H13 alat keluli: Sifat, Aplikasi, Panduan Pembuatan

H13 Tool Steel adalah keluli alat kerja panas yang digunakan secara meluas untuk yang luar biasa kekerasan panas, ketangguhan seimbang, dan rintangan haus yang boleh dipercayai. Yang disesuaikan Komposisi kimia-Dengan jumlah kromium yang tepat, Molybdenum, dan vanadium -bilah ia mengekalkan kekerasan pada suhu tinggi (sehingga 550 ° C.) Semasa menentang keletihan terma, menjadikannya pilihan utama untuk penempaan panas mati, Alat penyemperitan, dan komponen pencetakan plastik 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 ketahanan dalam kitaran panas berulang.

1. Sifat Bahan Kunci Keluli Alat H13

Prestasi Alat Keluli H13 ditakrifkan oleh yang dikalibrasi dengan teliti Komposisi kimia, yang membentuk teguhnya sifat mekanikal, konsisten sifat fizikal, dan ciri-ciri suhu tinggi yang menonjol.

Komposisi kimia

Formula H13 dioptimumkan untuk aplikasi kerja panas, dengan julat tetap untuk elemen utama:

• Kandungan karbon: 0.30-0.45% (mengimbangi kekuatan dan ketangguhan -cukup tinggi untuk rintangan haus, Cukup rendah untuk mengelakkan kelembutan semasa pemanasan/penyejukan berulang)
• Kandungan kromium: 4.75-5.50% (membentuk karbida tahan panas untuk Rintangan haus yang sangat baik dan meningkatkan kebolehkerjaan, Kritikal untuk rawatan haba seragam)
• Kandungan mangan: 0.20-0.60% (meningkatkan kebolehkerjaan tanpa membuat karbida kasar yang melemahkan keluli di bawah suhu tinggi)
• Kandungan silikon: 0.15-0.35% (AIDS dalam deoksidasi semasa pembuatan dan meningkatkan kestabilan suhu tinggi, Mengurangkan herotan haba)
• Kandungan Molybdenum: 1.10-1.75% (Meningkatkan kekerasan panas dan menentang keletihan terma -kunci untuk alat yang terdedah kepada kitaran pemanasan/penyejukan berulang)
• Kandungan vanadium: 0.80-1.10% (Menapis saiz bijian, meningkatkan ketangguhan, dan membentuk karbida vanadium keras yang meningkatkan rintangan haus pada suhu tinggi)
• Kandungan fosforus: ≤0.03% (dikawal ketat untuk mengelakkan kelembutan sejuk, Terutama dalam alat yang digunakan dalam penyimpanan suhu rendah pasca panas)
• Kandungan sulfur: ≤0.03% (ultra-rendah untuk mengekalkan ketangguhan dan mengelakkan retak semasa pembentukan panas atau pemesinan)

Sifat fizikal

H13 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), H13 menyampaikan prestasi yang boleh dipercayai untuk aplikasi kerja sejuk yang panas dan sederhana:

• Kekuatan tegangan: ~ 1800-2000 MPa (setanding dengan keluli kerja panas berprestasi tinggi, 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, seperti tekanan menempa)
• Pemanjangan: ~ 10-15% (dalam 50 Kemuluran MM-tinggi untuk keluli panas kerja, membenarkan pembentukan semula kecil mati 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 (~ 45-55 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 500 ° C, menjadikannya sesuai untuk memalsukan keluli atau aluminium panas.
• Ketangguhan yang baik: Seimbang dengan kekuatan, Oleh itu, ia dapat menahan impak daripada memalsukan palu atau tekanan penyemperitan tanpa retak.
• Kekerasan panas yang tinggi: Mengekalkan ~ 48 HRC pada suhu 550 ° C (jauh lebih tinggi daripada keluli kerja sejuk seperti A2)-Kekalan untuk mengekalkan bentuk mati semasa bekerja panas.
• Kebolehkerjaan: Baik (sebelum rawatan haba)-Annealed H13 (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 mencegah kelembutan.

2. Aplikasi Dunia REAL H13 Tool Steel

Campuran H13 kekerasan panas yang tinggi, Rintangan haus yang sangat baik, dan ketangguhan menjadikannya sesuai untuk aplikasi panas dan suhu tinggi di seluruh industri. Berikut adalah kegunaannya yang paling biasa:

Alat kerja panas

• Hot forging mati: Meninggal dunia untuk memalsukan bahagian automotif (Mis., Crankshafts, Menyambung rod) Gunakan H13-kekerasan panas mengekalkan bentuk selama 500-550 ° C, dan ketangguhan menentang impak daripada menjalin palu.
• Penyemperitan panas mati: Meninggal dunia untuk extruding profil aluminium (Mis., bingkai tingkap, Tenggelam haba) Gunakan rintangan H13 mengendalikan geseran dari aluminium cair, dan rintangan keletihan terma memanjangkan kehidupan mati.
• Alat Stamping Hot: Alat untuk keluli kekuatan tinggi panas (Mis., panel badan automotif) Gunakan kekerasan H13 -mengembalikan kekerasan pada suhu 500 ° C, memastikan bentuk panel yang konsisten berakhir 80,000+ setem.

Contoh kes: Kilang penempaan automotif menggunakan keluli kerja panas standard (H11) untuk crankshaft mati tetapi menghadapi keretakan yang kerap selepas 10,000 kitaran. Mereka beralih ke H13, dan mati berlangsung 15,000 kitaran (50% lebih lama) tanpa retak -pemotongan kos penggantian oleh $25,000 setiap tahun.

Alat pemotongan

• Pemotong Pengilangan: Pemotong untuk pemesinan aloi tahan panas (Mis., Titanium, Inconel) Gunakan H13-kekerasan panas mengekalkan ketajaman pada suhu pemotongan 400-500 ° C, Mengatasi pemotong HSS standard.
• Alat mengubah: Alat Lathe Untuk Menghidupkan Logam Suhu Tinggi Gunakan rintangan H13-Hear Rintangan Mengurangkan Perubahan Alat, meningkatkan kecekapan pengeluaran oleh 30%.
• Broaches: Broaches untuk membentuk komponen aeroangkasa (Mis., bilah turbin) Gunakan H13 -Ketepatan Menentang Keratan, dan kekerasan panas mengekalkan ketepatan semasa berjalan panjang.

Membentuk alat & Pencetakan plastik

• Pukulan dan mati: Pukulan panas untuk lembaran logam tebal (Mis., bahagian casis automotif) Gunakan H13 -Had mengendalikan beban tinggi, dan rintangan keletihan haba mengelakkan retak dari pemanasan berulang.
• Alat pengacuan suntikan: Acuan untuk plastik suhu tinggi (Mis., Nylon, Mengintip) Gunakan H13 -resists memakai dari aliran plastik dan mengekalkan bentuk pada suhu pencetakan 300 ° C, memastikan kualiti bahagian yang konsisten.
• Alat pencetakan meniup: Alat untuk meniup bahagian plastik besar (Mis., Tangki Bahan Api, botol air) Gunakan H13 -Ketepatan Menentang Tekanan, dan rintangan pakai mengekalkan ketepatan acuan 100,000+ kitaran.

Aeroangkasa & Industri Automotif

• Industri Aeroangkasa: Komponen suhu tinggi (Mis., bilah turbin menempa mati, Perisai haba enjin) Gunakan H13-kekerasan panas mengendalikan suhu enjin 550 ° C, dan kekuatan menyokong beban struktur.
• Industri automotif: Komponen berprestasi tinggi (Mis., Injap enjin perlumbaan, manifold ekzos) Gunakan Rintangan H13 -Heat Rintangan 500 ° C+ suhu ekzos, dan haus rintangan mengurangkan degradasi komponen.

3. Teknik pembuatan untuk keluli alat H13

Menghasilkan keluli alat H13 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 H13 (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-H13 terutamanya untuk alat kerja panas 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 H13 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 1,020-1,080 ° 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 semula hingga 500-550 ° C. (Untuk alat kerja panas) atau 300-400 ° C. (untuk kegunaan kerja sejuk) dan diadakan untuk 1-2 jam, kemudian disejukkan udara. Pembiakan pada 500-550 ° C Baki 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 H13 ke dalam blok mati yang besar - sebelum rawatan haba, Apabila keluli lembut.
• Membongkok: Jarang digunakan -h13 adalah untuk tebal, alat berat; Kebanyakan membentuk dilakukan melalui pemesinan atau pembentukan tekan.
• Pemesinan: Kilang CNC dengan alat karbida membentuk H13 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 (≥48 HRC pada suhu 550 ° 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 (500-550° 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 H13.

4. Kajian kes: H13 alat keluli dalam penyemperitan aluminium mati

Syarikat penyemperitan aluminium menggunakan keluli alat D2 untuk penyemperitan mati yang menghasilkan profil sinki haba. D2 mati gagal selepas 3,000 kitaran disebabkan oleh retak haba dan pakai, memerlukan $20,000 bulanan penggantian. Mereka beralih ke keluli alat H13, dengan hasil berikut:

• Keletihan terma & Pakai rintangan: H13 meninggal dunia 8,000 kitaran (167% lebih lama daripada D2) dengan tiada kos penggantian pemotongan dengan retak oleh 60%.
• Kualiti profil: H13 meninggal dunia dimensi sinki haba yang konsisten (± 0.02 mm) sepanjang hayat mereka, sementara D2 mati menunjukkan drift dimensi selepas 1,500 kitaran -mengurangkan bahagian yang cacat oleh 90%.
• Penjimatan kos: Sementara H13 mati kos 30% Lebih banyak pendahuluan, jangka hayat yang lebih lama dan kecacatan yang lebih rendah menyelamatkan syarikat $120,000 setiap tahun.

5. H13 alat keluli vs. Bahan lain

Bagaimana H13 dibandingkan dengan keluli alat kerja panas yang lain dan bahan berprestasi tinggi? Mari kita pecahkan dengan jadual terperinci:

Kesesuaian aplikasi

• Hot forging mati: H13 lebih berkesan daripada H11 (10% lebih murah) dan mempunyai ketangguhan yang lebih baik-ideal untuk memalsukan bahagian automotif.
• Penyemperitan aluminium mati: H13 Outperforms D2 (Tiada retak haba) dan A2 (Kekerasan panas yang lebih baik)-Paya untuk penyemperitan volum tinggi.
• Alat pencetakan plastik: H13 mengimbangi rintangan haba dan kos lebih baik daripada titanium-sempurna untuk plastik suhu tinggi seperti mengintip.
• Alat pemotongan suhu tinggi: H13 lebih tinggi daripada A2/D2 (Kekerasan panas yang lebih baik) Untuk pemesinan aloi tahan panas-mengurangkan perubahan alat.

Pandangan Teknologi Yigu pada Alat H13 Steel

Di Yigu Technology, kita melihat H13 sebagai serba boleh, penyelesaian kos efektif untuk aplikasi kerja panas. Itu kekerasan panas yang tinggi, ketangguhan seimbang, dan Rintangan haus yang sangat baik Jadikannya sesuai untuk pelanggan kami dalam penempaan automotif, Penyemperitan aluminium, dan pencetakan plastik. Kami sering mengesyorkan H13 untuk penempaan panas mati, Alat penyemperitan, dan acuan suntikan -di mana ia melebihi d2 (Tiada retak haba) dan lebih berpatutan daripada H11. Walaupun ia mempunyai kekerasan panas yang sedikit lebih rendah daripada H11, Kekuatan yang lebih baik dan kos yang lebih rendah memberikan nilai keseluruhan yang lebih baik, menjajarkan matlamat kami untuk mampan, penyelesaian prestasi tinggi.

Soalan Lazim

1. Bolehkah keluli alat H13 digunakan untuk aplikasi kerja sejuk (