untuk aplikasi kerja panas, dengan julat tetap untuk elemen utama:

• Kandungan karbon: 0.35-0.45% (mengimbangi kekuatan dan ketangguhan -cukup tinggi untuk rintangan haus, Cukup rendah untuk mengelakkan kelembutan pada suhu tinggi)
• Kandungan kromium: 4.75-5.50% (membentuk karbida tahan panas untuk Rintangan haus yang sangat baik dan meningkatkan kebolehkerjaan)
• Kandungan mangan: 0.20-0.60% (meningkatkan kebolehkerjaan tanpa membuat karbida kasar yang melemahkan keluli)
• Kandungan silikon: 0.15-0.35% (AIDS dalam deoksidasi semasa pembuatan dan meningkatkan kestabilan suhu tinggi)
• Kandungan Molybdenum: 1.10-1.75% (elemen bintang untuk prestasi panas - keunggulan kekerasan panas dan menentang keletihan terma, Kritikal untuk kitaran pemanasan/penyejukan berulang)
• Kandungan vanadium: 0.80-1.10% (Menapis saiz bijian, meningkatkan ketangguhan, dan membentuk karbida vanadium keras untuk rintangan haus tambahan)
• Kandungan fosforus: ≤0.03% (dikawal ketat untuk mengelakkan kelembutan sejuk, Terutama dalam penggunaan rawatan pasca panas)
• Kandungan sulfur: ≤0.03% (ultra-rendah untuk mengekalkan ketangguhan dan mengelakkan retak semasa pembentukan panas)

Sifat fizikal

H11 alat keluli mempunyai ciri-ciri fizikal yang konsisten yang memudahkan reka bentuk untuk aplikasi suhu tinggi:

Sifat mekanikal

Selepas rawatan haba standard (penyepuhlindapan + pelindapkejutan + pembiakan), H11 menyampaikan prestasi yang boleh dipercayai untuk aplikasi panas dan sejuk:

• Kekuatan tegangan: ~ 1800-2000 MPa (lebih tinggi daripada keluli alat a2, Sesuai untuk pemalsuan panas yang tinggi mati)
• Kekuatan hasil: ~ 1400-1600 MPa (Memastikan alat menentang ubah bentuk kekal di bawah beban kerja panas yang berat)
• Pemanjangan: ~ 10-15% (dalam 50 Kemuluran MM-tinggi untuk keluli panas kerja, membenarkan pembentukan semula kecil tanpa retak)
• Kekerasan (Skala Rockwell C.): 58-62 HRC (selepas rawatan haba - boleh laras untuk 52-56 HRC untuk ketangguhan maksimum dalam alat panas berimpak tinggi)
• Kekuatan keletihan: ~ 700-800 MPa (pada 10 ⁷ kitaran-superior hingga keluli kerja sejuk seperti d2, Sesuai untuk alat di bawah pemanasan/penyejukan berulang)
• Kesan ketangguhan: Sederhana hingga tinggi (~ 40-50 J/cm² pada suhu bilik)-lebih tinggi daripada keluli kerja yang paling panas, mengurangkan risiko keretakan keletihan haba

Sifat kritikal lain

• Rintangan haus yang sangat baik: Kromium dan karbida vanadium menentang lelasan, walaupun pada suhu tinggi -ideal untuk memalsukan keluli atau aluminium panas.
• Ketangguhan yang baik: Seimbang dengan kekuatan, menjadikannya sesuai untuk aplikasi panas berimpak tinggi (Mis., Hammer memalsukan mati) di mana keluli rapuh akan retak.
• Kekerasan panas yang tinggi: Mengekalkan ~ 50 HRC pada suhu 600 ° C (jauh lebih tinggi daripada keluli kerja sejuk)-Kritik untuk mengekalkan bentuk dan rintangan pakai semasa kerja panas.
• Kebolehkerjaan: Baik (sebelum rawatan haba)-Annealed H11 (Kekerasan ~ 220-250 Brinell) mudah untuk mesin dengan alat karbida; Elakkan pemesinan selepas mengeras (58-62 HRC).
• Kebolehkalasan: Kandungan karbon dan aloi yang tinggi -tinggi meningkatkan risiko retak; memanaskan (300-400° C.) dan penyimpanan pasca kimpalan diperlukan untuk memulihkan ketangguhan dan mengelakkan kelembutan.

2. Aplikasi Dunia REAL H11 Tool Steel

Campuran H11 kekerasan panas yang tinggi, Rintangan haus yang sangat baik, dan ketangguhan menjadikannya sesuai untuk aplikasi panas dan suhu tinggi. Berikut adalah kegunaannya yang paling biasa:

Alat kerja panas

• Hot forging mati: Mati untuk memalsukan bahagian keluli atau aluminium (Mis., Automotif Crankshafts) Gunakan H11-kekerasan panas mengekalkan bentuk selama 500-600 ° C, dan ketangguhan menentang impak daripada menjalin palu.
• Penyemperitan panas mati: Meninggal dunia untuk extruding aluminium atau profil tembaga (Mis., bingkai tingkap) Gunakan rintangan H11 -Hear mengendalikan geseran dari logam cair, dan rintangan keletihan terma memanjangkan kehidupan mati.
• Alat Stamping Hot: Alat untuk keluli kekuatan tinggi panas (Mis., panel badan automotif) Gunakan kekerasan H11 -mengembalikan kekerasan pada suhu 500 ° C, memastikan bentuk panel yang konsisten berakhir 100,000+ setem.

Contoh kes: Kilang penempaan automotif menggunakan keluli alat h13 (keluli kerja panas biasa) untuk penempaan crankshaft mati. H13 mati berlangsung 8,000 Menambah kitaran sebelum menunjukkan pakaian. Mereka beralih ke H11, dan mati berlangsung 12,000 kitaran -50% lebih lama jangka hayat -memotong kos penggantian oleh $30,000 setiap tahun.

Alat pemotongan

• Pemotong Pengilangan: Pemotong untuk pemesinan aloi suhu tinggi (Mis., Inconel) Gunakan H11-kekerasan panas mengekalkan ketajaman pada suhu pemotongan 400-500 ° C, Mengatasi pemotong HSS standard.
• Alat mengubah: Alat Lathe Untuk Menghidupkan Logam Tahan Haba Gunakan rintangan H11-Wear Mengurangkan Perubahan Alat, meningkatkan kecekapan pengeluaran.
• Broaches: Broaches aloi suhu tinggi (Mis., untuk komponen aeroangkasa) Gunakan H11 -Kecacatan menahan kerongkongan, dan kekerasan panas mengekalkan ketepatan.

Membentuk alat & Pencetakan plastik

• Pukulan dan mati: Pukulan panas untuk lembaran logam tebal Gunakan H11-Extruct mengendalikan beban tinggi, dan rintangan keletihan haba mengelakkan retak.
• Alat pengacuan suntikan: Acuan untuk plastik suhu tinggi (Mis., Nilon atau mengintip) Gunakan H11 -resists memakai dari aliran plastik dan mengekalkan bentuk pada suhu pencetakan 300 ° C.
• Alat pencetakan meniup: Alat untuk meniup bahagian plastik besar (Mis., Tangki Bahan Api) Gunakan H11 -Kecacatan Menentang Tekanan, dan Rintangan Pakai mengekalkan ketepatan acuan.

Aeroangkasa & Industri Automotif

• Industri Aeroangkasa: Komponen suhu tinggi (Mis., bilah turbin menempa mati atau perisai haba enjin) Gunakan H11-kekerasan panas Mengendalikan suhu enjin 600 ° C, dan kekuatan menyokong beban struktur.
• Industri automotif: Komponen berprestasi tinggi (Mis., injap enjin perlumbaan atau manifold ekzos) Gunakan Rintangan H11 -Heat Rintangan 500 ° C+ suhu ekzos, dan haus rintangan mengurangkan degradasi komponen.

3. Teknik pembuatan untuk keluli alat H11

Menghasilkan keluli alat H11 memerlukan ketepatan untuk mengekalkan keseimbangan kimianya dan mengoptimumkan prestasi suhu tinggi. Inilah proses terperinci:

1. Proses metalurgi (Kawalan Komposisi)

• Relau arka elektrik (EAF): Kaedah utama -keluli scrap, Chromium, Molybdenum, Vanadium, dan aloi lain dicairkan pada 1,650-1,750 ° C. Monitor sensor Komposisi kimia Untuk menjaga unsur -unsur dalam julat tetap H11 (Mis., 4.75-5.50% kromium dan 1.10-1.75% Molybdenum), kritikal untuk kekerasan panas.
• Relau oksigen asas (Bof): Untuk besi besar-sebanyak besi dari relau letupan bercampur dengan keluli sekerap, Kemudian oksigen ditiup untuk menyesuaikan kandungan karbon. Aloi (Molybdenum, Vanadium) ditambah selepas bertiup untuk mengelakkan pengoksidaan.

2. Proses rolling

• Rolling panas: Aloi cair dimasukkan ke dalam jongkong, Dipanaskan hingga 1,100-1,200 ° C., dan dilancarkan ke bar, plat, atau lembaran. Rolling panas memecah karbida besar dan membentuk bahan ke dalam kekosongan alat (Mis., Memupuk blok mati).
• Rolling sejuk: Jarang digunakan-H11 terutamanya untuk alat kerja panas, yang memerlukan bahagian tebal; Rolling sejuk hanya digunakan untuk lembaran nipis (Mis., Alat pemotongan kecil) untuk meningkatkan kemasan permukaan.

3. Rawatan haba (Kritikal untuk prestasi panas)

Rawatan haba H11 disesuaikan untuk memaksimumkan kekerasan dan ketangguhan panas:

• Penyepuhlindapan: Dipanaskan hingga 850-900 ° C dan diadakan untuk 2-4 jam, Kemudian disejukkan perlahan -lahan (50° C/jam) hingga ~ 600 ° C.. Mengurangkan kekerasan 220-250 Brinell, Menjadikannya boleh diminum dan melegakan tekanan dalaman.
• Pelindapkejutan: Dipanaskan hingga 1,000-1,050 ° C. (austenitizing) dan diadakan untuk 30-60 minit (Bergantung pada ketebalan bahagian), kemudian dipadamkan dalam minyak atau udara. Pelindapkejutan minyak mengeras keluli ke 62-64 HRC; pelindapkejutan udara (lebih perlahan) mengurangkan gangguan tetapi menurunkan kekerasan 58-60 HRC.
• Pembiakan: Dipanaskan hingga 500-600 ° C. (Untuk alat kerja panas) atau 300-400 ° C. (untuk kegunaan kerja sejuk) dan diadakan untuk 1-2 jam, kemudian disejukkan udara. Pembiakan pada baki 500-600 ° C kekerasan panas dan ketangguhan -kritikal untuk memalsukan mati; Suhu pemanasan yang lebih rendah mengutamakan kekuatan untuk alat pemotong.
• Tekanan pelepasan tekanan: Pilihan-dipanaskan hingga 600-650 ° C 1 jam selepas pemesinan (Sebelum rawatan haba akhir) Untuk mengurangkan tekanan pemotongan, yang boleh menyebabkan retak semasa pelindapkejutan.

4. Membentuk dan rawatan permukaan

• Kaedah membentuk:
• Tekan pembentukan: Menggunakan tekanan hidraulik (5,000-10,000 tan) untuk membentuk plat H11 ke dalam blok mati yang besar - sebelum rawatan haba, Apabila keluli lembut.
• Membongkok: Jarang digunakan -H11 adalah untuk tebal, alat berat; Kebanyakan membentuk dilakukan melalui pemesinan atau pembentukan tekan.
• Pemesinan: Kilang CNC dengan alat karbida membentuk H11 ke dalam rongga mati atau geometri alat pemotongan (Mis., Gigi kilang) Apabila disebarkan. Penyejuk diperlukan untuk mengelakkan kelajuan yang terlalu panas 10-15% lebih perlahan daripada keluli rendah aloi.
• Pengisaran: Selepas rawatan haba, Pengisaran ketepatan (dengan roda berlian) Penapis mati rongga atau tepi alat untuk toleransi yang ketat (Mis., ± 0.001 mm untuk penyemperitan mati).
• Rawatan permukaan:
• Pengerasan: Rawatan haba akhir (pelindapkejutan + pembiakan) cukup untuk kebanyakan aplikasi -tiada pengerasan permukaan tambahan diperlukan.
• Nitriding: Untuk alat panas yang dipakai tinggi (Mis., Penyemperitan mati)-Dipanaskan hingga 500-550 ° C dalam suasana nitrogen untuk membentuk lapisan nitrida keras (5-10 μm), meningkatkan rintangan haus oleh 30% tanpa mengurangkan ketangguhan teras.
• Salutan (PVD/CVD): Salutan nipis seperti titanium aluminium nitrida (Pvd) digunakan untuk memotong alat -mengurangkan geseran dan memanjangkan hayat alat sebanyak 2x, Terutama untuk pemesinan aloi suhu tinggi.

5. Kawalan kualiti (Jaminan prestasi panas)

• Ujian kekerasan: Menggunakan penguji Rockwell C untuk mengesahkan kekerasan selepas marah (58-62 HRC) dan kekerasan panas (≥50 hrc pada suhu 600 ° C)-Critical untuk prestasi kerja panas.
• Analisis mikrostruktur: Meneliti aloi di bawah mikroskop untuk mengesahkan pengedaran karbida seragam (tiada karbida besar yang menyebabkan retak haba) dan pembajaan yang betul (Tiada martensit rapuh).
• Pemeriksaan dimensi: Menggunakan Koordinat Mesin Pengukuran (Cmm) Untuk memeriksa rongga mati atau dimensi alat -Mempertahankan ketepatan untuk penempaan panas atau penyemperitan.
• Ujian Keletihan Thermal: Simulasi kitaran pemanasan/penyejukan berulang (500-600° C ke suhu bilik) Untuk mengesahkan ketahanan terhadap retak-penting untuk alat kerja panas.
• Ujian tegangan: Mengesahkan kekuatan tegangan (1800-2000 MPA) dan kekuatan hasil (1400-1600 MPA) untuk memenuhi spesifikasi H11.

4. Kajian kes: H11 alat keluli dalam penyemperitan panas mati

Syarikat penyemperitan aluminium menggunakan keluli alat H13 untuk penyemperitan mati yang menghasilkan profil bingkai tingkap. H13 mati menunjukkan haus selepas 5,000 kitaran penyemperitan, Memerlukan regrinding setiap 1,000 kitaran dan penggantian selepas 5,000 kitaran -pengarang $15,000 bulanan dalam penyelenggaraan. Mereka beralih ke keluli alat H11, dengan hasil berikut:

• Pakai & Rintangan keletihan terma: H11 mati berlangsung 8,000 kitaran penyemperitan (60% lebih lama daripada H13) dan hanya diperlukan regrinding setiap 2,000 kitaran -memotong kos penyelenggaraan dengan 50%.
• Kualiti profil: H11 meninggal dunia dimensi profil yang konsisten (± 0.02 mm) sepanjang hayat mereka, sementara H13 mati menunjukkan drift dimensi selepas 3,000 kitaran -mengurangkan profil yang cacat oleh 80%.
• Penjimatan kos: Sementara H11 mati kos 25% Lebih banyak pendahuluan, jangka hayat yang lebih lama dan penyelenggaraan yang lebih rendah menyelamatkan syarikat $90,000 setiap tahun.

5. H11 alat keluli vs. Bahan lain

Bagaimana H11 dibandingkan dengan keluli alat kerja panas yang lain dan bahan berprestasi tinggi? Mari kita pecahkan dengan jadual terperinci:

Kesesuaian aplikasi

• Hot forging mati: H11 lebih baik daripada H13 (kekerasan panas yang lebih tinggi, kehidupan yang lebih lama) dan jauh lebih murah daripada titanium -ideal untuk penempaan keluli/aluminium.
• Penyemperitan panas mati: H11 Outperforms H13 (Rintangan pakai yang lebih baik) dan D2 (Tiada kekerasan panas)-Megitu juga untuk penyemperitan aluminium/tembaga.
• Alat pemotongan suhu tinggi: H11 lebih tinggi daripada A2/D2 (Kekerasan panas yang lebih baik) Untuk pemesinan aloi suhu tinggi-mengurangkan perubahan alat.
• Komponen Automotif/Aeroangkasa: H11 mengimbangi kekuatan dan rintangan haba lebih baik daripada H13-kos efektif untuk injap enjin atau bahagian ekzos.

Pandangan Teknologi Yigu pada H11 Tool Steel

Di Yigu Technology, Kami melihat H11 sebagai penyelesaian peringkat atas untuk aplikasi panas dan suhu tinggi. Itu kekerasan panas yang tinggi, ketangguhan seimbang, dan Rintangan haus yang sangat baik Jadikannya sesuai untuk pelanggan kami dalam penempaan automotif, Penyemperitan aluminium, dan pembuatan komponen aeroangkasa. Kami sering mengesyorkan H11 untuk penempaan panas mati, Alat penyemperitan, dan alat pemotongan suhu tinggi-di mana ia mengatasi H13 (kehidupan yang lebih lama) dan D2 (prestasi panas yang lebih baik). Walaupun kos lebih daripada H13, Penyelenggaraan yang dikurangkan dan jangka hayat yang lebih lama memberikan nilai yang lebih baik, menjajarkan matlamat kami untuk mampan, penyelesaian prestasi tinggi.