Contenido
Acero para herramientas de trabajo en caliente H21: propiedades, proceso, aplicaciones
- John
El acero para herramientas H21 ofrece una combinación única de alta resistencia al calor, tenacidad y maquinabilidad. Si necesita un material que pueda soportar condiciones duras y ofrecer un rendimiento constante en aplicaciones exigentes, el H21 es la opción perfecta.
En este artículo, exploraremos las características clave, los procesos de tratamiento térmico, los métodos de fabricación y las aplicaciones comunes del acero para herramientas H21, ofreciendo información valiosa para quienes estén considerando este material para sus necesidades de fabricación.
¿Qué es el acero para herramientas H21?
El H21 es un acero para herramientas de trabajo en caliente con aleación de tungsteno que ofrece una excelente resistencia térmica y tenacidad a altas temperaturas. Se utiliza comúnmente en fundición a presión, extrusión y conformado en caliente. A diferencia de los grados de tungsteno superiores, el H21 se puede enfriar con un flujo de agua continuo. Sin embargo, en comparación con los aceros de baja aleación que se endurecen con agua, el H21 tiene una menor maquinabilidad.
¿A qué equivale el acero para herramientas H21?
A continuación se muestran los equivalentes comunes del acero para herramientas H21:
| Estándar | Equivalentes |
| ES | 3Cr2W8V |
| ESTRUENDO | 1.2581 |
| JIS | SKD5 |
| ASTM | H21 |
| YO ASI | X30WCrV 9-3 |
| UNS | T20821 |
Composición química del acero para herramientas H21
El acero para herramientas H21 es una aleación de primera calidad para trabajos en caliente que se caracteriza por una combinación equilibrada de tungsteno, cromo y vanadio. Su alto contenido de carbono garantiza una dureza robusta, mientras que el cromo y el vanadio mejoran su resistencia a la fatiga térmica y al desgaste a altas temperaturas.
La siguiente tabla muestra la composición química del acero para herramientas H21.
| Elemento | Contenido (%) |
|---|---|
| Carbono (C) | 0.3 |
| Cromo (Cr) | 3.3 |
| Hierro (Fe) | 86.5 |
| Manganeso (Mn) | 0.3 |
| Silicio (Si) | 0.34 |
| Tungsteno (W) | 9 |
| Vanadio (V) | 0.25 |
Propiedades físicas del acero para herramientas H21
El acero para herramientas H21 combina una alta resistencia y estabilidad térmica, lo que lo hace ideal para condiciones de temperatura extremas. Su baja expansión y transferencia de calor eficiente mejoran su longevidad en condiciones difíciles. La siguiente tabla ofrece una descripción general clara de sus propiedades físicas.
| Propiedad | Métrico (SI) | Imperial |
| Densidad | 8,19 g/cc | 0,296 libras/pulgada³ |
| Punto de fusión | 1450°C | 2642°F |
| Conductividad térmica | 27,0 W/m·K | 187 BTU·pulgada/hora·pie²·°F |
| Coeficiente de expansión térmica (20–100 °C) | 11,2 µm/m·K | 6,2 µpulgada/pulgada·°F |
| Resistividad eléctrica | 0,67 µΩ·m | 0,67 µΩ·pulgada |
Propiedades mecánicas del acero para herramientas H21
El acero para herramientas H21 ofrece un equilibrio perfecto entre dureza y resistencia, lo que garantiza la resistencia a la deformación bajo cargas pesadas. Su flexibilidad le permite mantener su rendimiento en distintos rangos de temperatura y niveles de tensión. La siguiente tabla destaca estas propiedades mecánicas esenciales.
| Propiedad | Métrica | Imperial |
| Dureza (HRC) | 40.0 – 55.0 | 40.0 – 55.0 |
| Módulo volumétrico | 160 GPa | 23200 ksi |
| Módulo de corte | 80,0 GPa | 11600 ksi |
| Coeficiente de Poisson (25 °C) | 0.27 – 0.30 | 0.27 – 0.30 |
| Módulo elástico | 190 - 210 GPa | 27557 – 30458 ksi |
Tratamiento térmico del acero para herramientas H21
El acero para herramientas H21 tiene un rendimiento excepcional en el tratamiento térmico, ofreciendo una gran resistencia a la fatiga térmica y estabilidad a altas temperaturas. Una descarburación adecuada y un enfriamiento controlado son cruciales para evitar la formación de incrustaciones y garantizar una dureza y tenacidad óptimas. Cuando se trata térmicamente correctamente, es ideal para aplicaciones de herramientas exigentes.
Si está considerando el acero H21 tratado térmicamente, SteelPro Group lo ofrece en las mejores formas posibles, recocido, endurecido o templado, siguiendo estrictos procesos de producción. Nuestros expertos están aquí para ayudarlo a encontrar la opción adecuada para su aplicación.
Recocido
Esto es esencial para aliviar las tensiones internas y mejorar la maquinabilidad. Lo mejor es realizarlo en un recipiente sellado con una mezcla de carburación residual o virutas de hierro fundido para evitar la formación excesiva de incrustaciones o descarburación.
El procedimiento de recocido consiste en calentar el acero a 885 °C (1625 °F) y dejarlo enfriar gradualmente a un ritmo no superior a 4 °C (40 °F) por hora. Después de este proceso, la dureza del acero debe rondar los 200 HB.
Endurecimiento
Antes de endurecer el acero H21, se debe someter a un tratamiento de descarburación para evitar el deterioro de la superficie durante el proceso. Comience por precalentar el acero a 816 °C (1500 °F) y luego caliéntelo rápidamente a 1177 °C (2150 °F).
Mantenga el acero a esta temperatura durante 2 a 5 minutos para garantizar una distribución uniforme del calor. Por último, enfríe el acero al aire o en aceite para lograr la dureza deseada.
Templado
El templado se realiza para reducir la fragilidad y ajustar la dureza. En el caso del acero H21, el templado debe realizarse a temperaturas entre 593 °C y 677 °C (1100 °F y 1250 °F). Esto da como resultado una dureza Rockwell C entre 54 y 36.
Se recomienda realizar un doble revenido, con una duración de 1 hora cada ciclo a la misma temperatura. Esto mejora la tenacidad del acero y ayuda a garantizar la estabilidad dimensional.
Fabricación de acero para herramientas H21
Forja
El acero para herramientas H21 debe forjarse a una temperatura entre 1150 °C (2100 °F) y 927 °C (1700 °F), pero no por debajo de 899 °C (1650 °F). La forja a temperaturas más bajas puede provocar una dureza y fragilidad excesivas, lo que hace que el acero sea propenso a agrietarse y difícil de moldear.
Formando
El conformado debe realizarse dentro del rango de temperatura de 927 °C (1700 °F) a 1150 °C (2100 °F) para mantener la ductilidad y la integridad del material.
Trabajo en frío
El trabajo en frío puede requerir un recocido intermedio para evitar el endurecimiento del trabajo.
Corte
Utilice herramientas de corte resistentes al desgaste. El uso de fluidos de corte y de calefacción adecuados es esencial para reducir la fricción.
Soldadura
Precalentar a 300 °C (572 °F) antes de soldar. Se requiere un tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT) para aliviar las tensiones.
Formas de productos de acero para herramientas H21
En esta sección se describen las formas de productos más comunes y los rangos de tamaño típicos del acero para herramientas H21. Nos aseguramos de que todos nuestros productos cumplan con tolerancias estrictas para lograr una calidad constante. Si sus requisitos de tamaño no se encuentran dentro de estos rangos o necesita formas forjadas a medida, no dude en comunicarse con nosotros. ¡Estamos disponibles para ayudarlo y ansiosos por ofrecer soluciones personalizadas!
Bares
- Diámetro: 10 mm a 500 mm (0,39 in a 19,69 in)
- Longitud: 1000 mm a 4000 mm (39,37 pulgadas a 157,48 pulgadas)
Placas
- Espesor: 10 mm a 250 mm (0,39 in a 9,84 in)
- Ancho: 100 mm a 1000 mm (3,94 pulgadas a 39,37 pulgadas)
- Longitud: 2000 mm a 3000 mm (78,74 pulgadas a 118,11 pulgadas)
Rondas
- Diámetro: 20 mm a 300 mm (0,79 in a 11,81 in)
- Longitud: 2000 mm a 3000 mm (78,74 pulgadas a 118,11 pulgadas)
Bloques
- Dimensiones: 100 mm x 100 mm x 100 mm a 500 mm x 500 mm x 1000 mm (3,94 pulgadas x 3,94 pulgadas x 3,94 pulgadas a 19,69 pulgadas x 19,69 pulgadas x 39,37 pulgadas)
Formas forjadas
- Tamaños personalizados según la aplicación, normalmente de 50 mm a 500 mm de diámetro (1,97 pulgadas a 19,69 pulgadas).
Aplicaciones del acero para herramientas H21
En SteelPRO, ofrecemos acero para herramientas H21 de alta calidad para una variedad de aplicaciones críticas. Los fabricantes confían en nuestros productos y los utilizan en los siguientes procesos:
- Matrices de fundición a presión
- Matrices de extrusión
- Matrices de forja
- Herramientas para trabajos en caliente (como cuchillas de corte en caliente e insertos de matriz)
- Moldes de plástico (para plásticos de ingeniería de alta temperatura)
- Troqueles de recorte
- Cuchillas para cortar palanquillas
- Bases de moldes para fundición a presión y moldeo por inyección
- Matrices de fundición centrífuga
Soluciones personalizadas para el mejor acero para herramientas H21
En SteelPro, ofrecemos H21 y H13 Acero para herramientas en diversas formas, incluidas barras, placas, discos y bloques, con dimensiones personalizadas disponibles para satisfacer sus necesidades específicas. También ofrecemos servicios de mecanizado de precisión para acero para herramientas H21, incluidos torneado, fresado, rectificado y taladrado para cumplir con sus especificaciones exactas.
Además, podemos realizar tratamientos criogénicos y de alivio de tensiones para mejorar el rendimiento del material en entornos exigentes. Ya sea para troqueles, herramientas o aplicaciones de alta temperatura, ofrecemos soluciones confiables.
