H21 alat keluli: Sifat, Aplikasi, Panduan Pembuatan

H21 Tool Steel adalah keluli alat kerja panas yang boleh dipercayai untuk seimbang kekerasan panas, ketangguhan, dan haus rintangan-menjadikannya pilihan untuk aplikasi yang menuntut ketahanan dalam kitaran suhu tinggi berulang. Dengan teliti ditala Komposisi kimia (dengan kromium terkawal, Molybdenum, dan Vanadium) membolehkan ia mengekalkan kekerasan sehingga 500 ° C sambil menentang keletihan terma, mengatasi banyak keluli kerja sejuk dalam persekitaran panas seperti penempaan dan penyemperitan. 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 di mana rintangan haba dan praktikal sejajar.

1. Sifat Bahan Kunci Keluli Alat H21

Prestasi Alat Keluli H21 berakar umbi dengan tepat dikalibrasi Komposisi kimia, yang membentuk teguhnya sifat mekanikal, konsisten sifat fizikal, dan ciri-ciri suhu tinggi yang menonjol.

Komposisi kimia

Formula H21 dioptimumkan untuk kebolehpercayaan 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 semasa kitaran pemanasan/penyejukan)
• Kandungan kromium: 4.00-5.00% (membentuk karbida tahan panas untuk Rintangan haus yang sangat baik dan meningkatkan kebolehkerjaan, memastikan hasil 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: 1.00-1.50% (Meningkatkan kekerasan panas dan menentang keletihan terma -kritikal untuk alat yang terdedah kepada pemanasan/penyejukan berulang)
• Kandungan vanadium: 0.50-0.80% (Menapis saiz bijian, meningkatkan ketangguhan, dan membentuk karbida vanadium kecil yang meningkatkan rintangan haus pada suhu tinggi)
• Kandungan fosforus: ≤0.03% (dikawal ketat untuk mengelakkan kelembutan sejuk, Terutama untuk alat yang disimpan atau digunakan dalam persekitaran suhu rendah)
• Kandungan sulfur: ≤0.03% (ultra-rendah untuk mengekalkan ketangguhan dan mengelakkan retak semasa pembentukan panas atau pemesinan)

Sifat fizikal

H21 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), H21 menyampaikan prestasi yang boleh dipercayai untuk tugas-tugas kerja yang panas dan sederhana:

• Kekuatan tegangan: ~ 1700-1900 MPa (Sesuai untuk pemalsuan panas yang tinggi mati, Walaupun sedikit lebih rendah daripada H13)
• Kekuatan hasil: ~ 1300-1500 MPa (Memastikan alat menentang ubah bentuk kekal di bawah beban kerja panas yang berat, Seperti tekanan penyemperitan)
• Pemanjangan: ~ 10-15% (dalam 50 Kemuluran MM-tinggi untuk keluli panas kerja, membenarkan pembentukan semula mati 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: ~ 650-750 MPa (Pada 10 ⁷ kitaran-superior dengan keluli kerja sejuk seperti A2, Sesuai untuk alat di bawah pemanasan/penyejukan berulang)
• Kesan ketangguhan: Sederhana hingga tinggi (~ 40-50 J/cm² pada suhu bilik)-lebih tinggi daripada banyak keluli kerja 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 aluminium atau keluli ringan.
• Ketangguhan yang baik: Seimbang dengan kekuatan, Oleh itu, ia dapat menahan impak daripada memalsukan palu atau penyemperitan tanpa kerepek.
• Kekerasan panas yang tinggi: Mengekalkan ~ 45 HRC pada suhu 500 ° C (jauh lebih tinggi daripada keluli kerja sejuk seperti d2)-Kekalan untuk mengekalkan bentuk mati semasa bekerja panas.
• Kebolehkerjaan: Baik (sebelum rawatan haba)-Annealed H21 (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 H21 Tool Steel

Campuran H21 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 kerana memalsukan bahagian keluli ringan (Mis., bolt automotif, Perkakasan) Gunakan H21-kekerasan panas mengekalkan bentuk selama 450-500 ° C, dan ketangguhan menentang impak daripada menjalin palu.
• Penyemperitan panas mati: Meninggal dunia untuk extruding profil aluminium (Mis., bingkai pintu, trim hiasan) Gunakan rintangan H21 -Hear mengendalikan geseran dari aluminium lebur, dan rintangan keletihan terma memanjangkan kehidupan mati.
• Alat Stamping Hot: Alat untuk keluli karbon rendah yang panas (Mis., bahagian perkakas) Gunakan H21 -Rakan Kekerasan pada suhu 450 ° C, memastikan bahagian yang konsisten berakhir 60,000+ setem.

Contoh kes: Pengilang perkakasan menggunakan keluli alat a2 untuk penempaan panas mati yang menghasilkan bolt keluli. A2 mati gagal selepas 5,000 kitaran disebabkan oleh retak haba. Mereka beralih ke H21, dan mati berlangsung 12,000 kitaran (140% lebih lama) tanpa retak -pemotongan kos penggantian oleh $18,000 setiap tahun.

Alat pemotongan

• Pemotong Pengilangan: Pemotong untuk pemesinan aluminium atau keluli ringan pada suhu sederhana (300-400° C.) Gunakan H21-kekerasan panas mengekalkan ketajaman, Mengatasi pemotong HSS standard.
• Alat mengubah: Alat Lathe Untuk Menggunakan Keluli Panas Gunakan H21-Rintangan Heart Mengurangkan Perubahan Alat, meningkatkan kecekapan pengeluaran oleh 25%.
• Broaches: Broaches untuk membentuk aloi yang tidak tahan panas (Mis., Kurungan Aeroangkasa Aluminium) Gunakan H21 -Kecacatan menahan keratan, dan kekerasan panas mengekalkan ketepatan semasa jangka masa panjang.

Membentuk alat & Pencetakan plastik

• Pukulan dan mati: Pukulan panas untuk lembaran logam nipis (Mis., Kurungan logam lembaran) Gunakan H21 -Had mengendalikan beban tinggi, dan rintangan keletihan haba mengelakkan retak dari pemanasan berulang.
• Alat pengacuan suntikan: Acuan untuk plastik suhu pertengahan (Mis., polipropilena, Abs) Gunakan H21 -resists memakai dari aliran plastik dan mengekalkan bentuk pada suhu pencetakan 250 ° C, memastikan kualiti bahagian yang konsisten.
• Alat pencetakan meniup: Alat untuk meniup bahagian plastik kecil (Mis., topi botol, Komponen mainan) Gunakan H21 -Ketepatan Menentang Tekanan, dan rintangan pakai mengekalkan ketepatan acuan 80,000+ kitaran.

Aeroangkasa & Industri Automotif

• Industri Aeroangkasa: Komponen aeroangkasa panas (Mis., pendakap aluminium menempa mati) Gunakan H21-kekerasan panas mengendalikan 450 ° C penempaan, dan kekuatan menyokong beban struktur.
• Industri automotif: Komponen pertengahan prestasi (Mis., kurungan enjin bukan perlumbaan, penggantung ekzos) Gunakan Rintangan H21-Heat Rintangan Bertahan 400 ° C+ Suhu Under-Hood, dan haus rintangan mengurangkan kemerosotan.

3. Teknik pembuatan untuk keluli alat H21

Menghasilkan keluli alat H21 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 H21 (Mis., 4.00-5.00% kromium dan 1.00-1.50% 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-h21 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 H21 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 semula hingga 480-530 ° 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 480-530 ° 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 (5,000-8,000 tan) untuk membentuk plat H21 ke dalam blok mati yang besar - sebelum rawatan haba, Apabila keluli lembut.
• Membongkok: Jarang digunakan -h21 adalah untuk tebal, alat berat; Kebanyakan membentuk dilakukan melalui pemesinan atau pembentukan tekan.
• Pemesinan: Kilang CNC dengan alat karbida membentuk H21 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)-Dipantai hingga 480-530 ° C dalam suasana nitrogen untuk membentuk lapisan nitrida keras (5-10 μm), meningkatkan rintangan haus oleh 25% tanpa mengurangkan ketangguhan teras.
• Salutan (PVD/CVD): Salutan nipis seperti titanium nitrida (Pvd) digunakan untuk memotong alat -mengurangkan geseran dan memanjangkan hayat alat sebanyak 1.5x, terutamanya untuk pemesinan aluminium atau keluli ringan.

5. Kawalan kualiti (Jaminan prestasi panas)

• Ujian kekerasan: Menggunakan penguji Rockwell C untuk mengesahkan kekerasan selepas marah (58-62 HRC) dan kekerasan panas (≥45 hrc pada suhu 500 ° 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 (450-500° C ke suhu bilik) Untuk mengesahkan ketahanan terhadap retak-penting untuk alat kerja panas.
• Ujian tegangan: Mengesahkan kekuatan tegangan (1700-1900 MPA) dan kekuatan hasil (1300-1500 MPA) Untuk memenuhi spesifikasi H21.

4. Kajian kes: H21 alat keluli dalam penyemperitan aluminium mati

Pengilang tetingkap menggunakan keluli alat D2 untuk penyemperitan mati yang menghasilkan trim tingkap aluminium. D2 mati gagal selepas 4,000 kitaran disebabkan oleh retak haba dan pakai, memerlukan $15,000 bulanan penggantian. Mereka beralih ke keluli alat H21, dengan hasil berikut:

• Keletihan terma & Pakai rintangan: H21 mati berlangsung 10,000 kitaran (150% lebih lama daripada D2) dengan tiada kos penggantian pemotongan dengan retak oleh 60%.
• Kualiti trim: H21 mati mengekalkan dimensi trim yang konsisten (± 0.02 mm) sepanjang hayat mereka, sementara D2 mati menunjukkan drift dimensi selepas 2,000 kitaran -mengurangkan trim yang cacat oleh 85%.
• Penjimatan kos: Sementara H21 mati kos 25% Lebih banyak pendahuluan, jangka hayat yang lebih lama dan kecacatan yang lebih rendah menyelamatkan syarikat $90,000 setiap tahun.

5. H21 alat keluli vs. Bahan lain

Bagaimana H21 dibandingkan dengan keluli alat kerja panas yang lain dan bahan berprestasi tinggi? Mari kita pecahkan dengan jadual terperinci:

Kesesuaian aplikasi

• Penempaan suhu pertengahan mati: H21 lebih berkesan daripada H13 (15% lebih murah) dan lebih baik daripada d2 (Tiada retak haba)-Tyeal kerana memalsukan keluli ringan atau aluminium.
• Penyemperitan aluminium mati: H21 Outperforms D2 (Tiada retak haba) dan A2 (Kekerasan panas yang lebih baik)-Semuka untuk penyemperitan profil pertengahan volum seperti trim atau bingkai.
• Alat pencetakan plastik: H21 mengimbangi rintangan haba dan kos lebih baik daripada titanium-sempurna untuk plastik suhu pertengahan seperti ABS atau polipropilena.
• Alat pemotongan sederhana-panas: H21 lebih tinggi daripada A2/D2 (Kekerasan panas yang lebih baik) Untuk pemesinan aluminium atau keluli ringan -mengurangkan alat.

Pandangan Teknologi Yigu pada H21 Tool Steel

Di Yigu Technology, kita melihat H21 sebagai praktikal, Penyelesaian kos efektif untuk aplikasi panas suhu pertengahan. Itu kekerasan panas yang tinggi, ketangguhan seimbang, dan Rintangan haus yang sangat baik Jadikan ia sesuai untuk pelanggan kami dalam penyemperitan aluminium, Penempaan keluli ringan, dan pencetakan plastik suhu pertengahan. Kami sering mengesyorkan H21 untuk penyemperitan mati, memalsukan alat, dan acuan plastik -di mana ia mengatasi d2 (Tiada retak haba) dan lebih murah daripada H13. Walaupun ia mempunyai kekerasan panas yang sedikit lebih rendah daripada H13, Kosnya yang lebih rendah dan prestasi yang boleh dipercayai memberikan nilai yang besar, menjajarkan matlamat kami untuk mampan, penyelesaian yang berfokus pada permohonan.

Soalan Lazim