El acero para matrices H13 es un acero para herramientas de trabajo en caliente que se endurece al aire y corresponde al grado estándar americano ASTM y al estándar chino 4Cr5MoSiV1. Posee alta resistencia, alta tenacidad, excelente resistencia a la fatiga térmica y resistencia al desgaste a alta temperatura, lo que lo convierte en un material versátil y de alta calidad en el campo de las matrices para trabajos en caliente. Se utiliza ampliamente en la fabricación de diversos troqueles de conformado a alta temperatura y componentes resistentes al desgaste.
I. Composición básica y características de desempeño
1. Composición química (valores típicos)
Elemento C 0,32~0,45 Cr 4,75~5,50 Mo 1,10~1,75 Si 0,80~1,20 V 0,80~1,20 Mn≤0,40
El cromo mejora la templabilidad y la resistencia a la oxidación del acero, el molibdeno fortalece la resistencia a altas temperaturas y la estabilidad del revenido, el vanadio refina la estructura del grano y mejora la resistencia al desgaste, y el silicio mejora la resistencia a la oxidación. Estos elementos trabajan juntos para brindarle al H13 un excelente rendimiento general.
2. Indicadores clave de desempeño
Dureza: Dureza recocida ≤229HB; la dureza después del temple y revenido puede alcanzar 48 ~ 55 HRC. La temperatura de templado se puede ajustar según las condiciones de trabajo para lograr un equilibrio entre dureza y tenacidad.
Resistencia a la fatiga térmica: bajo condiciones repetidas de calentamiento (600 ~ 800 ℃) y enfriamiento, no es propenso al agrietamiento térmico, lo que lo hace adecuado para operaciones cíclicas como fundición a presión y forjado a alta temperatura.
Resistencia a altas temperaturas: en ambientes por debajo de 500 ℃, aún puede mantener alta resistencia y dureza sin ablandamiento significativo.
Maquinabilidad: En estado recocido, puede ser sometido a procesos de mecanizado convencionales como torneado, fresado y cepillado; Después del templado y revenido, se pueden obtener superficies de alta precisión mediante rectificado, cumpliendo con los estrictos requisitos de las cavidades de la matriz. II. Escenarios aplicables y aplicaciones típicas
Las principales ventajas del acero para moldes H13 son su resistencia a altas temperaturas, resistencia al choque térmico, resistencia al desgaste y resistencia a la corrosión. Se utiliza principalmente en la fabricación de moldes para trabajo en caliente que soportan altas temperaturas, alta presión y cargas de impacto. Las aplicaciones típicas incluyen:
Moldes de fundición a presión: cavidades, núcleos y casquillos de bebedero de moldes de fundición a presión de aleación de aluminio, aleación de zinc y aleación de magnesio, que pueden resistir la erosión a alta temperatura del metal fundido y el impacto de la tensión de la contracción por enfriamiento.
Moldes de forja: Cavidades de molde y yunques superior e inferior de moldes de forja en caliente, utilizados para la forja en caliente de palanquillas de acero y metales no ferrosos, resistiendo la extrusión y el desgaste por fricción de metales a alta temperatura.
Moldes de extrusión: Cavidades de molde para perfiles extruidos de metales no ferrosos, adecuadas para procesos de extrusión a alta temperatura de perfiles de aluminio y cobre, asegurando la precisión dimensional de los perfiles y la vida útil del molde.
Cuchillas de corte en caliente: Cuchillas de corte en caliente para líneas de producción de laminación en caliente de acero, que pueden cortar palanquillas y perfiles de acero laminados en caliente en ambientes de alta temperatura, evitando el ablandamiento y el astillado del filo.
Otras piezas resistentes al desgaste: placas guía de laminador, moldes recalcados en caliente, moldes de vidrio y otras piezas que requieren resistencia a altas temperaturas y resistencia al desgaste.
III. Especificaciones del proceso de tratamiento térmico
El rendimiento del acero para moldes H13 está estrechamente relacionado con el proceso de tratamiento térmico. El proceso de tratamiento térmico estándar es el siguiente:
Recocido: Calentar a 850~870℃, mantener durante 2~4 horas y enfriar en el horno por debajo de 500℃ antes de enfriar al aire. La dureza tras el recocido es ≤229HB, lo que facilita el procesamiento posterior.
Enfriamiento: Precaliente a 600~650℃, luego aumente la temperatura a 1020~1050℃, el tiempo de mantenimiento se calcula en 25 mm/hora de espesor efectivo. Después de retirarlo del horno, se utiliza enfriamiento por aceite o aire (el enfriamiento por aire puede endurecer el acero y reducir el riesgo de deformación y agrietamiento). La dureza después del enfriamiento puede alcanzar 58~62HRC.
Templado: El templado debe realizarse inmediatamente después del enfriamiento para evitar tensiones internas residuales que provoquen grietas en el molde. La temperatura de templado se ajusta según la dureza requerida:
Para alta dureza (52~55 HRC): Temperatura de templado 500~520℃, tiempo de mantenimiento 2 horas, templado dos veces;
Para alta tenacidad (48~52 HRC): Temperatura de templado 560~580℃, tiempo de mantenimiento 2 horas, templado dos veces;
Para aplicaciones de alta temperatura (como moldes de fundición a presión): temperatura de templado 600 ~ 620 ℃, equilibrando la dureza y la resistencia a la fatiga térmica.
IV. Puntos clave del control de calidad
Las materias primas deben asegurar una composición uniforme y estar libres de defectos como holguras, poros e inclusiones de escoria para no afectar las propiedades mecánicas del molde.
Durante el proceso de tratamiento térmico, controle estrictamente las velocidades de calentamiento, mantenimiento y enfriamiento para evitar la deformación o el agrietamiento del molde.
V. Equivalentes de Grado
El H13 es un acero para moldes ampliamente utilizado a nivel mundial, con varios grados equivalentes en diferentes normas nacionales:
Estados Unidos (AISI/ASTM): H13
Alemania (DIN/W.Nr.): 1.2344, X40CrMoV5-1
Japón (JIS): SKD61
China (GB): 4Cr5MoSiV1
