AISI H21 Tool Aço: Guia para desempenho de alta temperatura & Usos

Se você trabalha com ferramentas que enfrentam temperaturas sustentadas no meio da altura-como morrer de extrusão quente, grandes ferramentas de forjamento, ou moldes de plástico de alto volume-AISI H21 Tool Aço é uma solução confiável. Como uma ferramenta de trabalho quente de cromo-tungstênio-molibdênio, Ele foi projetado para manter sua força, resistência, e forma mesmo quando exposta ao aquecimento de até 600 ° C. Neste guia, Vamos quebrar suas principais propriedades, Aplicações do mundo real, processo de fabricação, e como ele se compara a outros materiais. Até o final, Você saberá se é o ajuste certo para suas necessidades de ferramentas de alta temperatura média a pesada.

1. Propriedades do material do aço da ferramenta AISI H21

A capacidade da AISI H21 de executar sob calor vem de sua composição cuidadosamente equilibrada e propriedades otimizadas. Vamos explorar cada categoria em simples, termos práticos:

Composição química

Oelementos de liga Na AISI H21, trabalhe juntos para resistir ao calor, vestir, e estresse térmico. Aqui está um colapso típico e seus papéis:

Propriedades físicas

Essas características descrevem como o AISI H21 se comporta em ambientes de alta temperatura:

• Densidade: ~ 7,85 g/cm³ (O mesmo que a maioria dos aços - fácil de calcular o peso da ferramenta para configurações de trabalho quente).
• Condutividade térmica: ~ 30 com(m · k) (dissipa o calor bem, prevenção de superaquecimento localizado em grandes matrizes).
• Coeficiente de expansão térmica: ~ 11,6 × 10⁻⁶/° C. (minimiza a deformação quando aquecida e resfriada, mantendo as ferramentas precisas).
• Capacidade de calor específico: ~ 465 J/(kg · k) (absorve e libera calor uniformemente, reduzindo a tensão térmica no aço).
• Propriedades magnéticas: Ferromagnético (Trabalha com titulares de ferramentas magnéticas, mesmo em temperaturas moderadas).

Propriedades mecânicas

As características mecânicas da AISI H21 são adaptadas para o trabalho quente de médio a pesado. Aqui está o que mais importa:

• Resistência à tracção: ≥ 1,600 MPA (à temperatura ambiente); ≥ 850 MPA e 500 ° C. (forte o suficiente para forjamento quente pesado).
• Força de escoamento: ≥ 1,300 MPA (à temperatura ambiente); ≥ 700 MPA e 500 ° C. (resiste à deformação permanente sob calor e carga).
• Dureza: 40–45 HRC (Rockwell), ~ 400–450 hv (Vickers), ~ 380-430 HBW (Brinell)- mais que H13, mas mantém dureza em calor alto.
• Tenacidade de impacto: ~ 30–40 j (à temperatura ambiente); ~ 18 J a 500 ° C (resistente o suficiente para resistir a rachaduras do choque térmico).
• Força de fadiga: ~ 700 MPa (resiste aos danos causados ​​por ciclos de aquecimento/resfriamento repetidos-ideais para moldes de alto volume).
• Resistência ao desgaste: Bom - desgaste abrasivo de metal quente ou plástico, Mas 10-15% menos que Aisi H13.

Outras propriedades

• Resistência à corrosão: Moderado - Resistos Oxidação de até 600 ° C (Use revestimentos como revestimento de cromo para temperaturas mais altas ou ambientes úmidos).
• Hardenabilidade: Excelente - tem uniformemente em seções grossas (até 150 mm), tornando -o ideal para matrizes grandes.
• Resistência de temperamento: Muito bom - mantém dureza e força até 600 ° C (Funciona para a maioria dos trabalhos quentes não extravagantes).
• Estabilidade dimensional: Alto - encolhimento minimal ou deformação após tratamento térmico e uso repetido (crítico para moldes de precisão).
• Trabalhabilidade quente: Excelente - pode ser aquecido e moldado em grande, Designs de matriz complexos sem rachaduras.

2. Aplicações de aço da ferramenta AISI H21

O equilíbrio de resistência ao calor da AISI H21, resistência, E a trabalhabilidade o torna ideal para ferramentas de alta temperatura média a pesada. Aqui estão seus usos mais comuns:

Indústria de trabalho em metal

É uma opção de topo para ferramentas que moldam peças de metal aquecidas grandes ou grossas:

• Ferramentas de trabalho quentes: Grandes tesouras quentes (Para cortar placas de aço grossas), Guias de rolagem a quente (Para moldar as folhas de metal), e martelos de forjamento quente.
• Morre de forjamento quente: Matrizes de médio a largo para forjar peças de aço como espaços em branco, eixos de eixos, ou componentes de máquinas pesadas.
• A extrusão quente morre: Morre para extrudar perfis de metal espesso (como feixes de aço para construção) ou metais não ferrosos (como tubos de cobre).
• Ferramentas de estampagem a quente: Ferramentas de estampagem quente pesadas para moldar folhas de aço grossas (Por exemplo, peças de chassi de caminhão ou quadros de equipamentos industriais).

Indústria de moldagem de plástico

Sua resistência ao calor funciona para alto volume, Grandes componentes de molde:

• Inserções de molde de injeção: Grandes inserções de núcleo ou cavidade para peças de plástico de alto volume (como painéis interiores automotivos ou caixas de eletrodomésticos grandes).
• Moldes de compressão: Moldes para moldar peças de plástico grandes termoestores (como gabinetes elétricos para máquinas industriais).
• Ferramentas de moldagem por sopro: Ferramentas para fazer grandes recipientes de plástico (como tambores de armazenamento de 50 litros)—Pozes o calor do plástico derretido e dos ciclos repetidos.

Indústria automotiva

É usado para ferramentas quentes automotivas pesadas:

• Stamping morre: Pesado estampagem quente morre para peças de aço grossas (como trilhos de quadro de caminhão ou pára -choques de SUV).
• Socos: Grandes socos quentes para criar orifícios em peças de metal aquecido espesso (como blocos de motor ou caixas de transmissão).
• Morre para forjamento: Grandes matrizes de forjamento para peças automotivas como cambota, bielas de conexão, ou componentes de suspensão.

Engenharia Geral

É perfeito para grande, Ferramentas de alta temperatura em ambientes industriais:

• Ferramentas de trabalho quente: Grandes matrizes de perturbações quentes (para moldar parafusos de metal ou prendedores a granel) ou ferramentas de prensagem a quente (Para formar materiais compostos).
• Ferramentas de trabalho frio: Ferramentas de formação fria para uso pesado para folhas de metal grossas (Como fazer suportes de alumínio grandes)—Ildanks à sua dureza.
• Ferramentas de formação a frio: Ferramentas para moldar o metal frio sob alta pressão (Como fazer grandes arruelas de aço ou prendedores de construção).

3. Técnicas de fabricação para AISI H21 Tool Aço

A produção de AISI H21 requer precisão para preservar suas propriedades resistentes ao calor, especialmente para ferramentas grandes ou complexas. Aqui está o processo:

1. Processo de fabricação de aço

• Forno de arco elétrico (Eaf): O método mais comum. A sucata de aço é derretida em um EAF, e elementos de liga (Cr, MO, E) são adicionados para atingir a composição exata do AISI H21.
• Forno de oxigênio básico (BOF): Raro para H21-usado apenas para a produção em larga escala de aços quentes de alta qualidade para clientes industriais.

2. Rolando e forjando

• Rolamento a quente: O aço é aquecido a ~ 1.200-1.250 ° C e enrolado em grandes barras, pratos, ou blocos (a forma inicial para grandes matrizes).
• Rolamento frio: Rare for H21—hot rolling preserves the steel’s grain structure and trabalhabilidade quente, o que é crítico para grandes ferramentas.
• Drop forjando: Usa um martelo pesado para moldar o aço quente em espaços em branco de matrizes grandes (como forjar corpos de matriz para peças automotivas).
• Pressione forjamento: Usa uma imprensa hidráulica (com alta pressão) Para criar formas precisas para grandes, morre complexo (como inserções de molde de injeção para aparelhos).

3. Tratamento térmico

O tratamento térmico é essencial para desbloquear a resistência ao calor da AISI H21. O processo típico é:

• Recozimento: Aqueça o aço a 850–900 ° C e esfrie lentamente - o coloque para 180–220 HBW, facilitando a máquina de usinar matrizes grandes ou complexas.
• Austenitizando: Aqueça a 1.020-1.060 ° C e segure por 3-5 horas (mais do que aços menores, Para garantir o aquecimento mesmo de seções grossas).
• Tireização: Esfriar em óleo ou ar (A extinção aérea é comum para matrizes grandes)—Prevações rachadas e cria um difícil, Estrutura resistente ao calor.
• Temering: Reaqueça para 520-580 ° C e segure por 4-6 horas (feito duas vezes para estabilidade)—Locks em resistência ao calor e reduz a fragilidade.

4. Tratamento de superfície

• Moagem: Usa grande, Rodas abrasivas de precisão para moldar matrizes grandes para dimensões exatas (Por exemplo, Alisando a cavidade de um dado de forjamento).
• Polimento: Cria uma superfície lisa para inserções de molde - as peças de plástico têm uma limpeza, acabamento uniforme (crítico para peças automotivas ou de eletrodomésticos).
• Revestimento: Opcional - nitreto de alumínio de titânio (Tialn) ou o cromio aumenta a resistência ao desgaste em 25 a 30% (Ideal para matrizes de forjamento de alto volume).

5. Controle de qualidade

Todo lote de AISI H21 é testado para atender aos padrões rígidos, especialmente para grande, ferramentas de alta pressão:

• Análise química: Usa espectrometria para verificar os níveis de CR, MO, e outros elementos (garante que corresponda às especificações do AISI H21).
• Teste mecânico: Inclui testes de tração de alta temperatura, testes de impacto (na sala e altas temperaturas), e testes de dureza (Para verificar o HRC).
• Testes não destrutivos (Ndt): Usa testes ultrassônicos para encontrar rachaduras ocultas em seções grossas (crítico para matrizes grandes que enfrentam alta pressão).

4. Estudos de caso: AISI H21 Tool Aço em ação

Exemplos do mundo real mostram como o AISI H21 resolve problemas para ferramentas de trabalho quentes grandes ou de alto volume. Aqui estão três casos detalhados:

Estudo de caso 1: Matrizes de forjamento quente para cambota automotivos

Antigo: A U.S.. O fabricante de peças automotivas usou a AISI H11 morre para forjar eixos de manivela. Os matrizes duraram 12,000 ciclos antes de se desgastar, Custando US $ 8.000/dado e 3 dias de inatividade por substituição (Devido ao tamanho grande do dado). Melhoria de desempenho: Eles mudaram para matrizes de AISI H21. Os matrizes duraram 25,000 Ciclos - mais do que o dobro do tempo.Análise de custo-benefício: Os custos anuais de matrizes caíram para $19,200 (de $40,000), economizando US $ 20.800/ano. O tempo de inatividade também caiu 50%, Aumento da produção do eixo de manivela por 15%.

Estudo de caso 2: Inserções de molde de injeção para caixas de aparelho grandes

Antigo: Uma fabricante européia de aparelhos usou inserções de molde AISI P20 para grandes caixas de geladeira. As inserções se desabar 150,000 ciclos, custando US $ 5.000/inserção e 2 dias de inatividade (Devido ao grande tamanho de inserção). Melhoria de desempenho: Eles mudaram para inserções de AISI H21. As inserções duraram 350,000 Ciclos - 2,3x mais.Análise de custo-benefício: Os custos de substituição anual caíram para $8,571 (de $18,333), economizando US $ 9.762/ano. As caixas também tinham melhor estabilidade dimensional, Reduzindo sucata por 6%.

Estudo de caso 3: Morre de extrusão quente para vigas de aço

Antigo: Um fabricante de materiais de construção canadense usou um aço quente de menor grau de grau quente (AISI H10) para morrer de extrusão. Os matrizes quebraram depois 8,000 ciclos (Devido ao estresse térmico), Custando US $ 6.000/dado e 4 dias de inatividade.Melhoria de desempenho: Eles mudaram para matrizes de AISI H21. Os matrizes duraram 18,000 ciclos e não quebraram.Análise de custo-benefício: Os custos anuais de matrizes caíram para $17,333 (de $45,000), economizando US $ 27.667/ano. O tempo de inatividade caiu 70%, permitindo que a empresa cumpra mais ordens para vigas de aço.

5. AISI H21 Tool Aço vs. Outros materiais

Como o AISI H21 se compara a outros aços e não-Steels de ferramentas para um trabalho quente de médio a pesado? Vamos usar dados:

Comparação com outros aços de ferramentas

AISI H21 foi projetado para grande, Ferramentas de alta temperatura-aqui está como isso se compara a outros aços comuns de ferramentas:

Comparação com materiais antiaderentes

Os antiaderentes não podem igualar o equilíbrio de tamanho da AISI H21, resistência, e resistência ao calor:

Takeaway -chave: AISI H21 é a melhor escolha para grande, Ferramentas de trabalho quente de médio a pesado. É mais resistente ao calor que H11, mais fácil de máquina para peças grandes do que h13, E muito mais resistente do que não-Steels, como cerâmica-tornando-a perfeita para o trabalho quente em escala industrial.

Perspectiva da tecnologia YIGU sobre a aço da ferramenta AISI H21

Na tecnologia Yigu, Recomendamos o AISI H21 para clientes com necessidades de trabalho quente grande ou de alto volume-como lojas de forjamento automotivo ou fabricantes de moldes de eletrodomésticos. É uma opção confiável para ferramentas que precisam lidar com aquecimento até 600 ° C sem rachaduras, E sua capacidade de endurecer uniformemente em seções grossas o torna ideal para matrizes grandes. Embora seja um pouco menos resistente ao desgaste que o H13, Muitas vezes é mais econômico para grandes partes. Para empresas que dependem de ferramentas quentes em escala industrial, AISI H21 oferece desempenho consistente e vida longa da ferramenta, Cortando o tempo de inatividade e os custos de reposição.

Perguntas frequentes sobre a AISI H21 Tool Aço

1. Aisi H21 pode ser usado para pequenas ferramentas de trabalho quente?
   Sim, Mas não é ideal. AISI H21 foi projetado para grande, Ferramentas grossas - suas propriedades (como alta hardenabilidade para seções grossas) são exagerados para pequenas ferramentas. Para pequenas ferramentas de trabalho quente, AISI H11 ou H13 é mais econômico.