Tout ce qu'il faut savoir sur l'acier à outils H13

Le système de classification AISI classe les aciers à outils pour travail à chaud au chrome dans le groupe H. Cette série d'aciers s'étend de H1 à H19.

Ces aciers sont conçus pour résister aux conditions de haute pression, de chaleur et d'abrasion rencontrées dans diverses unités de production. Ces opérations, menées dans des plages de températures extrêmes, comprennent le cisaillement, le poinçonnage ou le formage des métaux.

La composition d'alliage équilibrée et la caractéristique de durcissement à l'air de ces aciers permettent de limiter la déformation lors du durcissement. La plupart de ces aciers présentent une teneur en carbone et une composition d'alliage faibles, ce qui facilite le refroidissement des outils fabriqués à partir de ces aciers.

Qu'est-ce que l'acier à outils H13 ?

L'acier au chrome pour travail à chaud H13 est couramment utilisé pour les applications d'outillage à chaud et à froid. L'acier à outils H13 est plus utilisé que tout autre acier à outils dans les applications d'outillage, en raison de son excellente combinaison de haute ténacité et de résistance à la fatigue.

Très largement utilisé dans les moules plastiques et la fonderie sous pression, sa capacité à supporter un refroidissement rapide depuis des températures de service élevées en fait également un choix de premier ordre pour les moules thermoplastiques.

1. Refondu sous laitier électroconducteur (ESR)
2. Refondu à l'arc sous vide (VAR)

Les aciéries suivent généralement des procédés de fusion pour l'acier à outils de haute qualité, tels que le traitement au four, le nettoyage sous vide, la fusion sous vide, la pulvérisation de poudre et la refusion sous laitier électroconducteur, afin de réduire la teneur en éléments nocifs tels que l'oxygène, l'hydrogène et les inclusions d'acier.

Composition chimique

En termes de composition chimique, l'acier à outils H13 contient du carbone dans une plage de 0,35-0,45, du chrome de 4,75-5,50, du molybdène de 1,10-1,75, du manganèse de 0,20-0,50, du vanadium de 0,80-1,20, du silicium de 0,80-1,20, du phosphore à 0,030 et du soufre à 0,030 au maximum. Les températures des différentes opérations réalisées, telles que le recuit, vont de 1550 à 1650 °F, 1825-1900 °F pour le durcissement, 1000-1200 °F pour le revenu et 38-53 °F pour le Rockwell C.

Propriétés physiques

Les propriétés physiques de l'acier à outils H13 comprennent sa densité et son point de fusion. La densité est enregistrée à 7,80 g/cm3 à 20 °C, tandis que le point de fusion est enregistré à 1427 °C.

Propriétés mécaniques

En termes de propriétés mécaniques, l'acier à outils H13 présente un comportement qui varie avec le traitement thermique. L'acier à outils H13 enregistre une réduction de section de 50 % et un module d'élasticité de 215 GPa à 20 °C. Les plages de résistance à la traction, en termes de résistance ultime et de limite d'élasticité, varient respectivement de 1000-1380 MPa et 1200-1590 MPa. La valeur du coefficient de Poisson est enregistrée dans la plage de 0,27-0,30.

Propriétés thermiques

En termes de propriétés thermiques, la dilatation est enregistrée à 10,4 x 10-6/°C pour une plage de températures de 20-100 °C. L'acier à outils H13 a une conductivité thermique de 28,6 W/mK à 215 °C.

Avantages de l'acier à outils H13

L'acier à outils H13 surpasse des alliages d'acier tels que 4140 en termes de meilleure trempabilité et des propriétés mécaniques associées. Voici quelques avantages courants :

• Excellente résistance à la chaleur.
• Excellente résistance aux chocs thermiques.
• Grande stabilité à l'échelle.
• Grande ténacité à la couleur.

Exemples d'applications courantes

L'acier à outils H13 trouve ses applications dans l'extrusion et le moulage plastique. La pièce comprend des matrices, des appuis, des porte-matrices, des chemises et des tiges, car il s'agit d'alliages de cuivre à forte teneur en aluminium et en magnésium. Comme outil de modélisation plastique, il est utilisé pour la compression des moules d'injection et des moules de transfert avec une dureté HRC de 50-52. Le H13 est un excellent acier à matrices pour la fonderie sous pression et est également employé avec succès pour les coulisseaux et les noyaux dans les ensembles d'outillage.

• Éjecteurs pour moule d'injection
• Inserts et broches de noyau pour moule d'injection
• Empreintes pour matrices de fonderie
• Matrices de forgeage et d'extrusion
• Empreintes de moules plastiques
• Consommabilité
• Bagues frettées (matrices en carbure cémenté)
• Pièces résistant à l'usure
• Chemises d'injection pour fonderie sous pression
• Matrices de découpe

Matériaux aux propriétés similaires à l'acier H13

D'autres désignations équivalentes aux aciers à outils H13 comprennent :

• AFNOR Z 40 COV 5
• DIN 1.2344
• UNI KU
• JIS SKD61
• SS 2242
• S. BH 13
• ASTM A681
• FED QQ-T-570
• SAE J437
• SAE J438
• SAE J467
• UNS T20813
• AMS 6408

Résumé

Il est tout à fait important d'appliquer des traitements de surface sur l'acier à outils H13 afin d'améliorer ses propriétés mécaniques, en particulier à haute température. En conclusion, une bonne dureté ainsi qu'un bon compromis entre résistance aux chocs et résistance à l'abrasion font de l'acier à outils H13 un excellent choix pour les applications d'outillage.

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