Aisi H21 Tool Steel: Руководство по высокотемпературной производительности & Использование

Если вы работаете с инструментами, которые сталкиваются с постоянными температурами в середине до высоких тем, как горячая экструзия умирает, Большие коеливые инструменты, или большой объем пластиковых форм-Aisi H21 Tool Steel это надежное решение. В качестве хрома-ткстен-молибдена, Он призван сохранить свою силу, стойкость, и форма даже при воздействии нагрева до 600 ° C. В этом руководстве, Мы разбим его ключевые свойства, реальные приложения, Процесс производства, и как это сравнивается с другими материалами. К концу, Вы узнаете, подходит ли это для ваших потребностей в высокотемпературных инструментах средней до тяжелой температуры.

1. Свойства материала AISI H21 Tool Steel Steel

Способность AISI H21 работать под жаром поступает из его тщательно сбалансированной композиции и оптимизированных свойств. Давайте рассмотрим каждую категорию в простой, практические термины:

Химический состав

Алегирующие элементы В AISI H21 работают вместе, чтобы противостоять теплу, носить, и тепловое напряжение. Вот типичный срыв и их роли:

Физические свойства

Эти черты описывают, как AISI H21 ведет себя в высокотемпературных средах:

• Плотность: ~ 7,85 г/см= (То же, что и большинство сталей - изящно для расчета веса инструмента для горячих рабочих настройки).
• Теплопроводность: ~ 30 Вт/(м · к) (хорошо рассеивает тепло, предотвращение локализованного перегрева в больших умираниях).
• Коэффициент термического расширения: ~ 11,6 × 10⁻⁶/° C. (сводит к минимуму деформацию при нагревании и охлаждении, Поддерживать точные инструменты).
• Удельная теплоемкость: ~ 465 J/(кг · к) (Поглощает и выпускает тепло равномерно, уменьшение теплового напряжения на стали).
• Магнитные свойства: Ферромагнитный (Работает с магнитными держателями инструментов, даже при умеренных температурах).

Механические свойства

Механические черты AISI H21 адаптированы для средней до тяжелой горячей работы. Вот что важно больше всего:

• Предел прочности: ≥ 1,600 МПА (при комнатной температуре); ≥ 850 МПа и 500 ° С. (достаточно сильна для тяжелой горячей ковки).
• Урожайность: ≥ 1,300 МПА (при комнатной температуре); ≥ 700 МПа и 500 ° С. (сопротивляется постоянной деформации при нагревании и нагрузке).
• Твердость: 40–45 HRC (Роквелл), ~ 400–450 HV (Виккерс), ~ 380–430 HBW (Бринелл)–Softer, чем H13, но сохраняет твердость на высокой температуре.
• Воздействие на выносливость: ~ 30–40 j (при комнатной температуре); ~ 18 J при 500 ° C (достаточно жесткий, чтобы сопротивляться растрескиванию от теплового шока).
• Усталость сила: ~ 700 МПа (сопротивляется повреждению от повторных циклов отопления/охлаждения-доступных для форм большого объема).
• Износостойкость: Хороший - резист абразивный износ из горячего металла или пластика, но на 10–15% меньше, чем AISI H13.

Другие свойства

• Коррозионная стойкость: Умеренный - резист окисление до 600 ° C (Используйте покрытия, такие как хромовое покрытие для более высоких температур или влажных средств).
• Закаленность: Отлично - равномерно в толстых участках (до 150 мм), сделать его идеальным для больших умираний.
• Сопротивление отпуска: Очень хорошо - пострадают твердость и прочность до 600 ° C (Работает для большинства неэффективных горячих работ).
• Размерная стабильность: Высокая - инимальная усадка или деформация после термообработки и повторного использования (критическое для точных форм).
• Горячая работоспособность: Выдающийся - может быть нагрет и сформировать в большие, Сложные конструкции без трещин.

2. Применение AISI H21 Tool Steel

Айси H21 баланс теплостойкости, стойкость, и работоспособность делает его идеальным для средних до тяжелых высокотемпературных инструментов. Вот его наиболее распространенное использование:

Металлообрабатывающая промышленность

Это лучший выбор для инструментов, которые формируют большие или толстые нагретые металлические детали:

• Горячие рабочие инструменты: Большие горячие ножницы (Для резки толстых стальных тарелок), Горячие прокатываемые гиды (для формирования металлических листов), и горячие ковки молотки.
• Горячая корова умирает: Средние до большой умирают для создания стальных деталей, таких как пробелы для передачи, стволы оси, или компоненты тяжелой машины.
• Горячая экструзия умирает: Умирает за извлечение толстых металлических профилей (как стальные балки для строительства) или нерухозные металлы (Как медные трубы).
• Инструменты горячей штампочки: Тяжелая горячая штамповка для формирования толстых стальных листов (НАПРИМЕР., Запчасти для грузовика или рамы промышленного оборудования).

Пластиковая литья

Его теплостойкость работает для большого объема, Большие компоненты плесени:

• Вставки для формы впрыска: Большой ядро ​​или полость вставки для пластиковых деталей с большим объемом (как автомобильные внутренние панели или крупные корпуса прибора).
• Сжатия формы: Формы для формирования крупных терморевных пластиковых деталей (как электрические корпуса для промышленных машин).
• Ударные инструменты: Инструменты для изготовления больших пластиковых контейнеров (как 50-литровые барабаны)—Саержирает тепло расплавленного пластика и повторных циклов.

Автомобильная промышленность

Он используется для тяжелых автомобильных горячих инструментов:

• Штамповка умирает: Тяжелая горячая штамповка умирает за толстые стальные детали (Как грузовые рамные рельсы или бамперы внедорожников).
• Удары: Большие горячие удары для создания отверстий в толстых нагретых металлических деталях (как блоки двигателя или корпуса трансмиссии).
• Умирает за кожу: Большие ковки умирают для автомобильных деталей, таких как коленчатые валы, соединительные шатуны, или подвесные компоненты.

Общая инженерия

Это идеально подходит для больших, высокотемпературные инструменты в промышленных условиях:

• Горячие рабочие инструменты: Большой горячий расстройство умирает (для формирования металлических болтов или крепеж) или горячие нажатые инструменты (Для формирования композитных материалов).
• Холодные рабочие инструменты: Тяжелые инструменты холодного образования для толстых металлических листов (Как делать большие алюминиевые кронштейны)- спасибо за его стойкость.
• Инструменты холодного формирования: Инструменты для формирования холодного металла под высоким давлением (Как изготовление больших стальных шайб или строительных крепеж).

3. Методы производства для инструментальной стали AISI H21

Производство AISI H21 требует точности для сохранения своих теплостойких свойств, Особенно для больших или сложных инструментов. Вот процесс:

1. Процесс создания стали

• Электрическая дуговая печь (Eaf): Самый распространенный метод. Лом сталь расплавлена ​​в EAF, и легирующие элементы (Герметичный, МО, И) добавляются, чтобы достичь точной композиции AISI H21.
• Основная кислородная печь (Боф): Редко для H21-используется только для крупномасштабного производства высококачественных сталей горячих работ для промышленных клиентов.

2. Катание и кова

• Горячая катящика: Сталь нагревается до ~ 1200–1,250 ° C и раскатывается в большие стержни, тарелки, или блоки (начальная форма для больших штампов).
• Холодный катание: Rare for H21—hot rolling preserves the steel’s grain structure and горячая работоспособность, что важно для больших инструментов.
• Бросить ковкость: Использует тяжелый молот для формирования горячей стали в большие кубики (нравится кормить тела для автомобильных деталей).
• Нажимайте на ковшу: Использует гидравлическую прессу (с высоким давлением) создать точные формы для больших, комплекс умирает (как вставки для приготовления формы для приборов).

3. Термическая обработка

Тепловая обработка является ключом к разблокировке теплостойкости AISI H21. Типичный процесс:

• Отжиг: Нагрейте сталь до 850–900 ° C и медленно охладите - подставьте ее до 180–220 HBW, Облегчение облегчения больших или сложных умирает.
• Austenitizing: Нагревать до 1 020–1,060 ° C и держите в течение 3–5 часов (дольше, чем меньшие стали, Для обеспечения даже нагрева толстых секций).
• Гашение: Охлаждать в масле или воздухе (Утоивание воздуха является обычным делом для больших умираний)—Полетающие треска, теплостойкость.
• Отпуск: Разогреть до 520–580 ° C и держать в течение 4–6 часов (Сделано дважды для стабильности)—Колоки в теплостойкости и снижает хрупкость.

4. Поверхностная обработка

• Шлифование: Использует большой, точные абразивные колеса для формирования больших умираний в точные размеры (НАПРИМЕР., сглаживание полости ковю).
• Полировка: Создает гладкую поверхность для вставки плесени - пластиковые детали имеют чистую, единообразная отделка (критическая для автомобильных или приборов).
• Покрытие: Необязательно - титановый алюминий нитрид (Тилн) или хромовое покрытие повышает устойчивость к износу на 25–30% (Идеально подходит для крупных коровь).

5. Контроль качества

Каждая партия AISI H21 проверяется для соответствия строгим стандартам, Особенно для больших, Инструменты высокого давления:

• Химический анализ: Использует спектрометрию для проверки уровней CR, МО, и другие элементы (гарантирует, что соответствует спецификациям AISI H21).
• Механическое тестирование: Включает в себя высокотемпературные испытания на растяжение, ударные тесты (в комнате и высоких температурах), и тесты на твердость (Чтобы проверить HRC).
• Неразрушающее тестирование (Непрерывный): Использует ультразвуковые испытания, чтобы найти скрытые трещины в толстых участках (критическая для больших умираний, которые сталкиваются с высоким давлением).

4. Тематические исследования: AISI H21 Tool Steel в действии

Примеры реального мира показывают, как AISI H21 решает проблемы для больших или крупных инструментов горячей работы. Вот три подробных случая:

Тематическое исследование 1: Горячая ковация умирает за автомобильные коленчатые валы

Фон приложения: U.S.. Производитель автомобильных запчастей использовал Aisi H11 Dies для создания коленчатых валов. Умирания продолжались 12,000 Циклы перед тем, как носить, Стоит 8000 долларов/die и 3 Дни простоя за замену (Из -за большого размера). Улучшение производительности: Они переключились на умирают AISI H21. Умирания продолжались 25,000 Циклы - больше, чем вдвое длиннее.Анализ затрат и выгод: Ежегодные затраты на вымира $19,200 (от $40,000), Экономия 20 800 долларов в год. Время простоя также выпало 50%, Увеличение производства коленчатого вала 15%.

Тематическое исследование 2: Вставки для формы впрыска для больших корпусов приборов

Фон приложения: Европейский производитель приборов использовал вставки для плесени AISI P20 для больших корпусов холодильника. Вставки изнашивались после 150,000 цикл, Стоимость 5000 долларов США/вставка и 2 Дни простоя (Из -за большого размера вставки). Улучшение производительности: Они перешли на вставки AISI H21. Вставки продолжались 350,000 Циклы - 2,3x длиннее.Анализ затрат и выгод: Годовые затраты на замену упали до $8,571 (от $18,333), Экономия 9 762 долл. США/год. В корпусах также была более высокая стабильность размеров, уменьшая лом мимо 6%.

Тематическое исследование 3: Горячая экструзия умирает за стальные балки

Фон приложения: Канадский производитель строительных материалов использовал сталь с горячей работой нижней работой. (Aisi H10) для экструзии умирает. Умирают потрескались после 8,000 цикл (Из -за теплового напряжения), Стоит $ 6000/Die и 4 Дни простоя.Улучшение производительности: Они переключились на умирают AISI H21. Умирания продолжались 18,000 циклы и не сломались.Анализ затрат и выгод: Ежегодные затраты на вымира $17,333 (от $45,000), Экономия 27 667 долл. США/год. Время простоя прошло 70%, позволяя компании выполнять больше заказов на стальные балки.

5. Aisi H21 Tool Steel Vs. Другие материалы

Как AISI H21 по сравнению с другими инструментами и не-штуками для средней до тяжелой горячей работы? Давайте использовать данные:

Сравнение с другими инструментами

AISI H21 предназначен для больших, высокотемпературные инструменты-вот как они складываются с другими общими инструментами:

Сравнение с не стали материалами

Несаульистские не может соответствовать балансу размера AISI H21, стойкость, и теплостойкость:

Ключевой вынос: AISI H21 - лучший выбор для большого, Средне-тяжелые инструменты горячей работы. Это более теплостойчиво, чем H11, легче в машине для больших деталей, чем H13, и гораздо более жестче, чем не в такие Steels, как керамика-идеально подходит для горячей работы промышленных масштабов.

Перспектива Yigu Technology на Aisi H21 Tool Steel

В Yigu Technology, Мы рекомендуем AISI H21 клиентам с большими или крупными потребностями в горячей работой-например, магазины автомобильной ковки или производители форм.. Это надежный выбор для инструментов, которые должны обрабатывать тепло до 600 ° C без трещин, и его способность равномерно вытвердеть в толстых секциях делает его идеальным для больших умираний. В то время как он немного менее устойчив к износу, чем H13, Часто это более экономически эффективно для больших деталей. Для предприятий, которые полагаются на горячие инструменты промышленного масштаба, AISI H21 обеспечивает постоянную производительность и длительный срок службы инструмента, сокращение времени простоя и замены замены.

FAQ о AISI H21 Tool Steel

1. Можно ли использовать AISI H21 для небольших инструментов для горячей работы?
   Да, Но это не идеально. AISI H21 предназначен для больших, толстые инструменты - его свойства (как высокая устойчивость для толстых секций) излишны для небольших инструментов. Для небольших инструментов горячей работы, AISI H11 или H13 более экономически эффективно.