Штамповая сталь H13 представляет собой инструментальную сталь для горячей обработки с закалкой на воздухе, соответствующую американскому стандарту ASTM и китайскому стандарту 4Cr5MoSiV1. Он обладает высокой прочностью, высокой ударной вязкостью, превосходной термостойкостью и устойчивостью к высокотемпературному износу, что делает его универсальным и высококачественным материалом в области штампов для горячей обработки. Он широко используется при производстве различных высокотемпературных формовочных штампов и износостойких компонентов.
I. Основной состав и эксплуатационные характеристики
1. Химический состав (типичные значения)
Элемент C 0,32–0,45 Cr 4,75–5,50 Mo 1,10–1,75 Si 0,80–1,20 В 0,80–1,20 Mn≤0,40
Хром улучшает прокаливаемость и стойкость стали к окислению, молибден повышает жаропрочность и отпускную стабильность, ванадий измельчает зеренную структуру и повышает износостойкость, а кремний повышает стойкость к окислению. Эти элементы работают вместе, чтобы обеспечить H13 превосходную общую производительность.
2. Ключевые показатели эффективности
Твердость: Твердость в отожженном состоянии ≤229HB; твердость после закалки и отпуска может достигать 48~55HRC. Температуру отпуска можно регулировать в зависимости от условий работы, чтобы достичь баланса между твердостью и ударной вязкостью.
Сопротивление термической усталости: при многократном нагреве (600–800 ℃) и охлаждении он не склонен к термическому растрескиванию, что делает его пригодным для циклических операций, таких как высокотемпературное литье под давлением и ковка.
Высокотемпературная прочность: в условиях окружающей среды ниже 500 ℃ он может сохранять высокую прочность и твердость без значительного размягчения.
Обрабатываемость: в отожженном состоянии его можно подвергать обычным процессам механической обработки, таким как точение, фрезерование и строгание; после закалки и отпуска путем шлифования можно получить высокоточные поверхности, отвечающие строгим требованиям к полостям штампов. II. Применимые сценарии и типичные применения
Основными преимуществами формовочной стали H13 являются ее высокая термостойкость, стойкость к термическому удару, износостойкость и коррозионная стойкость. В основном его используют при изготовлении форм для горячей обработки, выдерживающих высокие температуры, высокое давление и ударные нагрузки. Типичные области применения включают в себя:
Формы для литья под давлением: полости, сердечники и литниковые втулки из алюминиевых сплавов, сплавов цинка и магниевых сплавов, которые могут противостоять высокотемпературной эрозии расплавленного металла и напряжению, возникающему в результате усадки при охлаждении.
Формы для ковки: полости форм, а также верхняя и нижняя наковальни форм для горячей ковки, используемые для горячей ковки стальных заготовок и цветных металлов, устойчивые к экструзии и фрикционному износу высокотемпературных металлов.
Экструзионные формы: полости для пресс-форм для экструдированных профилей из цветных металлов, подходящие для процессов высокотемпературной экструзии алюминиевых и медных профилей, обеспечивающие точность размеров профилей и срок службы формы.
Лезвия для горячей резки: Лезвия для горячей резки для линий горячей прокатки стали, которые могут резать горячекатаные стальные заготовки и профили в условиях высоких температур, предотвращая размягчение и скалывание режущей кромки.
Другие износостойкие детали: направляющие пластины прокатного стана, формы для горячей высадки, стеклянные формы и другие детали, требующие высокой термостойкости и износостойкости.
III. Характеристики процесса термообработки
Характеристики пресс-формы H13 тесно связаны с процессом термообработки. Стандартный процесс термообработки выглядит следующим образом:
Отжиг: нагрейте до 850–870 ℃, выдержите 2–4 часа и охладите в печи до температуры ниже 500 ℃ перед охлаждением на воздухе. Твердость после отжига составляет ≤229HB, что облегчает последующую обработку.
Закалка: Предварительный нагрев до 600–650 ℃, затем повышение температуры до 1020–1050 ℃, время выдержки рассчитывается из расчета эффективной толщины 25 мм/час. После извлечения из печи применяют масляное или воздушное охлаждение (воздушное охлаждение позволяет укрепить сталь и снизить риск деформации и растрескивания). Твердость после закалки может достигать 58~62HRC.
Отпуск: отпуск следует проводить сразу после закалки, чтобы избежать остаточного внутреннего напряжения, приводящего к растрескиванию формы. Температуру отпуска регулируют в зависимости от требуемой твердости:
Для высокой твердости (52~55HRC): температура отпуска 500~520℃, время выдержки 2 часа, двойная закалка;
Для высокой прочности (48~52HRC): температура отпуска 560~580℃, время выдержки 2 часа, двойная закалка;
Для высокотемпературных применений (например, форм для литья под давлением): температура отпуска 600 ~ 620 ℃, баланс твердости и сопротивления термической усталости.
IV. Ключевые моменты контроля качества
Сырье должно обеспечивать однородный состав и не иметь таких дефектов, как рыхлость, поры и шлаковые включения, чтобы не влиять на механические свойства формы.
В процессе термообработки строго контролируйте скорость нагрева, выдержки и охлаждения, чтобы предотвратить деформацию или растрескивание формы.
V. Эквиваленты оценок
H13 — это широко используемая во всем мире литейная сталь, имеющая различные эквивалентные марки в различных национальных стандартах:
США (AISI/ASTM): H13
Германия (DIN/W.Nr.): 1.2344, X40CrMoV5-1
Япония (JIS): SKD61
Китай (Великобритания): 4Cr5MoSiV1
