H11 Tool Steel: Характеристики, Приложения, Руководство по производству

H11 Tool Steel-это сталь для горячей работы премиум-класса. Горячая твердость и сбалансированная смесь силы, стойкость, и износить стойкость. В отличие от стали для холодных инструментов (НАПРИМЕР., D2), его адаптировано химический состав- с целевым хромом, молибден, и дополнения ванадиума - позволяют сохранить твердость при повышенных температурах (до 600 ° C.), Сделать его лучшим выбором для горячих коровь, инструменты экструзии, и высокотемпературные автомобильные/аэрокосмические компоненты. В этом руководстве, Мы разбим его ключевые черты, Реальное мир использует, производственные процессы, и как это сравнивается с другими материалами, Помогая вам выбрать его для проектов, которые требуют надежности в среде высокого уровня.

1. Ключевые свойства материала H11 Tool Steel Steel

Производительность H11 Tool Steel определяется именно его точной калибровкой химический состав, который формирует его надежный механические свойства, последовательный физические свойства, и выдающиеся высокотемпературные характеристики.

Химический состав

Формула H11 оптимизирована для приложений горячих работ, с фиксированными диапазонами для ключевых элементов:

• Содержание углерода: 0.35-0.45% (Уравновешивает силу и прочность - достаточно для износа, достаточно низкий, чтобы избежать хрупкости при высоких температурах)
• Содержание хрома: 4.75-5.50% (формирует теплостойкие карбиды для Отличная износостойкость и улучшает закаленность)
• Содержание марганца: 0.20-0.60% (Укрепляет затвердеваемость без создания грубых карбидов, которые ослабляют сталь)
• Содержание кремния: 0.15-0.35% (СПИД при окислении во время производства и улучшает стабильность высокой температуры)
• Содержание молибдена: 1.10-1.75% (Star Element для горячего исполнения - высказывания Горячая твердость и сопротивляется тепловой усталости, Критическая для повторных циклов отопления/охлаждения)
• Содержание ванадиума: 0.80-1.10% (Уточняет размер зерна, Улучшает прочность, и образует твердые ванадий -карбиды для дополнительной износостойкости)
• Содержание фосфора: ≤0,03% (строго контролируется, чтобы предотвратить холодную хрупкость, Особенно в использовании после лечения)
• Содержание серы: ≤0,03% (Ультра-низкий, чтобы поддерживать жесткость и избегать растрескивания во время горячей формы)

Физические свойства

H11 Tool Steel имеет последовательные физические характеристики, которые упрощают конструкцию для высокотемпературных приложений:

Механические свойства

После стандартной термообработки (отжиг + гашение + отпуск), H11 обеспечивает надежную производительность как для горячих, так и холодных приложений:

• Предел прочности: ~ 1800-2000 МПа (выше, чем A2 Tool Steel, подходит для жарких коровье с высокой загрузкой)
• Урожайность: ~ 1400-1600 МПа (Обеспечивает сопротивление инструментам сопротивляться постоянной деформации при тяжелых горячих нагрузках)
• Удлинение: ~ 10-15% (в 50 ММ-высокая пластичность для горячей стали, позволяя незначительному изменению без трещин)
• Твердость (Роквелл C Шкала): 58-62 HRC (После термической обработки - поправкой на 52-56 HRC для максимальной выносливости в горячих инструментах с высокой эксплуатацией)
• Усталость сила: ~ 700-800 МПа (в 10⁷ циклах-от сумасшедших до холодных сталей, как D2, Идеально подходит для инструментов при повторном отоплении/охлаждении)
• Воздействие на выносливость: От умеренного до высокого (~ 40-50 J/см² при комнатной температуре)-Боже, чем большинство сталей горячих работ, Снижение риска возникновения тепловой усталости

Другие критические свойства

• Отличная износостойкость: Карбиды хромов и ванадия противостоят истиранию, Даже при высоких температурах - из -за горячей ковки стали или алюминия.
• Хорошая прочность: Сбалансирован с силой, сделать его подходящим для высокоэффективных горячих приложений (НАПРИМЕР., ковкость молотка умирает) где будут хрупкие стали.
• Высокая горячая твердость: Сохраняет ~ 50 часов при 600 ° C (намного выше, чем холодные стали)- Критическое для поддержания формы и устойчивости к износу во время горячей работы.
• Механизм: Хороший (Перед термообработкой)- Аннурованные H11 (Твердость ~ 220-250 Бринелл) легко машина с карбидными инструментами; Избегайте обработки после упрочнения (58-62 HRC).
• Сварка: Справедливый - высокое содержание углерода и сплава увеличивает риск растрескивания; предварительно нагреть (300-400° C.) и послепродажный отпуск необходим для восстановления выносливости и избежать хрупности.

2. Реальные применения H11 Tool Steel Steel

Смесь H11 Высокая горячая твердость, Отличная износостойкость, и выносливость делает его идеальным для горячей работы и высокотемпературных приложений. Вот его наиболее распространенное использование:

Горячие рабочие инструменты

• Горячая корова умирает: Умирает за создание стали или алюминиевых деталей (НАПРИМЕР., Автомобильные коленчатые валы) Используйте H11 -Горячая твердость сохраняет форму во время коровки 500-600 ° C, И выносливость противостоит воздействию от подготовки молотков.
• Горячая экструзия умирает: Умирает за экструдирование алюминиевых или медных профилей (НАПРИМЕР., оконные рамы) Используйте H11 - устойчивость к устойчивости одежды, и термическая устойчивость к усталости продлевает жизнь.
• Инструменты горячей штампочки: Инструменты для горячей маркировки высокой стали (НАПРИМЕР., Автомобильные панели кузова) Используйте H11 - RETAINES ТЕРЕЧЕНИЯ при 500 ° C, Обеспечение постоянной формы панели над 100,000+ штампы.

Пример случая: Автомобильная ковка используется H13 Tool Steel (обычная горячая сталь) для коленчатого коленчатого вала умирает. Умирает H13 длился 8,000 Коляска циклов перед тем, как показывать износ. Они перешли на H11, И умирают длились 12,000 Циклы - на 50% более длительный срок службы - вытягивающие затраты на замену матрицы $30,000 ежегодно.

Режущие инструменты

• Фрезеры: Резаки для обработки высокотемпературных сплавов (НАПРИМЕР., Insonel) Используйте H11 -Горячая твердость поддерживает резкость при температуре резки 400-500 ° C, опережать стандартные резаки HSS.
• Поворотные инструменты: Токарные инструменты для поворота термостойких металлов Использование H11-Сопротивление одежды уменьшает изменения инструмента, Повышение эффективности производства.
• Расщепления: Высокотемпературные сплавы (НАПРИМЕР., Для аэрокосмических компонентов) Используйте H11 - с ничем не сопротивляется скоплению, и горячая твердость сохраняет точность.

Формирование инструментов & Пластиковая литья

• Удары и умирают: Горячие удары для толстых металлических листов Используйте H11-протягивает высокие нагрузки высокие нагрузки, и термическая устойчивость к усталости избегает растрескивания.
• Инструменты формования: Формы для высокотемпературных пластмассы (НАПРИМЕР., Нейлон или Пик) Используйте H11 - Resists износ из пластикового потока и сохраняет форму при температуре литья 300 ° C.
• Ударные инструменты: Инструменты для формования блужда (НАПРИМЕР., топливные баки) Используйте H11 - какое -то не сопротивляется давлению, и износостойкость поддерживает точность плесени.

Аэрокосмическая & Автомобильная промышленность

• Аэрокосмическая промышленность: Высокотемпературные компоненты (НАПРИМЕР., Турбинные лезвия коваки или тепловые щиты двигателя) Используйте H11 -Горячая твердость Обрабатывает температуру двигателя 600 ° C, и прочность поддерживает структурные нагрузки.
• Автомобильная промышленность: Высокопроизводительные компоненты (НАПРИМЕР., гоночные клапаны двигателя или выхлопные коллекторы) Используйте H11 - устойчивость, и износостойкость уменьшает деградацию компонентов.

3. Методы производства для инструментальной стали H11

Производство H11 Tool Steel требует точности для поддержания химического баланса и оптимизации высокотемпературных производительности. Вот подробный процесс:

1. Металлургические процессы (Контроль композиции)

• Электрическая дуговая печь (Eaf): Основной метод - сталь избрасывания, хром, молибден, ванадий, и другие сплавы расплавлены при 1650-1,750 ° C. Датчики мониторинг химический состав Чтобы сохранить элементы в пределах фиксированных диапазонов H11 (НАПРИМЕР., 4.75-5.50% Хром и 1.10-1.75% молибден), критическое для горячей твердости.
• Основная кислородная печь (Боф): Для крупномасштабного производства-Молотеновое железо из взрывной печи смешивается с ломкой стали, Затем взорван кислород, чтобы регулировать содержание углерода. Сплавы (молибден, ванадий) добавляются после взрыва, чтобы избежать окисления.

2. Процессы прокатки

• Горячая катящика: Расплавленный сплав бросает в слитки, Нагревается до 1100-1,200 ° C., и перевернулся в бары, тарелки, или простыни. Горячие катания разбивают большие карбиды и формируют материал в пробелы для инструментов (НАПРИМЕР., Коляска блоки).
• Холодный катание: Редко используется-H11 в основном для инструментов горячей работы, которые требуют толстых секций; Холодный прокат используется только для тонких листов (НАПРИМЕР., Маленькие режущие инструменты) Чтобы улучшить отделку поверхности.

3. Термическая обработка (Критическое для горячей производительности)

Тепловая обработка H11 адаптирована для максимизации горячей твердости и жесткости:

• Отжиг: Нагревается до 850-900 ° C и удерживается для 2-4 часы, затем медленно охлаждался (50° C/час) до ~ 600 ° C.. Уменьшает твердость 220-250 Бринелл, Сделать его обработкой и снятие внутреннего стресса.
• Гашение: Нагревается до 1000-1050 ° C. (Austenitizing) и держался за 30-60 минуты (в зависимости от толщины части), затем утомил в масле или воздухе. Гашение нефти утверждает сталь 62-64 HRC; утомивание воздуха (помедленнее) уменьшает искажения, но снижает твердость до 58-60 HRC.
• Отпуск: Разогрет до 500-600 ° C. (Для инструментов горячих работ) или 300-400 ° C. (Для использования в холодной работе) и держался за 1-2 часы, Затем воздушное охлаждение. Удерживание при балансе 500-600 ° С Горячая твердость и выносливость - критическая для кормить; Более низкие температуры отказа от приоритета прочности для режущих инструментов.
• Снятие стресса отжиг: По желанию-до 600-650 ° C для 1 час после обработки (Перед окончательной термообработкой) Чтобы уменьшить стресс резки, что может вызвать растрескивание во время гашения.

4. Формирование и обработка поверхности

• Формирующие методы:
• Нажатие формирования: Использует гидравлические прессы (5,000-10,000 тонны) для формирования пластин H11 в большие блоки ковки - перед термической обработкой., Когда сталь мягкая.
• Изгиб: Редко используется - H11 для толстых, тяжелые инструменты; Большая часть формирования выполняется с помощью обработки или формирования прессы.
• Обработка: Мельницы с ЧПУ с карбидными инструментами формируют H11 в полости матрицы или геометрии режущего инструмента (НАПРИМЕР., мельница) Когда отжигали. Охлаждающая жидкость необходима для предотвращения перегрева - скорость составления 10-15% медленнее, чем низколеплай.
• Шлифование: После термической обработки, точное шлифование (с алмазными колесами) уточняет полости матрицы или края инструментов до утолечества (НАПРИМЕР., ± 0,001 мм для экструзии умирает).
• Поверхностная обработка:
• Укрепление: Окончательная термообработка (гашение + отпуск) Достаточно для большинства применений - не требуется дополнительного упрочнения поверхности.
• Нитринг: Для горячих инструментов с высоким носом (НАПРИМЕР., Экструзия умирает)-Храните до 500-550 ° C в атмосфере азота, образуя твердый нитрид. (5-10 мкм), повышение устойчивости к износу 30% без уменьшения ядра.
• Покрытие (PVD/CVD): Тонкие покрытия, такие как титановый алюминиевый нитрид (Pvd) применяются к режущим инструментам - уменьшают трение и продлевают срок службы инструмента на 2x, Особенно для обработки высокотемпературных сплавов.

5. Контроль качества (Горячая обеспечение производительности)

• Тест на твердость: Использует тестеры Rockwell C для проверки твердости после тему (58-62 HRC) и горячая твердость (≥50 HRC при 600 ° C)-Критическое для работы с горячей работой.
• Анализ микроструктуры: Изучает сплав под микроскопом, чтобы подтвердить равномерное распределение карбидов (Нет больших карбидов, которые вызывают тепловое растрескивание) и правильный отпуск (Нет хрупкого мартенсита).
• Проверка размерных: Использует координатные машины измерения (CMM) Чтобы проверить полости матрицы или размеры инструментов - точность для горячей ковки или экструзии.
• Тепловая усталость испытания: Имитирует повторные циклы отопления/охлаждения (500-600° C до комнатной температуры) Чтобы проверить сопротивление трещин.
• Тестирование на растяжение: Проверяет прочность на растяжение (1800-2000 МПА) и уход (1400-1600 МПА) Чтобы соответствовать спецификациям H11.

4. Тематическое исследование: H11 Tool Steel в горячей экструзии умирает

Алюминиевая экструзионная компания использовала H13 Tool Steel для экструзии, которые производят профили оконных рамков. Умирание H13 показало износ после 5,000 экструзионные циклы, требуя отзывчика каждого 1,000 циклы и замена после 5,000 Циклы - поживание $15,000 ежемесячно по техническому обслуживанию. Они перешли на сталь инструмента H11, со следующими результатами:

• Носить & Устойчивость к тепловой усталости: H11 умирает 8,000 экструзионные циклы (60% дольше, чем H13) и требуется, что он будет 2,000 Циклы - сокращение расходов на обслуживание 50%.
• Качество профиля: H11 Dies поддерживает последовательные размеры профиля (± 0,02 мм) на протяжении всей их жизни, в то время как умирание H13 показало размерное дрейф после 3,000 Циклы - сокращение дефектных профилей 80%.
• Экономия стоимости: Пока H11 умирает 25% более авансовый, более длительный срок службы и более низкое обслуживание спасение компании $90,000 ежегодно.

5. H11 Tool Steel vs. Другие материалы

Как H11 по сравнению с другими стали для инструментов горячих работ и высокопроизводительных материалами? Давайте разберем его с подробным столом:

Применение пригодности

• Горячая корова умирает: H11 лучше, чем H13 (Высшая горячая твердость, дольше жизнь) и гораздо дешевле, чем титановый - доступный для стальной/алюминиевой ковки.
• Горячая экструзия умирает: H11 превосходит H13 (Лучше износостойкость) и D2 (Нет горячей твердости)- подлежащий алюминиевой/медной экструзии.
• Высокотемпературные режущие инструменты: H11 превосходит A2/D2 (Лучшая горячая твердость) Для обработки высокотемпературных сплавов-уменьшает изменения инструмента.
• Автомобильные/аэрокосмические компоненты: H11 уравновешивает прочность и теплостойкость лучше, чем H13-эффективно для клапанов двигателя или выхлопных деталей.

Взгляд Yigu Technology на H11 Tool Steel

В Yigu Technology, Мы рассматриваем H11 в качестве решения высшего уровня для горячей работы и высокотемпературных приложений. Его Высокая горячая твердость, сбалансированная прочность, и Отличная износостойкость Сделайте это идеальным для наших клиентов в автомобильной ковке, алюминиевая экструзия, и производство аэрокосмических компонентов. Мы часто рекомендуем H11 для умираний горячих коровь, инструменты экструзии, и высокотемпературные режущие инструменты-где он превосходит H13 (дольше жизнь) и D2 (Лучше горячие выступления). Хотя это стоит больше, чем H13, его сокращение обслуживания и более длительный срок службы обеспечивают лучшую ценность, соответствовать нашей цели устойчивого, Высокопроизводительные решения.