Acero para Herramientas H13 (1.2344, SKD61)
Acero para Herramientas H13
Descripción del Producto
El acero para herramientas H13 es un acero de alto rendimiento caracterizado por su excepcional estabilidad durante el tratamiento térmico, dureza en caliente sobresaliente y excelente resistencia a la abrasión. Con una composición química cuidadosamente equilibrada que incluye cromo (4,8-5,5%), molibdeno (1,1-1,7%), vanadio (0,8-1,2%) y carbono (0,3-0,45%), el H13 ofrece una combinación única de propiedades que lo hacen insustituible tanto en aplicaciones de trabajo en caliente como en frío. Este acero versátil mantiene su dureza y resistencia a temperaturas elevadas, resiste la fatiga térmica, muestra excelente tenacidad y resistencia al desgaste, y se caracteriza por una mínima distorsión durante el tratamiento térmico. El acero H13 de SHUNFU METAL cumple con las designaciones estándar DIN 1.2344, UNS T20813 y JIS SKD61, ofreciendo un rendimiento superior en sus aplicaciones más exigentes, desde moldes de fundición a presión hasta matrices de forja y herramientas de extrusión sometidas a condiciones extremas.
Aplicaciones
El acero para herramientas H13 es extremadamente versátil y se utiliza ampliamente en numerosas aplicaciones industriales tanto de trabajo en caliente como en frío. Sus principales aplicaciones incluyen:
Aplicaciones de Trabajo en Caliente
- Moldes para fundición a presión de aluminio, magnesio y zinc
- Matrices de forja para operaciones en caliente y semicaliente
- Matrices de extrusión para aluminio, magnesio y sus aleaciones
- Insertos, punzones y mandriles para prensas de extrusión
- Herramientas para prensado en caliente de metales y aleaciones
- Cuchillas para corte en caliente y tijeras para trabajo en caliente
- Moldes para plásticos con aditivos abrasivos o que requieren alta resistencia
- Componentes para hornos y equipos de tratamiento térmico
- Moldes para conformado de caucho y elastómeros
Aplicaciones de Trabajo en Frío
- Matrices para estampado y embutición profunda de alta resistencia
- Punzones y componentes para trabajos de alta exigencia
- Herramientas para operaciones de doblado en acero de alta resistencia
- Mandriles y calibres para industrias exigentes
- Rodillos de conformado sometidos a altas cargas
- Componentes mecánicos que requieren alta resistencia al impacto y al desgaste
La excepcional combinación de dureza en caliente, resistencia al desgaste, tenacidad y estabilidad térmica hace que el acero H13 sea particularmente valioso para aplicaciones donde las herramientas están sometidas a temperaturas elevadas, choque térmico, cargas mecánicas altas y desgaste abrasivo simultáneamente.
Designaciones Estándar Equivalentes
| Norma | Designación |
|---|---|
| AISI/SAE | H13 |
| UNS | T20813 |
| DIN/EN | 1.2344 / X40CrMoV5-1 |
| JIS | SKD61 |
| BS (Reino Unido) | BH13 |
| AFNOR (Francia) | Z40CDV5 |
| UNE (España) | F5318 |
| SIS (Suecia) | 2242 |
| GB (China) | 4Cr5MoSiV1 |
Composición Química
El acero para herramientas H13 presenta la siguiente composición química:
| Elemento | Porcentaje (%) |
|---|---|
| Carbono (C) | 0,30-0,45% |
| Cromo (Cr) | 4,80-5,50% |
| Molibdeno (Mo) | 1,10-1,70% |
| Vanadio (V) | 0,80-1,20% |
| Silicio (Si) | 0,80-1,20% |
| Manganeso (Mn) | 0,20-0,60% |
| Fósforo (P) | ≤0,03% |
| Azufre (S) | ≤0,03% |
| Hierro (Fe) | Balance |
Función de los Elementos de Aleación
- Cromo (4,80-5,50%): Proporciona resistencia a la oxidación y corrosión, contribuye a la formación de carburos que mejoran la resistencia al desgaste y promueve la templabilidad.
- Molibdeno (1,10-1,70%): Mejora significativamente la dureza en caliente, previene la fragilidad del revenido y aumenta la resistencia a la fluencia a altas temperaturas.
- Vanadio (0,80-1,20%): Forma carburos finos y estables que incrementan la resistencia al desgaste y la retención de dureza a temperaturas elevadas. También refina el grano y mejora la tenacidad.
- Silicio (0,80-1,20%): Mejora la resistencia a la oxidación y contribuye a la resistencia general del acero.
- Carbono (0,30-0,45%): Proporciona la dureza básica y resistencia del acero, formando carburos con los elementos de aleación.
Propiedades Mecánicas
El acero para herramientas H13 ofrece propiedades mecánicas excepcionales que varían según el método de procesamiento y tratamiento térmico:
| Propiedad | Norma | Sinterizado | Tratado Térmicamente (Sistema Studio) | Forjado Convencional y Tratado Térmicamente |
|---|---|---|---|---|
| Límite Elástico (MPa) | ASTM E8 | 650 | 1250 | 1525 |
| Resistencia a Tracción (MPa) | ASTM E8 | 1325 | 1720 | 1950 |
| Elongación en ruptura (%) | ASTM E8 | 2,3% | 5,8% | 9% |
| Dureza (HRC) | ASTM E18 | 35 | 45 | 54 |
| Densidad relativa | – | ≥93,5% | – | 100% |
Propiedades Físicas
| Propiedad | Valor |
|---|---|
| Densidad | 7,8 g/cm³ |
| Conductividad térmica a 20°C | 25 W/m·K |
| Coeficiente de expansión térmica | 10,4 × 10⁻⁶ /K (20-100°C) 11,5 × 10⁻⁶ /K (20-400°C) 12,4 × 10⁻⁶ /K (20-600°C) |
| Módulo de elasticidad | 210 GPa |
| Resistividad eléctrica | 0,52 μΩ·m |
| Temperatura crítica Ac1 | aproximadamente 850°C |
| Temperatura crítica Ac3 | aproximadamente 880°C |
Dureza en Caliente
El acero H13 mantiene excelentes propiedades de dureza incluso a temperaturas elevadas, como se muestra en la siguiente tabla (valores para material tratado a 45 HRC):
| Temperatura (°C) | Dureza Aproximada (HRC) |
|---|---|
| 20 (ambiente) | 45 |
| 200 | 44 |
| 400 | 42 |
| 500 | 38 |
| 600 | 30 |
Tratamiento Térmico
El acero para herramientas H13 requiere un tratamiento térmico cuidadoso para maximizar sus propiedades. SHUNFU METAL recomienda los siguientes parámetros:
Recocido
- Calentar lentamente a 840-870°C
- Mantener a temperatura durante 1-2 horas
- Enfriar lentamente en el horno a una velocidad de 10-20°C por hora hasta 540°C
- Enfriar al aire hasta temperatura ambiente
- Dureza después del recocido: aproximadamente 200-230 HB
Alivio de Tensiones
- Para herramientas mecanizadas y antes del temple final
- Calentar lentamente a 650-700°C
- Mantener durante 1-2 horas
- Enfriar lentamente en el horno o al aire
Temple
- Precalentamiento: Calentar lentamente a 650-750°C, mantener hasta igualar temperatura
- Precalentamiento adicional: 850-900°C para herramientas complejas
- Austenización: 1000-1050°C (temperaturas más bajas para mayor tenacidad, temperaturas más altas para mayor dureza y resistencia al desgaste)
- Tiempo de mantenimiento: 30-45 minutos después de igualar temperatura
- Enfriamiento:
- Aire o aire forzado para secciones de hasta 80 mm
- Aceite caliente (180-220°C) para secciones más gruesas
- Gas a presión positiva en hornos de vacío
Revenido
- Revenir inmediatamente cuando la temperatura de la herramienta alcance aproximadamente 50-70°C
- Triple revenido recomendado para óptimas propiedades
- Tiempo mínimo de mantenimiento: 2 horas por ciclo
- Enfriar a temperatura ambiente entre revenidos
- Temperatura de revenido según aplicación:
- 550-580°C: Para máxima tenacidad (38-42 HRC)
- 500-550°C: Para buena combinación de dureza y tenacidad (42-48 HRC)
- 450-500°C: Para alta dureza (48-52 HRC)
Diagrama de Revenido y Propiedades Resultantes
| Temperatura de Revenido (°C) | Dureza Resultante (HRC) | Aplicaciones Recomendadas |
|---|---|---|
| 450-500 | 48-52 | Aplicaciones que requieren máxima resistencia al desgaste |
| 500-550 | 42-48 | Equilibrio entre resistencia al desgaste y tenacidad |
| 550-580 | 38-42 | Aplicaciones que requieren máxima tenacidad y resistencia al impacto |
| 580-650 | 35-38 | Aplicaciones de máximo estrés térmico y mecánico |
Nitruración
El acero H13 responde muy bien a la nitruración, que puede aumentar significativamente su resistencia al desgaste y a la erosión. La nitruración debe realizarse después del temple y revenido completos. Parámetros típicos:
- Nitruración gaseosa: 480-520°C durante 10-30 horas
- Nitruración en baño de sales: 520-550°C durante 1-4 horas
- Nitruración por plasma: 480-520°C durante 4-12 horas
- Dureza superficial alcanzable: 1000-1200 HV (capa de compuestos) / 750-850 HV (zona de difusión)
- Profundidad típica de capa: 0,10-0,30 mm
Características y Ventajas
El acero para herramientas H13 ofrece las siguientes características y ventajas clave:
- Excelente dureza en caliente: Mantiene propiedades mecánicas incluso a temperaturas elevadas, lo que lo hace ideal para aplicaciones de trabajo en caliente.
- Alta resistencia a la fatiga térmica: Resistencia superior al agrietamiento por choque térmico, crítico para moldes y matrices sometidos a ciclos térmicos.
- Buena tenacidad: Ofrece resistencia al impacto superior a la mayoría de los aceros para trabajo en caliente.
- Excelente estabilidad dimensional: Mínima distorsión durante el tratamiento térmico, permitiendo lograr y mantener tolerancias estrechas.
- Alta resistencia al desgaste: Resistencia excepcional a la abrasión y erosión, prolongando la vida útil de las herramientas.
- Buena maquinabilidad: Fácil de mecanizar en estado recocido, permite la fabricación de geometrías complejas.
- Buena pulibilidad: Puede alcanzar acabados superficiales de alta calidad.
- Templabilidad profunda: Permite endurecer completamente secciones grandes y complejas.
- Resistencia moderada a la corrosión: Mejor resistencia a la corrosión que los aceros para herramientas convencionales.
- Versatilidad: Adecuado tanto para aplicaciones de trabajo en caliente como en frío.
- Respuesta excelente a los tratamientos superficiales: Nitruración, PVD, CVD y otros tratamientos para mejorar aún más el rendimiento.
Dimensiones Disponibles
SHUNFU METAL suministra acero para herramientas H13 en las siguientes dimensiones y condiciones:
- Barras Redondas: Diámetros desde 5 mm hasta 500 mm
- Barras Cuadradas: Desde 5 mm hasta 300 mm
- Barras Planas: Espesor desde 2 mm hasta 150 mm, ancho según requerimientos del cliente
- Placas: Espesor desde 2 mm hasta 500 mm
- Bloques: Dimensiones personalizadas según requerimientos
Los materiales se suministran en condición recocida, pretratada o totalmente tratada térmicamente según los requisitos específicos. Las dimensiones personalizadas están disponibles bajo pedido para satisfacer los requisitos específicos de cada proyecto.
Comparación con Grados Similares
| Característica | H13 (1.2344) | H11 (1.2343) | H21 (1.2581) |
|---|---|---|---|
| Contenido de Carbono | 0,30-0,45% | 0,30-0,40% | 0,25-0,35% |
| Elementos de aleación principales | Cr, Mo, V | Cr, Mo, V (menos V que H13) | Cr, Mo, W |
| Dureza en caliente | Excelente | Buena | Superior |
| Resistencia a la fatiga térmica | Excelente | Muy buena | Buena |
| Tenacidad | Muy buena | Excelente | Moderada |
| Costo relativo | Medio | Medio-Bajo | Alto |
| Principales aplicaciones | Uso general, fundición a presión, forja | Aplicaciones que requieren máxima tenacidad | Trabajo en caliente a muy altas temperaturas |
Por Qué Elegir SHUNFU METAL para Acero H13
Al elegir SHUNFU METAL como su proveedor de acero para herramientas H13, usted obtiene un socio confiable que ofrece productos de calidad superior y un servicio excepcional. Nuestro acero H13 cumple o supera los estándares internacionales más exigentes, garantizando un rendimiento óptimo en sus aplicaciones más críticas. Proporcionamos trazabilidad completa del material y certificación, incluyendo:
- Certificados de análisis químico
- Documentación de pruebas mecánicas
- Certificación de tratamiento térmico cuando se requiere
- Resultados de pruebas de dureza
- Informes de inspección metalográfica cuando se especifica
- Certificados de conformidad con las normas aplicables
- Documentación de pruebas ultrasónicas para aplicaciones críticas
Nuestros expertos técnicos pueden asistirle en la selección de la condición y dimensiones óptimas del acero H13 para su aplicación específica, asegurando el máximo rendimiento y vida útil de sus moldes, matrices y herramientas. Con precios competitivos, envío global confiable y servicio al cliente receptivo, aspiramos a ser su socio de confianza para soluciones en aceros de herramientas y especiales.
Contáctenos hoy con sus requerimientos de acero H13. Nuestro equipo está listo para proporcionar cotizaciones detalladas y soporte técnico para ayudarle a seleccionar la especificación ideal de material para sus moldes de fundición a presión, matrices de forja, herramientas de extrusión u otras aplicaciones exigentes donde se requieren dureza en caliente, resistencia a la fatiga térmica y rendimiento constante bajo condiciones extremas.
