Acier à outils H13 : propriétés, applications et considérations d'usinage

L'AISI H13 est un alliage polyvalent. Il est préféré pour des applications telles que le forgeage à chaud, le moulage sous pression et l'extrusion. Ceux-ci nécessitent de l'acier à haute température et de l'acier pour matrices. Il est largement utilisé dans la production de moulage par injection et de moulage sous pression. Plus d’informations sur les propriétés, les applications, les avantages et les limites de l’AISI H13 sont discutées dans cet article.

Qu’est-ce que l’acier H13 ?

L'acier H13, également appelé DIN 1.2344, est un acier pour travail à chaud à base de chrome-molybdène. il est connu sous le nom d'acier à haute température et d'acier pour matrices en raison de sa résistance aux températures élevées et à l'abrasion. une dureté élevée à chaud augmente sa résistance à la fissuration par fatigue thermique et est préférée pour les applications d'outillage

Principales caractéristiques

Les principales caractéristiques de la norme DIN 1.2344 sont les suivantes :

• Connu sous le nom d'acier pour travail à chaud, d'acier pour matrices et d'acier à haute température.
• Haute résistance à l’abrasion dans des conditions de températures basses et élevées.
• Résistance et malléabilité supérieures
• Haute usinabilité et fonction de polissage
• Meilleure résistance aux températures élevées et aux fissures thermiques.
• Conductivité thermique élevée et résistance à la fissuration à chaud
• La dureté du matériau HRC H13 est élevée
• Moins de distorsion lors de l'écrouissage

Meilleurs outils de coupe pour H13

Les outils de coupe sont de différentes qualités en fonction de leur composition chimique et de leurs propriétés mécaniques et physiques. Les aciers à outils idéaux pour l'usinage sont O1, M2, D2 et A2. D’autres aspects importants sont les niveaux de vitesse. Une sélection d'outils inappropriée pourrait réduire la dureté et la résistance à l'usure avec le temps. Par conséquent, il est préférable de fabriquer des outils avec de l’acier rapide. Le coût de l’outil de coupe est également important pour garantir que le matériau est suffisamment adapté pour obtenir les performances requises.

Matériaux équivalents à l'acier H13

Les nuances équivalentes d’acier AISI H13 sont :

Prix

Le coût de l'AISI H13 dépend de nombreux facteurs tels que le taux du marché, les fournisseurs, la forme d'acier pour travail à chaud, la taille, la qualité et les exigences de traitement. L'estimation approximative du DIN1.2344 est d'environ 1500 3500 à XNUMX XNUMX $/tonne métrique.

Avantages et inconvénients de l'acier moulé H13

Les avantages de l'acier haute température AISI H13 ou SKD 61 sont les suivants :

• Maintient un bon équilibre entre la ténacité et la dureté HRC du matériau H13.
• Survivre aux températures élevées tout en conservant sa résistance et sa dureté
• Haute résistance à la fatigue par cycles thermiques, adaptée aux applications telles que l'acier pour travail à chaud.
• Bonne usinabilité pour réaliser des formes complexes.
• La résistance à l'usure est excellente en raison de la dureté élevée
• A de nombreuses applications telles que l'acier pour travail à chaud, l'acier pour matrices et l'acier à haute température.

Parallèlement à ces avantages, il existe quelques limitations dans l'application de l'acier DIN 1.2344, à savoir :

• La résistance à la corrosion est modérée et les agents corrosifs agressifs peuvent affecter les performances de l'outil ou de la matrice en AISI H13.
• Peut être coûteux avec d’autres aciers haute température.
• Traitements thermiques spécifiques et précis en acier haute température. sont nécessaires pour atteindre les propriétés souhaitées, ce qui le rend coûteux.
• La soudabilité est limitée et des fissures peuvent se produire dans les soudures de l'acier à haute température.

Applications de l'acier à outils H13

• Moules et matrices d'injection

L'acier AISI H13 est utilisé pour fabriquer des moules d'injection et du moulage sous pression en raison de la dureté HRC élevée du matériau h13. Il est utilisé dans les moules à capsules rabattables. D'autres industries le préfèrent également en raison de sa ténacité et de sa résistance à l'usure élevées.

• Matrices d'extrusion

SKD61 a des propriétés thermiques élevées. Cela le rend parfait pour les filières d’extrusion. Les mandrins et noyaux d'extrusion sont également fabriqués en AISI H13 en raison de leur haute résistance à la chaleur.

• Matrices de forgeage à chaud

Ses propriétés thermiques élevées le rendent utile dans les applications de forgeage à chaud. Il est également utilisé dans la fabrication de matrices, d'inserts et d'autres pièces nécessaires aux applications de forgeage à chaud.

• Matrices de coulée sous pression

Le SKD61 est principalement utilisé comme acier à outils pour le moulage sous pression de l'aluminium. Il est idéal pour les matrices de préhension chaudes et les outils à écrous chauds.

• Autres outillages haute température

Il existe également d'autres applications de l'acier DIN 1.2344 dans la production de moules en plastique. Ce matériau est idéal dans des applications telles que les blocs porte-matrices, les matrices de presse à chaud et les poinçons pour travail à chaud.

La composition et les propriétés du matériau H13

La composition chimique du matériau AISI H13 est la suivante :

Composition chimique détaillée

Le tableau comprend la composition chimique de l'AISI H13.

Comment les éléments d’alliage influencent les performances

Les principaux éléments d'alliage de l'acier SKD61 sont le chrome, le vanadium et le molybdène. Cr augmente la dureté HRC du matériau H13 et sa ténacité. Il augmente également la résistance à la corrosion de l'acier à haute température. Mo augmente la trempabilité, la ténacité et la résistance de l'acier DIN 1.2344. le vanadium augmente le rendement et la résistance à la traction des aciers.

Procédé de préparation des aciers à outils H13 modifiés par l'ajout de nanoparticules à l'état de traces : ( a ) fusion, ( b ) ajout et libération de nanoparticules, ( c ) distribution uniforme des nanoparticules, ( d ) coulée, ( e ) lingot d'acier

Densité

La densité de l'AISI H13 à 20℃ est de 7.8 g/cm³^.

Propriétés mécaniques

Les propriétés mécaniques du SKD61 sont les suivantes :

Traitement thermique de l'acier H13

Importance d’un traitement thermique approprié

Les AISI H13 sont traités thermiquement pour obtenir des performances élevées en termes de résistance, de dureté, de résistance aux chocs et de ténacité élevées.

Acier à outils durcissant H13

L'AISI H13 est préchauffé à 816℃ puis la température monte jusqu'à 1010℃. Le temps de maintien est de 15 à 40 minutes, puis trempé à l'air pour durcir l'acier à outils H13.

Trempe de l'acier à outils H13

La trempe est normalement comprise entre 550 et 621 ℃ dans SKD61. La dureté à différentes températures de revenu est la suivante :

Recuit

L'AISI H13 est recuit à 1600 900 ᵒF puis refroidi au four à 30 ᵒF à XNUMX ᵒ/heure. Le matériau est ensuite refroidi à l'air.

Températures et durées recommandées

La température recommandée pour le traitement thermique du SKD61 est de 800 à 1000 15 ℃. La durée de conservation du matériau est d'environ 40 à XNUMX minutes pour obtenir des propriétés optimales.

Atteindre une dureté et une ténacité optimales

En fonction de la vitesse de refroidissement et du temps de maintien, une dureté et une ténacité optimales peuvent être obtenues dans le SKD61.

Usinage de l'acier à outils AISI H13

Conseils pour un usinage réussi

La dureté est la plus grande préoccupation dans l'usinage du SKD61. Il est recommandé d'utiliser des outils en carbure avec revêtement. Les liquides de refroidissement solubles dans l'eau aident à dissiper la chaleur pendant l'usinage. Des pré et post traitements peuvent être nécessaires, comme une finition de surface ou un traitement thermique.

Défis et considérations

Les défis liés à l'usinage des aciers à outils selon la norme DIN 1.2344 sont leur dureté et leur ténacité élevées ainsi que leur génération de chaleur élevée. Il est nécessaire de sélectionner un outil de coupe approprié, de couper des paramètres tels que les niveaux de vitesse et d'utiliser du liquide de refroidissement pour dissiper la chaleur générée.

Sur la corrélation entre les paramètres de traitement, la déformation plastique et les propriétés mécaniques lors de l'usinage dur de l'acier H13.

Soudage

Le soudage du SKD61 a des limites. Les soudures sont sujettes aux fissures et un préchauffage est donc nécessaire pour maintenir une température entre les passes appropriée. Le traitement post-soudage peut réduire les contraintes résiduelles et le risque de fissuration.

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Sujet avancé : Comparaison avec d'autres aciers inoxydables

Acier H11 ou H13

H11 contient moins de vanadium que DIN 1.2344. H11 a une ténacité plus élevée mais moins de résistance à l’usure et à la trempe.

Acier H13 contre 4140

H13 a une dureté et une résistance à la chaleur élevées. 4140 a une ténacité élevée.

Acier H13 contre P20

La norme DIN 1.2344 convient aux moules et aux volumes de production élevés. Le P20 est plus adapté aux faibles volumes de production de moules et est moins coûteux.

H13 contre D2

Le D2 a une dureté plus élevée que la norme DIN 1.2344 et constitue un meilleur acier à outils.