H21 熱間工具鋼: 特性、プロセス、用途

H21 工具鋼は、高い耐熱性、靭性、機械加工性のユニークな組み合わせを提供します。過酷な条件に耐え、要求の厳しい用途で一貫したパフォーマンスを発揮できる材料が必要な場合は、H21 が最適です。 

この記事では、H21 工具鋼の主な特性、熱処理プロセス、製造方法、一般的な用途について説明し、製造ニーズに合わせてこの材料を検討している方にとって貴重な洞察を提供します。

H21 工具鋼とは何ですか?

H21 はタングステン合金の熱間工具鋼で、高温でも優れた熱強度と靭性を発揮します。ダイカスト、押し出し、熱間成形によく使用されます。高タングステングレードとは異なり、H21 は連続水流で冷却できます。ただし、水硬化低合金鋼と比較すると、H21 の加工性は低くなります。

H21 工具鋼と同等のものは何ですか?

以下は、H21 工具鋼の一般的な同等品です。

H21工具鋼の化学組成 

H21 工具鋼は、タングステン、クロム、バナジウムをバランスよく配合した高級熱間加工合金です。炭素含有量が多いため、強固な硬度が確保され、クロムとバナジウムにより高温下での熱疲労や摩耗に対する耐性が向上します。 

次の表は、H21 工具鋼の化学組成を示しています。

H21工具鋼の物理的特性

H21 工具鋼は、高い強度と熱安定性を兼ね備えており、極端な温度条件に最適です。膨張率が低く、熱伝導が効率的であるため、厳しい条件でも耐久性が向上します。次の表は、その物理的特性の概要を示しています。

H21工具鋼の機械的特性 

H21 工具鋼は、硬度と強度のバランスに優れ、高荷重下でも変形しにくい特性を備えています。柔軟性があるため、さまざまな温度範囲や応力レベルでも性能を維持できます。以下の表は、これらの重要な機械的特性を示しています。

H21工具鋼の熱処理

H21 工具鋼は熱処理において非常に優れた性能を発揮し、高温での強力な熱疲労耐性と安定性を備えています。適切な脱炭と制御された冷却は、スケール化を防ぎ、最適な硬度と靭性を確保する上で重要です。熱処理が適切に行われれば、要求の厳しい工具用途に最適です。

熱処理済みの H21 をご検討の場合、SteelPro Group は厳格な製造プロセスに従い、可能な限り最高の焼きなまし、硬化、または焼き戻しの形で H21 を提供します。当社の専門家が、お客様の用途に適したオプションを見つけるお手伝いをいたします。

アニーリング

これは、内部応力を緩和し、機械加工性を高めるために不可欠です。過度のスケールや脱炭を防ぐために、廃棄炭化混合物または鋳鉄チップを入れた密閉容器内で実行するのが最適です。

焼きなまし処理では、鋼を 885°C (1625°F) まで加熱し、その後、1 時間あたり 4°C (40°F) 以下の速度で徐々に冷却します。この処理の後、鋼の硬度は約 200 HB になります。

硬化

H21 鋼は、硬化処理の前に脱炭処理を行って、処理中の表面劣化を防ぐ必要があります。まず鋼を 816°C (1500°F) に予熱し、次に 1177°C (2150°F) まで急速に加熱します。

均一な熱分布を確保するために、鋼をこの温度で 2 ～ 5 分間保持します。最後に、空気または油で鋼を急冷し、希望の硬度を実現します。

焼き戻し

焼き戻しは脆さを軽減し、硬度を調整するために行われます。H21 鋼の場合、焼き戻しは 593°C ～ 677°C (1100°F ～ 1250°F) の温度で行う必要があります。これにより、ロックウェル C 硬度は 54 ～ 36 になります。

同じ温度で 1 時間ずつ 2 回焼き戻しを行うことをお勧めします。これにより、鋼の靭性が向上し、寸法安定性が確保されます。

H21 工具鋼加工

鍛造

H21 工具鋼は 1150°C (2100°F) から 927°C (1700°F) の間で鍛造する必要がありますが、899°C (1650°F) 未満では鍛造できません。低温で鍛造すると、硬度が過剰になり脆くなり、鋼が割れやすくなり、成形が難しくなります。

成形

延性と材料の完全性を維持するために、成形は 927°C (1700°F) ～ 1150°C (2100°F) の温度範囲内で行う必要があります。

冷間加工

冷間加工では、加工硬化を防ぐために中間焼鈍が必要になる場合があります。

カッティング

切削には耐摩耗性の高い工具を使用してください。摩擦を減らすには、適切な加熱と切削液が不可欠です。

溶接

溶接前に 300°C (572°F) に予熱します。応力を緩和するには、溶接後熱処理 (PWHT) が必要です。

H21 工具鋼製品形態

このセクションでは、H21 工具鋼の一般的な製品形状と標準的なサイズ範囲について説明します。当社では、すべての製品が厳格な許容範囲を満たし、一貫した品質を実現できるようにしています。サイズ要件がこれらの範囲外の場合や、カスタム鍛造形状が必要な場合は、お気軽にお問い合わせください。当社は喜んでお手伝いし、カスタマイズされたソリューションを喜んでご提供いたします。

バー

• 直径: 10 mm ～ 500 mm (0.39 インチ ～ 19.69 インチ)
• 長さ: 1000 mm ～ 4000 mm (39.37 インチ ～ 157.48 インチ)

プレート

• 厚さ: 10 mm ～ 250 mm (0.39 インチ ～ 9.84 インチ)
• 幅: 100 mm ～ 1000 mm (3.94 インチ ～ 39.37 インチ)
• 長さ: 2000 mm ～ 3000 mm (78.74 インチ ～ 118.11 インチ)

ラウンド

• 直径: 20 mm ～ 300 mm (0.79 インチ ～ 11.81 インチ)
• 長さ: 2000 mm ～ 3000 mm (78.74 インチ ～ 118.11 インチ)

ブロック

• 寸法: 100 mm x 100 mm x 100 mm ～ 500 mm x 500 mm x 1000 mm (3.94 インチ x 3.94 インチ x 3.94 インチ ～ 19.69 インチ x 19.69 インチ x 39.37 インチ)

鍛造形状

• 用途に応じてカスタム サイズが異なります。通常は直径 50 mm ～ 500 mm (1.97 インチ ～ 19.69 インチ) です。

H21 工具鋼の用途

SteelPRO では、さまざまな重要な用途向けに高品質の H21 工具鋼を提供しています。当社の製品は、以下のプロセスで使用するメーカーから信頼されています。

• ダイカスト金型
• 押し出しダイス
• 鍛造金型
• 高温作業工具 （熱間せん断刃やダイインサートなど）
• プラスチック金型 （高温エンジニアリングプラスチック用）
• トリミングダイ
• ビレットせん断ブレード
• ダイカストおよび射出成形用モールドベース
• 遠心鋳造金型

最高のH21工具鋼のためのカスタムソリューション

SteelProではH21と H13 棒鋼、板鋼、丸鋼、ブロックなどさまざまな形状の工具鋼があり、お客様の特定のニーズに合わせてカスタム寸法もご用意しています。また、旋削、フライス加工、研削、穴あけなど、H21 工具鋼の精密加工サービスも提供しており、お客様の正確な仕様を満たすことができます。

さらに、当社は、厳しい環境下での材料の性能を高めるために、応力緩和処理や極低温処理を施すことができます。金型、工具、高温用途など、どのような用途でも、当社は信頼性の高いソリューションを提供します。