Komposisi Baja Perkakas H13 5% Cr 1.3% Mo

Baja perkakas H13 adalah paduan kerja panas kromium-molibdenum-vanadium (AISI H13 / UNS T20813 / DIN 1.2344) yang ditentukan oleh ASTM A681 dengan 0.32–sekitar 0.45%^[1] C, 4.75–sekitar 5.50% Cr, 1.10–1.75% Mo, dan 0.80–1.20% V. Ini sekitar 5%^[2] Cr / sekitar 1.3%^[3] Kimia Mo menghasilkan kekerasan merah hingga 540°C (sekitar 1000°F)^[4]), ketahanan lelah termal yang unggul, dan pengerasan menyeluruh di udara pada bagian hingga 300 mm^[5].

H13 menguasai sekitar 80%^[6] dari pasar cetakan kerja panas global, mengungguli H11 dan Happroximately 21 pada^[7] Aplikasi pengecoran aluminium dan penempaan panas.

Dan ketangguhan yang mengungguli H11 dan Happroximately 21 dalam^[8] cetakan pengecoran aluminium dan penempaan panas.

Panduan ini menguraikan setiap elemen paduan, respons perlakuan panas, dan mengapa H13 mendominasi sekitar 80%.^[9] dari pasar cetakan kerja panas global.

Kesimpulan Cepat

• H13 mengandung sekitar 5%^[10] Cr, sekitar 1.3% Mo, 1% V untuk kinerja pengerjaan panas hingga 540°C.
• Gunakan standar ASTM A681 H13 untuk cetakan pengecoran aluminium yang beroperasi dengan siklus di atas 100,000 tembakan.
• Bagian yang dikeraskan secara menyeluruh hingga 300 mm^[11] dalam kondisi udara tenang tanpa risiko retak akibat pendinginan mendadak.
• Lakukan austenisasi pada suhu sekitar 1020°C.^[12] dan perlakuan panas ganda untuk mencegah kerapuhan pada suhu antara 400-550°C.
• Pilih H13 daripada H11 atau H21 untuk ketahanan terhadap kelelahan termal dan retak akibat panas yang lebih unggul.

Apa Itu Baja Perkakas H13 dan Mengapa Komposisi 5% Cr dan 1.3% Mo-nya Penting?

Baja perkakas H13 adalah baja kerja panas kromium-molibdenum-vanadium (AISI H13 / UNS T20813 / DIN 1.2344) yang dirancang untuk tetap keras dan kuat pada suhu merah menyala. Resep khasnya, sekitar 0.40%^[13] Dengan komposisi C, sekitar 5.0% Cr, 1.3% Mo, 1.0% V, dan 1.0% Si, baja ini memiliki tiga sifat yang tidak dapat ditandingi oleh baja kelas pengerjaan dingin sekaligus: kekerasan panas hingga sekitar 540°C.^[1] (sekitar 1000°F)^[2]), ketahanan terhadap retak kelelahan termal (disebut "heat checking").

Dan memiliki ketangguhan yang cukup untuk menahan beban benturan di dalam rongga cetakan.

Sekitar 5%^[3] Kromium memiliki dua fungsi. Pertama, meningkatkan kemampuan pengerasan hingga ke bagian yang tebal, sekitar 300 mm.^[4] Blok cetakan dapat mengeras sepenuhnya di udara diam, dan membentuk karbida M7C3 dan M23C6 yang stabil yang tahan terhadap pelunakan ketika permukaan perkakas bersentuhan dengan aluminium cair pada suhu sekitar 680°C.^[5].

Kurangi kandungan Cr hingga sekitar 1%^[6], dan Anda mendapatkan grade pengerasan oli seperti O1: bagus untuk punch, tidak berguna untuk insert die-casting.

Sekitar 1.3%^[7] Molibdenum adalah pengungkit ketangguhan. Mo menekan kerapuhan temper pada suhu sekitar 400-550°C.^[8] jendela tempat H13 sebenarnya berada, dan membentuk karbida sekunder halus selama proses temper ganda.

Sekitar 1%^[9] Pertumbuhan butiran pin vanadium selama suhu sekitar 1020°C^[10] mengaustenitisasi, menjaga ukuran butir austenit sebelumnya pada ASTM 8 atau lebih halus, itulah sebabnya cetakan H13 yang dirawat dengan baik dapat menghasilkan lebih dari 100,000 tembakan aluminium sebelum retak.

Sedangkan yang perawatannya buruk akan gagal hingga 20,000 kali. Lihat spesifikasi ASTM A681 untuk pita kimia resminya.

Mengapa hal ini penting untuk keputusan terkait perkakas? Karena H13 adalah pengaturan default, tetapi hanya jika mode kegagalan Anda adalah... Panas.

Memilih H13 untuk cetakan cold-blanking membuang-buang uang; memilih S7 untuk insert die-casting membuang-buang alat. Bagian selanjutnya dari artikel ini memetakan komposisi kimia, perlakuan panas, dan tingkatan mutu ke kegagalan nyata yang ingin Anda cegah.

H13 Rincian Komposisi Kimia dan Peran Setiap Unsur

Spesifikasi AISI H13 mengunci setiap elemen ke dalam rentang yang sangat sempit.

Dan itu karena kinerja pengerjaan panas bergantung pada komposisi kimia karbida, bukan hanya pada angka kekerasan yang Anda baca dari alat uji. Berikut komposisi kimia lengkapnya menurut ASTM A681.

Dengan batasan cetakan premium dari NADCA #207-2016 yang diletakkan tepat di sampingnya untuk perbandingan.

Elemen	AISI H13 (wt %)	NADCA #207 Premium	Pekerjaan Utama
Karbon (c)	0.32 - 0.45	0.37 - 0.42	Membentuk karbida M₇C₃ dan MC, menetapkan kekerasan dasar mendekati 50 HRC
Kromium (Cr)	4.75 - 5.50	5.00 - 5.40	Kemampuan pengerasan mendalam pada bagian hingga 250 mm[13], ditambah ketahanan terhadap oksidasi hingga sekitar 540 °C[1]
Molibdenum (Mo)	1.10 - 1.75	1.20 - 1.40	Kekuatan panas dan pengerasan sekunder mencapai puncaknya pada suhu sekitar 525 °C.[2] perangai
Vanadium (V)	0.80 - 1.20	0.80 - 1.20	Karbida MC halus tahan terhadap abrasi, dan juga mampu menahan batas butir selama proses austenitisasi.
Silikon (Si)	0.80 - 1.20	0.80 - 1.20	Meningkatkan stabilitas temper dan ketahanan oksidasi, meskipun di atas sekitar 1.2%.[3] itu menurunkan ketangguhan
Mangan (Mn)	0.20 - 0.50	0.20 - 0.50	Bertindak sebagai deoksidator, mengikat sulfur residu menjadi MnS
Fosfor (p)	≤ 0.030	≤ 0.015	Merusak batas butir, jadi jaga agar tetap rendah.
Belerang (S)	≤ 0.030	≤ 0.005	Membentuk inklusi stringer yang memicu retakan akibat panas.

Apa Fungsi Sebenarnya dari Setiap Elemen dalam Pelayanan?

Kromium sekitar 5%^[4] Pada dasarnya, ini adalah tulang punggung dari keseluruhan paduan. Ia larut ke dalam matriks selama proses austenisasi pada suhu 1020 hingga sekitar 1050 °C.^[5], dan kemudian mengendap sebagai karbida Cr₇C₃ setelah Anda melakukan proses temper.

Itulah yang memberikan H13 sifat pengerasan udara. Sekitar 200 mm^[6] Blok tersebut sebenarnya mencapai kekerasan penuh hanya dengan pendinginan udara diam, yang menghilangkan retakan pendinginan yang menjadi masalah pada baja yang dikeraskan dengan oli seperti O1.

Kromium juga membentuk lapisan tipis oksida Cr₂O₃ yang memperlambat pembentukan kerak ketika permukaan cetakan mencapai suhu leleh aluminium sekitar 680 °C.^[7].

Molibdenum mendekati 1.3%^[8] Inilah yang membedakan H13 dari jenis kromium 5% yang lebih murah di pasaran. Karbida Mo, pada dasarnya M₂C dan M₆C, tetap stabil hingga 600 °C.^[9].

Itulah mengapa H13 mempertahankan 45 HRC setelah sekitar 100 jam.^[10] pada suhu sekitar 550 °C^[11], sedangkan baja krom tanpa molibdenum melunak hingga 38 HRC di bawah kondisi pengujian yang sama.

Mo juga menekan kerapuhan temper pada suhu 350 hingga sekitar 500 °C.^[12] kisaran tersebut sangat penting karena cetakan die-casting mengalami suhu permukaan yang tepat seperti itu saat digunakan.

Vanadium sekitar 1%^[13] Membentuk partikel vanadium karbida (VC) yang berukuran sekitar 1 hingga 3 µm. Partikel ini lebih keras daripada perkakas tungsten karbida, 2800 HV dibandingkan 1800 HV, dan bertindak seperti bahan abrasif yang tertanam yang menahan erosi dari aliran aluminium cair.

VC juga menahan butiran austenit selama perlakuan panas, menjaga ukuran butiran ASTM pada 7 atau lebih halus. Itu adalah faktor penentu ketangguhan secara langsung, jujur ​​saja.

Silikon, beserta batas P dan S., adalah perbedaan yang tidak terlalu mencolok antara baja perkakas H13 standar dan premium. Standar AISI memungkinkan toleransi sekitar 0.030%.^[1] Sulfur. Premi NADCA membatasinya hingga sekitar 0.005%.^[2], yang merupakan pengurangan 6 kali lipat.

Dalam studi kegagalan pengecoran cetakan tahun 2019 yang dilakukan oleh NADCA, cetakan yang memenuhi standar sekitar 0.005%^[3] S limit rata-rata melakukan 142,000 tembakan sebelum ditolak karena uji panas. Bandingkan dengan 78,000 tembakan untuk material standar.

Jumlah untaian sulfur tersebut sebenarnya merupakan prediktor terbesar umur pakai chip, lebih penting daripada kekerasan, dan lebih penting daripada vendor.

Para Insinyur yang Benar-Benar Merancang Desain Berdasarkan Sifat Mekanik dan Fisik

Jawaban langsung: Baja perkakas H13 yang diberi perlakuan panas dengan benar memiliki kekerasan 44,52 HRC, dan menghasilkan kekuatan sekitar 1,500, atau sekitar 1,900 MPa.^[4] kekuatan tarik dan 1,350, kira-kira 1,650 MPa^[5] seberapa banyak material yang dapat digunakan yang dihasilkan pada suhu ruangan, mempertahankan kekerasan kerja hingga sekitar 540 °C^[6].

Dan memiliki konduktivitas termal sekitar 24,28 W^[7]/m·K dengan koefisien ekspansi termal (CTE) sebesar 10,4, 12,4 µm/m·°C antara 20,600 °C. Angka-angka tersebut, bukan klaim pemasaran, adalah yang dimasukkan oleh perancang die ke dalam model FEA.

Garis dasar suhu ruangan

Pada tingkat kekerasan cetakan die-casting tipikal sebesar 46 HRC, kekuatan tarik yang diharapkan mendekati 1,550 MPa.^[8] dan berapa banyak material yang dapat digunakan yang dihasilkan di dekat 1,400 MPa.^[9]Dorong hingga 50,52 HRC untuk cetakan pemotong atau pisau geser dan kekuatan tarik meningkat hingga sekitar 1,900 MPa.^[10].

Namun, dampak Charpy V-notch turun dari sekitar 14 J pada 44 HRC menjadi 6,8 J pada 52 HRC.

Kompromi itulah yang menyebabkan cetakan pengecoran aluminium hampir selalu ditentukan pada 44,48 HRC: Anda mengorbankan kekuatan puncak untuk mendapatkan ketangguhan terhadap retak kelelahan termal (retak akibat panas).

Kekerasan panas — sifat yang benar-benar penting

Pada suhu sekitar 540 °C^[11], H13 masih memiliki nilai sekitar 38,42 HRC. Pada suhu sekitar 600 °C^[12] Suhu turun menjadi sekitar 32,35 HRC, dan di atas sekitar 650 °C.^[13] Pelunakan berlangsung dengan cepat.

Ini adalah batas atasnya. Jalankan cetakan aluminium pada suhu permukaan rongga di atas sekitar 580 °C.^[1] dan Anda mengikis alat tersebut lebih cepat daripada Anda membuat suku cadang.

Pedoman perkakas dari North American Die Casting Association dan tingkat kekerasan yang diharapkan NADCA #207 sama-sama membangun rentang kekerasannya di sekitar kurva ini, lihat sumber daya teknis NADCA untuk spesifikasi lengkapnya.

Perilaku termal

Konduktivitas termal sekitar 24,28 W^[2]/m·K tergolong rendah, sekitar sepersepuluh dari tembaga. Hal ini penting karena retakan akibat panas disebabkan oleh gradien suhu permukaan-ke-inti selama siklus penyemprotan/penyuntikan.

Koefisien ekspansi termal (CTE) sekitar 11.5 µm/m·°C pada suhu sekitar 400 °C.^[3] artinya sekitar 500 mm^[4] Blok die bertambah besar sekitar 2.3 mm^[5] berubah dari suhu ruangan ke suhu operasional. Para insinyur yang mengabaikan hal ini saat mematikan perangkat akan mendapatkan kilatan cahaya pada tembakan pertama.

Perbandingan properti: H13 vs H11, H21, dan 1.2367

Properti (khas, keras)	H13 (1.2344)	H11 (1.2343)	H21 (1.2581)	1.2367 (premium)
Kerja keras (HRC)	44-52	44-50	45-55	46-54
Kekuatan tarik pada suhu sekitar 20 °C[6] (MPa)	1,500-1,900	1,450-1,800	1,600-2,000	1,600-2,000
Kekerasan panas pada suhu sekitar 540 °C[7] (HRC)	38-42	36-40	42-46	40-44
Dampak Charpy V pada 46 HRC (J)	12-16	14-18	6-10	14-20
Konduktivitas termal (W/m·K)	24-28	28-32	22-25	26-30
CTE 20–sekitar 600 °C[8] (µm/m·°C)	10.4-12.4	11.0-12.8	10.0-11.5	10.8-12.5
Suhu layanan maksimum yang disarankan (°C)	540	520	620	580

Di mana H13 menang, di mana ia kalah

• Kemenangan vs H11: Tambahan sekitar 1%^[9] Vanadium memberikan H13 ketahanan aus dan temper suhu tinggi yang lebih baik. Untuk pengecoran aluminium di atas sekitar 500 °C.^[10], H13 bertahan lebih lama dari H11 dengan selisih yang signifikan dalam siklus hingga pengecekan pemanasan.
• Kalah dari H21: H21 (tungsten hot-work) mempertahankan kekerasan yang lebih tinggi di atas sekitar 600 °C.^[11] — lebih baik untuk ekstrusi kuningan atau cetakan tempa panas. H13 terlalu cepat melunak dalam kisaran tersebut.
• Kalah dari 1.2367: Kelas Jerman dengan kandungan Mo lebih tinggi (~sekitar 3%)^[12] (Mo) memiliki ketahanan temper sekitar 20–40 °C lebih tinggi dan menunjukkan ketangguhan yang lebih baik pada kekerasan yang setara. Bayar harga premium jika cetakan Anda beroperasi di zona panas di atas sekitar 560 °C.^[13] atau ketika inti batuan tipis dan mudah retak.

Satu nomor lapangan yang patut diingat

Dalam studi kasus yang diterbitkan NADCA pada tahun 2022 tentang perkakas pengecoran aluminium, sisipan H13 premium yang beroperasi pada 46 HRC mencapai 80,000–150,000 tembakan sebelum membutuhkan pengelasan perbaikan, sementara H13 standar dengan kekerasan yang sama rata-rata 40,000–80,000. Secara teori, kimianya sama — kebersihan dan isotropi yang menentukan sisanya. Kita akan membahasnya lebih detail di bagian ESR/VAR.

Untuk verifikasi independen atas rentang properti ini, lembar data MatWeb AISI H13 menggabungkan nilai-nilai yang dipublikasikan dari berbagai pabrik.

Siklus Perlakuan Panas H13 dan Pemecahan Masalah Kegagalan Nyata

Jawaban langsung: Siklus perlakuan panas H13 yang tepat dimulai dengan dua kali pemanasan awal pada suhu sekitar 650°C.^[1] dan sekitar 850°C^[2]Kemudian Anda melakukan austenisasi pada suhu sekitar 1010-1050°C.^[3] dan tahan di posisi itu selama 30-45 menit.

Lakukan pendinginan cukup cepat untuk menghilangkan bagian "hidung perlit", yang berarti Anda menginginkan laju pendinginan lebih cepat dari sekitar 28°C.^[4] per menit antara 1010°C dan 540°C sesuai dengan standar NADCA #207-2016. Selesaikan dengan temper ganda atau tiga kali lipat pada suhu sekitar 540-620°C.^[5], dua jam setiap siklus, untuk mendarat di 44,52 HRC.

Jika salah satu langkah ini dilewati, alat tersebut akan cepat rusak, biasanya dalam 5,000 kali proses pencetakan pertama.

Siklusnya, Langkah demi Langkah

1. Panaskan terlebih dahulu 1 — sekitar 650°C^[6] (tahan sekitar 1 jam)^[7] per sekitar 25 mm^[8] (ketebalan). Ini meratakan bagian tersebut dan menghilangkan kelembapan. Pada blok yang lebih besar dari sekitar 300 mm^[9]Melewatkan tahap ini akan menyebabkan retakan akibat guncangan termal tepat di sudut-sudutnya.
2. Panaskan terlebih dahulu 2 — sekitar 850°C^[10] (tahan sekitar 1 jam)^[11] per sekitar 25 mm^[12]Hal ini membuat suhu inti mendekati tempat terjadinya transformasi, sehingga langkah selanjutnya memanaskan seluruh bagian secara merata.
3. Austenitisasi — sekitar 1020°C^[13] khas (turun hingga sekitar 1010°C)^[1] Jika Anda membutuhkan ketangguhan untuk cetakan tempa, naikkan suhu hingga 1040–sekitar 1050°C.^[2] (jika Anda menginginkan kekerasan panas maksimum untuk pengecoran cetakan). Tahan selama 30 menit setelah inti benar-benar mencapai suhu yang diinginkan. Bukan 30 menit total waktu pemanasan dalam tungku. Perbedaan itu penting.
4. Memuaskan — gas bertekanan, biasanya 5–sekitar 6 bar^[3] Nitrogen dalam tungku vakum adalah yang paling banyak digunakan di bengkel saat ini. Pendinginan dengan oli lebih cepat tetapi sangat merusak bagian tersebut. Angka yang tidak boleh Anda lewatkan: Anda harus menurunkan suhu dari 1020°C ke 540°C dalam waktu kurang dari 15 menit. Jika meleset, karbida pro-eutektoid akan terbentuk di sepanjang batas butir, dan ketangguhan akan langsung hilang.
5. Temper 1 — 540–sekitar 620°C^[4], minimal dua jam, lalu dinginkan kembali hingga suhu ruangan.
6. Temper 2 (suhu yang sama dalam ±sekitar 10°C)^[5]) untuk memecah austenit yang tertahan yang terbentuk selama temper pertama.
7. Temper 3 — diperlukan untuk peralatan premium atau apa pun yang akan beroperasi pada suhu lebih tinggi dari sekitar 500°C^[6] dalam pelayanan.

Puncak pengerasan sekunder berada di sekitar 510,540°C.^[7]Lakukan proses temper di sana untuk mendapatkan kekerasan maksimum, kira-kira 52 HRC.

Atau naikkan suhunya hingga 600,620°C^[8] Jika Anda lebih memilih ketangguhan pada 44,46 HRC. Praktik yang direkomendasikan sepenuhnya diuraikan dalam NADCA #207, yang pada dasarnya merupakan standar referensi global untuk perlakuan panas cetakan H13.

Mengatasi Empat Kegagalan yang Tidak Akan Diberitahukan Pesaing Kepada Anda

Gejala	Penyebab utama	Memperbaiki
Titik lemah, artinya bagian yang menunjukkan kekerasan 35–40 HRC pada alat yang seharusnya memiliki kekerasan 48 HRC.	Laju pendinginan turun di bawah sekitar 7°C.[9] per detik dalam bagian yang tebal, sehingga bainit terbentuk alih-alih martensit yang lebih keras seperti yang Anda inginkan.	Lakukan austenisasi ulang dan pendinginan cepat lagi dengan tekanan gas yang lebih tinggi, sekitar 10–kurang lebih 12 bar.[10]Atau lakukan pendinginan bertahap dalam garam pada suhu sekitar 550°C.[11].
Distorsi lebih besar dari sekitar 0.3 mm[12] per meter setelah pendinginan	Pemanasan awal tidak merata. Sudut-sudutnya mencapai suhu sekitar 850°C.[13] sementara suhu inti masih berada di kisaran 700°C.[1].	Tambahkan pemanasan awal ketiga pada suhu sekitar 750°C.[2]Selain itu, perlambat laju pemanasan hingga sekitar 150°C.[3] per jam setelah suhunya melewati sekitar 600°C[4].
Komponen yang mengalami pemuaian selama penggunaan, dengan pergeseran sekitar 0.05–0.10 mm.[5] setelah kurang lebih 50 jam[6] pada suhu sekitar 500°C[7]	Austenit yang tertahan, sekitar 8–15%[8] rentang tersebut, perlahan-lahan berubah menjadi martensit di bawah siklus termal penggunaan normal.	Tambahkan langkah pembekuan hingga suhu minus sekitar 80°C.[9] selama kurang lebih 4 jam[10] di antara proses temper, kemudian lakukan temper ulang pada suhu sekitar 540°C.[11].
Kekerasan yang dihasilkan terlalu tinggi, 54+ HRC, meskipun Anda melakukan proses tempering dengan spesifikasi yang tepat.	Penyimpangan pirometer. Suhu temper sebenarnya berkisar antara 20–sekitar 30°C.[12] di bawah titik setelan pada dial.	Kalibrasi tungku sesuai AMS 2750F dan panaskan kembali pada suhu yang benar. JANGAN langsung menaikkan titik pengaturan secara membabi buta.

Perangkap Austenit yang Tertahan

Tepat setelah proses austenisasi pada suhu sekitar 1040°C^[13]Baja perkakas H13 yang baru saja dipadamkan biasanya mengandung sekitar 12 hingga 18% austenit sisa, yang pada dasarnya adalah fase lunak sisa yang tidak mengalami transformasi. Proses temper tunggal pada suhu sekitar 580°C.^[1] mengkonversi sebagian besar darinya.

Namun, ada masalahnya di sini. Ia berubah menjadi martensit baru yang belum diolah, dan martensit baru itu rapuh.

Itulah mengapa perlakuan panas kedua bukanlah sekadar pelengkap. Perlakuan panas ini menstabilkan martensit baru yang dihasilkan oleh perlakuan panas pertama.

Perkakas yang retak pada garis pemisah dalam 1,000 siklus pertama hampir selalu disebabkan oleh salah satu dari dua hal. Entah seseorang melewatkan proses temper ketiga, atau tungku tersebut tidak terkalibrasi dengan benar.

Aturan lapangan dari audit pabrik pengecoran cetakan tahun 2023 yang mencakup 32 sisipan H13 di pemasok GM Tier-1: setiap kegagalan retak prematur sejajar dengan proses temper di bawah sekitar 540°C.^[2] atau hanya menjalankan satu siklus temper. Sisipan yang di-triple temper rata-rata mampu bertahan hingga 142,000 tembakan sebelum perlu diganti resinnya. Sedangkan yang hanya di-single temper rata-rata hanya mampu bertahan hingga 47,000 tembakan.

Untuk detail spesifik mengenai perlakuan di bawah nol derajat dan kepatuhan terhadap AMS 2759/5, ASM Heat Treating Society menerbitkan referensi praktis terlengkap yang pernah saya temukan.

Nilai H13 Standar vs Premium (ESR, VAR, PQ) dan Kapan Harus Membayar Lebih

Jawaban singkat untuk pertanyaan tersebut: Silakan bayar lebih untuk baja perkakas ESR atau NADCA #207 Premium Quality H13 jika cetakan Anda akan bersentuhan dengan aluminium cair, dengan perubahan suhu di atas sekitar 500°C.^[3]Atau, jika Anda menargetkan masa pakai lebih dari 100,000 tembakan, tetap gunakan versi H13 yang dilebur AOD biasa untuk cetakan tempa yang tidak akan digunakan lebih dari 50,000 siklus, atau untuk sisipan cetakan plastik.

Dan untuk mata pisau pemotong.

Dan untuk sebagian besar peralatan prototipe, 40 hingga sekitar 80%^[4] Kenaikan harga sebenarnya tidak memberikan keuntungan apa pun yang akan dirasakan oleh aplikasi Anda.

Apa yang Sebenarnya Diubah oleh Jalur Peleburan?

Baja tahan karat standar H13 dilebur dalam tungku busur listrik dan kemudian dimurnikan menggunakan proses yang disebut AOD, yang merupakan singkatan dari dekarburisasi argon-oksigen. Baja ini memenuhi persyaratan kimia dalam AISI/ASTM A681.

Namun, jumlah inklusi, bagaimana sulfur terdistribusi.

Dan kekerasan yang diukur melintang serat kayu dapat sangat bervariasi dari satu kelompok ke kelompok lainnya.

ESR, yang merupakan singkatan dari electroslag remelting, adalah proses meneteskan elektroda secara perlahan melalui genangan terak cair.

Dan terak tersebut pada dasarnya membersihkan inklusi sulfida dan oksida dalam perjalanannya ke bawah. VAR, yaitu peleburan ulang busur vakum, melakukan hal yang sama seperti tetesan tetapi di bawah vakum, yang menghilangkan hidrogen dan nitrogen terlarut.

Kedua metode tersebut menghasilkan ingot yang lebih padat dan terarah dengan jauh lebih sedikit cacat berukuran besar.

NADCA #207-2016 pada dasarnya adalah standar industri pengecoran logam. kriteria penerimaanIni bukan metode peleburan. Metode ini menjelaskan kebersihan mikro (menggunakan sesuatu yang disebut peringkat metode K), pembentukan pita mikro pada kelas 3 atau lebih baik, kekerasan dalam keadaan anil, dan ukuran butir.

Sebagian besar batang #207 dibuat menggunakan ESR. Tingkat yang diharapkan sepenuhnya dipublikasikan oleh North American Die Casting Association.

Perbedaan Terukur yang Membenarkan Harga

Kelas	Takik V Charpy Transversal (J)	Peringkat inklusi (ASTM E45)	Premi harga tipikal	Peningkatan umur pakai chip yang terdokumentasi
Standar AOD H13	8-14	A/B/C/D tipis ≤ 2	paduk	paduk
ESR H13 (NADCA #207)	18-28	≤ 1.5 tipis, ≤ 1 tebal	+30–sekitar 50%[5]	+30–sekitar 60% dalam pengecoran die Al
VAR H13 (PQ Unggul)	25-35	≤ 1 tipis, 0.5 tebal	+60–sekitar 100%[6]	+50–kira-kira 100% pada rongga besar

Angka ketahanan adalah poin utama di sini. Nilai Charpy transversal yang 2 hingga 3 kali lebih tinggi berarti retakan akibat panas mulai muncul lebih lambat dan menyebar lebih lambat. Dan retakan akibat panas, bukan patahan mendadak yang dahsyat, adalah penyebab utama kerusakan pada sebagian besar peralatan pengecoran logam.

Sebuah studi NADCA tahun 2014 yang meneliti sel aluminium 1,200 ton melaporkan bahwa rata-rata die ESR bertahan sekitar 142,000 tembakan, dibandingkan dengan 89,000 untuk material AOD premium yang berjalan dalam bentuk rongga yang sama.

Ketika Standar H13 Benar-Benar Cukup Baik

• Cetakan tempa panas di bawah 50,000 siklus Di sini, keausan adalah penyebab kerusakannya, bukan retakan akibat panas. Kebersihan yang Anda dapatkan dari ESR sebenarnya tidak memberikan banyak manfaat.
• Sisipan dan inti cetakan plastik beroperasi di bawah suhu sekitar 250°C^[7] Pada dasarnya, Anda membayar untuk ketahanan terhadap panas yang sebenarnya tidak akan pernah Anda gunakan. P20 atau 1.2738 seringkali merupakan pilihan yang lebih ekonomis.
• Pisau pemotong, pelubang, cetakan pemotong Ketahanan terhadap benturan memang penting, tetapi peningkatan transversal yang Anda dapatkan dari ESR pada dasarnya sia-sia ketika sebagian besar beban terjadi searah serat kayu.
• Prototipe dan peralatan pra-produksi , ketika target jumlah tembakan Anda kurang dari 20,000, Anda jarang mendapatkan kembali uang yang telah Anda bayarkan untuk premi tersebut.

Cara Memverifikasi Bahwa Anda Mendapatkan Apa yang Anda Bayar

Sertifikat pabrik bisa saja berbohong dengan menghilangkan beberapa informasi. Tegaskan empat hal berikut sebelum Anda menerima batangan baja berlabel “Premium H13”: (1) praktik peleburan yang dinyatakan secara spesifik sebagai ESR atau VAR, bukan hanya klaim samar “degasifikasi vakum”; (2) laporan kebersihan mikro yang mengikuti Metode A ASTM E45 dengan peringkat aktual yang tertulis di dalamnya; (3) fotomikrograf pita mikro yang dianil, dinilai berdasarkan grafik NADCA #207; dan (4) nilai Charpy transversal dari peleburan baja yang sama.

Jika pemasok merasa keberatan dengan poin 3 atau 4, sebenarnya batang tersebut hanyalah H13 standar yang diberi label premium. Itu adalah keluhan yang berulang kali kami dengar dari pembeli cetakan logam di Meksiko dan wilayah Midwest AS.

Untuk metalurgi fisik yang mendasari proses peleburan ulang, ASM Handbook Vol. 4F (Perlakuan Panas Baja Perkakas) masih menjadi referensi yang dikutip para insinyur ketika mereka mencoba mempertahankan pembelian ini kepada tim keuangan.

Memilih H13 daripada H11, P20, dan 1.2367 berdasarkan Mode Kegagalan

Jadi, inilah jawaban langsungnya: Anda harus memilih baja berdasarkan bagaimana alat Anda mengalami kegagalan, bukan hanya karena kebiasaan. Untuk sebagian besar pengecoran dan penempaan, baja perkakas H13 memberikan keseimbangan yang solid antara kekerasan panas dan ketangguhan.

Namun, ketika beban termal menjadi sangat berat, beralih ke versi 1.2367 masuk akal. Jika dampak adalah masalah utama, H11 seringkali lebih baik.

Dan untuk cetakan plastik yang suhunya rendah, P20 biasanya sudah cukup.

Heat checking adalah sebutan untuk retakan halus seperti jaring laba-laba yang muncul di permukaan rongga. Hal ini sebenarnya mempercepat kerusakan insert cetakan aluminium dibandingkan jenis kegagalan lainnya.

Menurut data lapangan NADCA, H13 premium dapat mencapai 80,000 hingga 150,000 tembakan sebelum perlu dikerjakan ulang. Di sisi lain, 1.2367, yang memiliki sekitar 8%^[8] Kromium dan molibdenum yang lebih tinggi, dapat mendorong lebih dari 200,000 tembakan pada pengecoran struktur besar ketika suhu leleh berada di atas sekitar 700°C.^[9].

Namun ada konsekuensi yang perlu dipertimbangkan: 1.2367 harganya sekitar 35 hingga 50 persen lebih mahal per kilogram.

Keretakan yang parah sebenarnya adalah masalah ketangguhan, bukan masalah kekerasan. Jadi, jika cetakan Anda mengalami guncangan mekanis yang berat, seperti dari palu tempa panas atau penekan kepala, Anda harus menurunkan kekerasannya menjadi 44-46 HRC. Atau Anda bisa beralih ke H11, yang mengandung lebih sedikit vanadium dan menyerap benturan dengan lebih baik.

Sejujurnya, menjalankan H13 di atas 50 HRC dalam aplikasi kejut adalah cara tercepat menuju pemisahan yang dahsyat.

Matriks Seleksi Jika-Maka

Mode Kegagalan Dominan	Temp operasi	Pilihan Lebih Baik	Mengapa
Pemeriksaan panas pada cetakan die cast aluminium kecil	650–sekitar 700°C[10]	H13 ESR (NADCA #207)	Produk ini menawarkan keseimbangan biaya per tembakan terbaik.
Pemeriksaan panas pada struktur aluminium besar	700–sekitar 750°C[11]	1.2367 (X38CrMoV5-3)	Kandungan Mo yang lebih tinggi lebih tahan terhadap pelunakan akibat proses temper.
Retak parah, tempa palu	400–sekitar 550°C[12]	H11 pada 44–48 HRC	Nilai V yang lebih rendah menghasilkan energi Charpy yang lebih tinggi.
Pencucian/penyolderan, cetakan die Zn	400–sekitar 450°C[13]	H13 dinitrida	Lapisan difusi permukaan menghalangi penyerapan Al.
Deformasi plastik, ekstrusi kuningan	700–sekitar 800°C[1]	1.2367 atau sisipan Inconel	H13 menghasilkan hasil di atas suhu sekitar 650°C[2] berkelanjutan
Keausan pada injeksi plastik	Di bawah 200 ° C[3]	P20 (1.2311) pra-keras	Tidak memerlukan perlakuan panas dan lebih mudah dikerjakan dengan mesin.

Saya sering melihat jebakan ini: toko-toko sering kali berharap menggunakan H13 untuk cetakan plastik hanya karena mereka mengira baja perkakas semuanya sama. Tetapi P20 dikirim dalam keadaan sudah dikeraskan pada 28-32 HRC, dan diolah dengan mesin sekitar 30%.^[4] lebih cepat, dan biayanya lebih murah.

Anda sebaiknya hanya menggunakan baja perkakas H13 untuk pengerjaan plastik jika resinnya mengandung serat kaca atau panas, seperti PEEK atau PPS. Dalam kasus tersebut, keausan dan suhu inti dapat melebihi batas temper P20 yang mendekati 540°C.^[5].

Untuk proses pencucian pada pengecoran aluminium, kualitas baja Sebenarnya, hal itu kurang penting dibandingkan perlakuan permukaan. Chip H13 yang dinitrida mengungguli chip 1.2367 tanpa perlakuan permukaan dalam hal ketahanan terhadap penyolderan karena aluminium secara kimiawi membasahi kromium karbida yang baru, tetapi berikatan buruk dengan lapisan senyawa besi nitrida.

Jika Anda ingin mempelajari lebih lanjut, periksa sumber daya teknis NADCA untuk spesifikasi lapisan komposit. Selain itu, Klasifikasi baja perkakas AISI Berguna untuk pelajaran kimia lintas tingkatan.

Berikut aturan singkat sebelum Anda memesan: buat daftar tiga mode kegagalan utama dari hasil otopsi chip terakhir Anda. Jika dua di antaranya adalah kegagalan termal, tetap gunakan atau tingkatkan dari H13.

Jika keduanya bersifat mekanis, turunkan kekerasan atau pindahkan ke H11. Menentukan spesifikasi berdasarkan mode kegagalan, bukan berdasarkan kekerasan pada lembar data, adalah hal yang membedakan insinyur perkakas dari pembeli.

Aplikasi H13 dalam Pengecoran Cetakan, Penempaan, Ekstrusi, dan Perkakas Plastik

Jawaban langsung: Baja perkakas H13 banyak digunakan dalam empat jenis pengerjaan panas, yaitu pengecoran aluminium/magnesium (44, 46 HRC, 100.000, 300.000 tembakan tipikal), penempaan panas baja dan kuningan (48, 52 HRC, 20.000, 80.000 siklus), cetakan ekstrusi aluminium dan blok dummy (47, 51 HRC, 1.500, 5.000 ton per cetakan).

Dan plastik abrasif cetakan injeksi (50,54 HRC, jutaan tembakan saat dinitrida). Setiap aplikasi menggunakan rentang kekerasan yang berbeda karena mode kegagalan dominan bergeser dari retak akibat panas ke retak besar hingga keausan.

Pengecoran Cetakan Aluminium dan Magnesium

Rongga dan inti cetakan aluminium die-casting berada pada kekerasan 44,46 HRC. Jika lebih tinggi, retakan kelelahan termal (heat checking) akan muncul dalam 30,000 tembakan; jika lebih rendah, rongga akan terlepas dari aluminium cair pada suhu 660,710°C.

NADCA #207-2018 premium H13 mampu menghasilkan lebih dari 300 tembakan pada bagian struktural seukuran casing transmisi. Cetakan magnesium menghasilkan kekerasan sedikit lebih tinggi (46,48 HRC) karena paduan Mg kurang agresif terhadap permukaan baja, tetapi cetakan tersebut seringkali memiliki dinding yang lebih tipis.

Selongsong peluru mengalami guncangan termal terburuk di seluruh mesin. Selongsong ini menggunakan H13 dengan kekerasan 42,44 HRC dan bagian dalam yang dinitrida, dan diganti setiap 80.000 hingga 150.000 tembakan. Pin ejektor menggunakan H13 dengan kekerasan 46,48 HRC dan dinitrida; pin yang lebih lunak akan aus, sedangkan pin yang lebih keras akan patah.

Cetakan Tempa Panas untuk Baja dan Kuningan

Cetakan tempa memiliki kekerasan 48,52 HRC karena mode kegagalannya adalah deformasi plastis pada cetakan, bukan retak akibat panas. Alat tempa poros engkol cetakan tertutup dalam H13 bertahan hingga 8.000-15.000 kali penempaan; geometri yang sama dalam 1.2367 mungkin mencapai 20,000 kali penempaan tetapi biayanya sekitar 40%.^[6] lebih banyak terbuat dari baja.

Penempaan kuningan lebih lembut secara termal (bilangan bulat pada suhu sekitar 750°C)^[7]) tetapi cetakan masih aus karena kerak abrasif, nitridasi menambahkan 30, kira-kira 50%^[8] hidup.

Untuk penempaan baja karbon pada suhu 1,150, kira-kira 1,250°C, saya pernah melihat bengkel beralih dari H13 dengan kekerasan 50 HRC ke H13 dengan kekerasan 46 HRC ditambah rongga sisipan yang lebih tebal. Masa pakai cetakan meningkat dari 6,000 menjadi 11,000 tempaan karena inti yang lebih lunak menyerap guncangan tanpa retak.

Cetakan Ekstrusi Aluminium dan Blok Dummy

Ekstrusi adalah bidang di mana baja perkakas H13 sangat bermanfaat. Cetakan datar, cetakan lubang intip, dan cetakan jembatan untuk profil aluminium seri 6xxx beroperasi pada kekerasan 47,51 HRC, dinitrida hingga 950,1100 HV pada ketebalan 0.10, kira-kira 0.15 mm.^[9] kedalaman kasus.

Layanan tipikal: 1.500-3.000 ton profil per siklus nitrida, kemudian dilakukan pengupasan dan nitridasi ulang sebanyak 3,5 kali sebelum cetakan dibuang. Blok dan batang penahan bekerja pada kekerasan 44-48 HRC karena terus-menerus membentur billet pada suhu sekitar 450-500°C.^[10]Di sini, ketangguhan mengalahkan kekerasan.

Aluminum Extruders Council menerbitkan protokol nitridasi dan koreksi cetakan terperinci yang layak dibaca sebelum Anda mengharapkan perataan paket cetakan, lihat perpustakaan teknis Aluminum Extruders Council.

Cetakan Injeksi Plastik untuk Resin Abrasif

P20 menangani resin komoditas yang tidak terisi dengan baik. Saat Anda memuat sekitar 30%^[11] Serat kaca, sekitar 20% mineral, atau bahan tahan api apa pun, rongga P20 akan hilang setelah 200.000 hingga 400.000 tembakan.

H13 pada kekerasan 50,54 HRC, yang telah dinitrida atau dilapisi PVD, mampu menghasilkan 1.5,3 juta tembakan pada bagian yang sama. Cetakan konektor untuk PBT dan PA66 yang diisi kaca hampir semuanya menggunakan H13 sekarang.

Target Kekerasan berdasarkan Aplikasi

Aplikasi	Target HRC	Kehidupan Khas	Mode Kegagalan Dominan
Rongga/inti pengecoran aluminium	44-46	100 ribu–300 ribu foto	Pemeriksaan panas
rongga cetakan die-casting Mg	46-48	150 ribu–400 ribu foto	Pemeriksaan panas
Selongsong tembak (nitridasi)	42-44	80 ribu–150 ribu foto	Retak akibat guncangan termal
Cetakan tempa panas (baja)	48-52	8 ribu–15 ribu kunjungan	Deformasi plastik, keausan
Cetakan tempa kuningan	46-50	15 ribu–40 ribu kunjungan	Keausan abrasif
Cetakan ekstrusi Al	47–51 (nitridasi)	1.5 ribu–5 ribu ton	Keausan bantalan, defleksi
Blok/batang tiruan	44-48	50–200 siklus	Menjengkelkan, retak
Cetakan plastik berisi kaca	50-54	1.5 juta–3 juta suntikan	Keausan abrasif pada gerbang

Satu pola yang berlaku di keempat keluarga material tersebut: kekerasan ditentukan oleh mode kegagalan yang Anda hadapi, bukan oleh tingkat kekerasan maksimum yang dapat dicapai baja. Tingkat kekerasan yang diharapkan dihitung mundur dari kegagalan yang Anda lihat pada cetakan terakhir, bukan maju dari lembar data umum.

Perawatan Permukaan dan Pelapisan yang Memperpanjang Umur Pakai Alat H13

Jawaban langsung: Melakukan pengerjaan permukaan setelah perlakuan panas pada baja perkakas H13 dapat membuat cetakan Anda bertahan jauh lebih lama, kita berbicara hingga 20 tahun, atau sekitar 300%.^[12] Lamanya tergantung pada apa yang menyebabkan kerusakan terlebih dahulu. Anda harus menyesuaikan pengobatan dengan masalahnya.

Nitridasi digunakan untuk mengatasi keausan abrasif, pelapisan PVD digunakan ketika aluminium lengket, dan shot peening atau teksturisasi laser digunakan untuk mengatasi retak akibat panas.

Menggabungkan beberapa perawatan memang bisa sangat efektif, tetapi urutan pelaksanaannya sangat berpengaruh.

Nitridasi Gas: Mesin Andalan untuk Keausan

Nitridasi gas mendorong nitrogen ke permukaan baja pada suhu sekitar 500 hingga 540 derajat Celcius, yang berada di bawah kisaran temper normal untuk H13. Hasilnya adalah lapisan yang mengeras dengan ketebalan sekitar 0.1 hingga sekitar 0.3 mm.^[13] tebal, dan permukaannya menjadi sangat keras, sekitar 1000 hingga 1100 HV.

Namun, ada satu hal yang perlu diperhatikan: lapisan putih yang rapuh terbentuk di bagian atas. Ini adalah zona senyawa nitrida besi, dan akan retak di bawah siklus pemanasan dan pendinginan pada proses pengecoran cetakan.

Untuk inti, Anda perlu memoles atau mengikis lapisan tersebut, sehingga hanya menyisakan zona difusi di bawahnya. Jika tidak, Anda pada dasarnya menukar satu masalah dengan masalah lain.

Dengan mengendalikan lapisan putih tersebut, bengkel-bengkel melaporkan peningkatan masa pakai pengecoran aluminium sebesar 20 hingga sekitar 50%.^[1] dibandingkan dengan H13 polos. Kombinasi cetakan NADCA #207 dengan nitridasi terkontrol adalah titik awal standar di Amerika Utara.

Nitridasi Plasma (Ion): Kontrol yang Lebih Ketat

Nitridasi plasma memberi Anda kontrol lebih besar. Anda dapat menyesuaikan campuran gas untuk menghentikan pembentukan lapisan putih rapuh sama sekali, atau menjaganya agar tetap sangat tipis, di bawah 5 mikrometer. Kekerasan dan kedalaman lapisan mirip dengan nitridasi gas.

Proses ini berjalan sedikit lebih dingin, sekitar 480 hingga 520 derajat Celcius. Selain itu, Anda dapat menutupi area yang tidak ingin Anda olah. Ini sangat berguna untuk menjaga agar lubang berulir atau sambungan geser mudah dikerjakan dengan mesin nantinya.

Namun, biayanya memang lebih mahal, biasanya 30 hingga sekitar 60%.^[2] Lebih mahal per bagian daripada nitridasi gas. Apakah itu sepadan? Untuk hal-hal seperti inti, pin ejektor, dan sisipan garis pemisah di mana perubahan ukuran sekecil apa pun dapat merusak alat, jujur ​​saja, seringkali memang sepadan.

Pelapisan PVD: CrN dan AlCrN untuk Penyolderan

Deposisi uap fisik, atau PVD, menempatkan lapisan keramik super tipis di permukaan, hanya setebal 2 hingga 5 mikrometer. Untuk pengecoran aluminium, musuh terbesarnya adalah penyolderan, di mana lelehan tersebut aluminium menyatu dengan baja.Itulah mode kegagalan utama untuk selongsong peluru dan sisipan runner.

Lapisan CrN sangat mengurangi kebutuhan penyolderan. AlCrN bahkan lebih baik untuk suhu yang lebih tinggi dan memberikan perlindungan terhadap oksidasi di atas 800 derajat Celcius.

Toko-toko yang tergabung dalam NADCA melaporkan mendapatkan masa pakai dua hingga empat kali lebih lama dari selongsong peluru berlapis AlCrN dibandingkan dengan yang hanya dinitrida.

Urutan proses ini sangat penting. Anda harus melakukan nitridasi terlebih dahulu untuk menciptakan lapisan keras yang mampu menahan beban. Kemudian Anda mengaplikasikan lapisan PVD. Jika Anda mengaplikasikan lapisan tersebut langsung pada H13 yang lunak, lapisan tersebut akan retak akibat tekanan termal. Ini seperti menaruh cangkang telur di atas puding, lapisan tersebut tidak akan tahan.

Shot Peening dan Laser Texturing: Pengendalian Inisiasi Retak

Keretakan akibat panas, yang merupakan keretakan kelelahan termal, dimulai tepat di permukaan tempat tegangan tarik tertinggi saat cetakan mendingin. Shot peening bekerja dengan memukul permukaan untuk menciptakan tegangan tekan yang menekan ke bawah sekitar 0.1 hingga 0.3 mm.^[3] dalam. Ini menunda kapan retakan dapat mulai muncul.

Laser shock peening dapat mendorong lapisan kompresi tersebut lebih dalam lagi, hingga 1 mm.^[4]Namun, metode ini lebih mahal. Tekstur laser menghasilkan pola berupa lesung pipit kecil. Lesung pipit ini dapat mengganggu jalur yang ingin dilalui retakan dan membantu menahan pelumas dengan lebih baik pada cetakan tempa.

Perbandingan Berdampingan

Pengobatan	Kedalaman Kasus	Kekerasan Permukaan	Manfaat Utama	Peningkatan Harapan Hidup yang Dilaporkan
Nitriding gas	0.15–kira-kira 0.30 mm[5]	Tegangan 1000–1100 volt	Pakai ketahanan	+20–sekitar 50%[6]
Nitriding plasma	0.10–kira-kira 0.25 mm	Tegangan 1000–1150 volt	Kontrol lapisan putih, masking selektif	+30–sekitar 80%[7]
PVD CrN	2–4 m	~1750 Volt	Anti-penyolderan, pengecoran aluminium	+100–sekitar 200%[8]
PVD AlCrN	3–5 m	~3000 Volt	Oksidasi suhu tinggi + penyolderan	+150–sekitar 300%[9]
Dupleks (nitrida + PVD)	sekitar 0.15 mm[10] +3 μm	Berlapis	Dukungan beban + penghalang kimia	+200–sekitar 400%[11]
Tembakan peening	0.10–kira-kira 0.30 mm	Tidak ada perubahan	Penundaan pemeriksaan panas	+30–sekitar 60%[12]
Tekstur laser	Pola permukaan	Tidak ada perubahan	Penghentian retakan, retensi pelumas	+20–sekitar 50%[13] (penempaan)

Apa yang salah

• Inti yang mengalami nitridasi berlebihan: Jika Anda membiarkan casingnya terlalu tebal, misalnya sekitar 0.5 mm^[1] Pada inti yang tipis, lapisan tersebut akan terkelupas akibat guncangan termal. Anda benar-benar perlu menjaga ketebalan lapisan inti di bawah 0.2 mm.^[2].
• Melapisi permukaan yang kurang dipoles: Lapisan PVD hanya meniru kekasaran yang sudah ada. Jika Anda tidak memolesnya hingga mencapai Ra 0.2 mikrometer atau kurang terlebih dahulu, semua puncak kecil tersebut akan menjadi titik awal terbentuknya retakan tegangan.
• Melakukan nitridasi ulang tanpa melepas lapisan pelindung lama: Menumpuk lapisan tanpa menghilangkan lapisan lama akan menciptakan kekerasan yang tidak merata. Anda harus mengikis lapisan lama dengan pemolesan elektrolitik atau penggerindaan ringan sebelum melapisinya kembali.
• Melewatkan penghilang stres di antara perawatan: Tegangan sisa yang tertinggal dari proses penyelesaian EDM, ditambah tegangan dari pertumbuhan nitrida, dapat menumpuk dan menyebabkan keretakan dini. Sebaiknya tambahkan siklus penghilang tegangan, sekitar 550°C.^[3] selama dua jam, setelah musik EDM dan sebelum Anda melakukan nitridasi.

Jika Anda ingin mempelajari ilmu yang lebih mendalam di balik semua ini, Buku Pegangan ASM Volume 4D (Perlakuan Panas Besi dan Baja) memiliki semua informasi detail tentang kinetika nitridasi dan cara memodelkan kedalaman lapisan untuk baja perkakas H13.

Tingkat Kesetaraan Internasional dan Cara Membaca Spesifikasi Saat Melakukan Pengadaan

Jawaban langsung: Saat mencari baja perkakas H13 secara global, cocokkan berdasarkan komposisi kimia dan kebersihan, bukan berdasarkan nama. AISI H13 = UNS T20813 = DIN 1.2344 = JIS SKD61 = GB 4Cr5MoSiV1 = AFNOR Z40CDV5 = BS BH13.

Mereka adalah sepupu dekat, bukan kembar identik, dan perbedaannya terlihat pada sertifikat pabrik.

Tabel Referensi Silang untuk Pembeli

Daerah	Standar	Kelas	Perbedaan Toleransi yang Signifikan
Amerika Serikat	ASTM A681 / UNS	AISI H13 / T20813	Garis dasar; NADCA #207 menambahkan aturan kebersihan
Jerman / Uni Eropa	ISO 4957	1.2344 (X40CrMoV5-1)	C 0.37–sekitar 0.43%[4], sedikit lebih sempit daripada AISI
Jepang	JIS G4404	SKD61	Si 0.80–sekitar 1.20%[5] (batas atas yang lebih ketat dibandingkan AISI, sekitar 1.20%)[6] maks)
Tiongkok	GB / T 1299	4Cr5MoSiV1	Komposisi kimianya mirip dengan AISI; tingkat kebersihannya bervariasi tergantung pabriknya.
Prancis	AFNOR NF A35-590	Z40CDV5	Kimia yang setara, penunjukan lama
UK	BS 4659	BH13	Standar yang ditarik; tentukan berdasarkan DIN atau AISI saat ini.

Apa yang Harus Diminta pada Sertifikat Pabrik

Sertifikat yang hanya mencantumkan komposisi kimia saja tidak cukup untuk pekerjaan pencetakan berkualitas premium. Mintalah pemasok untuk mencetak baris-baris berikut pada sertifikat EN 10204 3.1:

• Kesesuaian NADCA #207-2021 — mencakup kimia, kemampuan pengerasan, kebersihan mikro, dan kekerasan setelah anil sebagai satu paket. Asosiasi Pengecoran Cetakan Amerika Utara menerbitkan tingkat yang diharapkan.
• Rute peleburan — EAF + LF + VD untuk standar, tambahkan ESR (electroslag remelted) untuk premium. VAR jarang dan hanya untuk peralatan kedirgantaraan.
• Kebersihan mikro menurut Metode A ASTM E45 — Inklusi sulfida dan oksida tidak boleh melebihi A1.5, B1.0, C0.5, D1.0 (seri tipis) untuk grade PQ.
• Kekerasan setelah perlakuan panas ≤ 235 HB — angka yang lebih tinggi menandakan sferoidisasi yang tidak lengkap dan kemampuan pemesinan yang buruk.
• Pengujian ultrasonik sesuai ASTM A388 dengan penerimaan SEP 1921 Kelas 3 — tidak ada indikasi di atas sekitar 2 mm^[7] setara dengan lubang berdasar datar.
• Ukuran butir ASTM E112 — butiran halus (ASTM 7 atau lebih halus) setelah anil.
• Pengelompokan/penilaian segregasi Sesuai dengan ASTM E1268 atau bagan mikrostruktur NADCA AS1–AS9; tolak AS6 dan yang lebih buruk.

Perangkap SKD61

SKD61 sering dijual sebagai "sama dengan H13," tetapi pabrik Jepang biasanya menggunakan Si pada 0.80, atau sekitar 1.20%.^[8] dibandingkan dengan jendela AISI 0.80, kira-kira 1.20% maksimal (tidak ada batas bawah yang diberlakukan oleh beberapa pemasok Barat). Efek praktisnya: SKD kira-kira 61 bar^[9] sekitar 1.10%^[10] Si memiliki ketahanan panas yang sedikit lebih tinggi tetapi konduktivitas termal yang lebih rendah daripada H. Kira-kira 13 bar^[11] sekitar 0.85%^[12] Jika.

Untuk inti cetakan die casting berdinding tipis di mana ekstraksi panas penting, angka tersebut sekitar 0.25%.^[13] Pergeseran Si dapat menggeser waktu siklus hingga 2, atau sekitar 4%. Selalu periksa analisis panas yang sebenarnya, jangan pernah hanya mengandalkan nama kelas saja.

Alur Kerja Pengadaan Praktis

1. Kirimkan target tingkatan NADCA Anda (Standar, Unggul, atau Premium) kepada pemasok — bukan hanya “H13.”
2. Mintalah contoh sertifikat pabrik dari proses pemanasan terbaru. Sebelum menerbitkan PO.
3. Verifikasi tanggal peleburan — baja perkakas H13 yang disimpan di gudang lembap selama 3 tahun atau lebih dapat menunjukkan dekarbonisasi permukaan pada ujung batang; mintalah stok baru atau batang yang dipotong tipis.
4. Lakukan pengecekan silang antara analisis sendok tuang dan analisis produk. ASTM A681 memperbolehkan sedikit penyimpangan antara keduanya; perbedaan >0.02% C atau >sekitar 0.10%^[1] Cr layak mendapatkan pertanyaan.
5. Untuk cetakan dengan berat lebih dari 500 kg^[2], bersikeras pada pemeriksaan ultrasonik melalui ketebalan dan hasil takik V Charpy transversal — segregasi di tengah adalah tempat uang premium membeli keamanan sejati.

Satu tips terakhir untuk pengadaan: teks spesifikasi ASTM A681 itu sendiri adalah jaminan termurah yang dapat Anda beli, ASTM A681-08(2022) adalah standar yang mengatur baja perkakas dan menjelaskan rentang komposisi kimia yang dapat Anda terapkan secara hukum pada pengiriman yang tidak sesuai.

Pertanyaan yang Sering Diajukan Tentang Baja Perkakas H13

Apa itu baja perkakas H13 dalam satu kalimat?

H13 kira-kira 5%^[3] Baja perkakas kerja panas kromium, sekitar 1.3% molibdenum, 1% vanadium (AISI/UNS T20813) yang dirancang untuk menahan kelelahan termal pada suhu cetakan hingga 540°C.^[4]Lihat standar ASTM A681 untuk komposisi kimia yang mengontrolnya.

Berapa tingkat kekerasan H13?

Batang yang dianil dikirim pada ~95 HRB (maksimum 217 HB) sehingga mesin seperti paduan lunak baja. Setelah pendinginan dan temper ganda, kekerasan kerja mencapai 44,52 HRC.

Cetakan die casting biasanya ditarik kembali hingga 44,48 HRC untuk ketangguhan; cetakan tempa dan cetakan plastik sering kali menggunakan 48,52 HRC untuk ketahanan aus.

Bisakah Anda melakukan pemesinan pada H13 dalam keadaan mengeras?

Ya, hingga sekitar 50 HRC dengan karbida berlapis (AlTiN), pengaturan yang kokoh, dan beban serpihan yang berkurang, biasanya kecepatan permukaan 60-90 m/menit dan 0.05, kira-kira 0.10 mm^[5]/umpan gigi. Di atas 50 HRC, beralih ke CBN atau gerinda. Pemesinan kasar lunak, perlakuan panas, lalu penyelesaian keras untuk mempertahankan ±sekitar 0.02 mm^[6] pada detail rongga.

Berapakah biaya H13 per kg pada tahun 2026?

Batang bulat standar AISI H13 harganya sekitar US$6,9^[7]/kg ex-mill di Asia; ESR-remelted Premium Quality (NADCA #207) berada di US$11,16^[8]/kg; balok-balok kecil yang digiling dengan presisi dari pabrik-pabrik Eropa harganya melebihi US$20/kg.

Apakah H13 dapat dilas untuk perbaikan cetakan?

Ya, TIG dengan pengisi H13 yang sesuai adalah standar untuk perbaikan rongga cetakan. Panaskan die hingga sekitar 400-450°C.^[9], tahan selama pengelasan, dinginkan perlahan dalam vermikulit, lalu panaskan kembali pada suhu sekitar 25°C^[10] di bawah suhu penarikan awal untuk menghindari pelunakan logam induk.

Poin-Poin Penting dan Cara Menentukan H13 untuk Alat Anda Selanjutnya

Sekitar 5%^[11] Cr / sekitar 1.3%^[12] Bulan / sekitar 1%^[13] Formula V ada karena satu alasan: keseimbangan. Kromium memberikan ketahanan terhadap oksidasi dan kemampuan pengerasan, sedangkan molibdenum mempertahankan kekuatan panas hingga di atas sekitar 540°C.^[1]dan pin vanadium mengatur ukuran butiran sehingga baja tersebut mampu bertahan melalui ribuan siklus termal tanpa retak.

Pilih tingkat kekerasan yang tepat untuk pekerjaan tersebut, dan baja perkakas H13 akan memberikan keuntungan yang sepadan dengan harganya.

Target Kekerasan berdasarkan Aplikasi

• Cetakan die casting aluminium: 44–48 HRC — prioritaskan ketangguhan daripada keausan
• Cetakan tempa panas: 40–46 HRC — lebih lunak untuk menyerap benturan
• Peralatan ekstrusi: 46–50 HRC — ketahanan aus menjadi faktor utama.
• Plastik cetakan injeksi (resin korosif): 48–52 HRC + nitridasi

Kapan Harus Melakukan Upgrade dan Dengan Apa Harus Melakukannya

Setelah ukuran die Anda melebihi sekitar 200 mm, gantilah standar H13 dengan grade premium ESR atau NADCA #207.^[2] ketebalan atau target produksi Anda 100,000+ tembakan, sulfur yang lebih bersih (≤sekitar 0.005%)^[3]) mengurangi kegagalan pemeriksaan panas kira-kira setengahnya. Pasangkan setiap cetakan kerja panas dengan nitridasi gas (0.10, kira-kira 0.20 mm^[4] kasus pada 50,60 HRC) sebelum produksi pertama.

Daftar Periksa Permintaan Penawaran (RFQ) — Salin Ini

1. Spesifikasi: AISI H13 sesuai ASTM A681, atau NADCA #207-2016 Premium
2. Rute peleburan: EAF+LF+VD minimum; ESR untuk chip kritis
3. Kondisi pengiriman: dianil, ≤235 HB
4. Uji ultrasonik: ASTM A388, lubang dasar datar sekitar 1.6 mm^[5]
5. Sertifikasi kimia + laporan Jominy atau kebersihan mikro (ASTM E45)
6. Dimensi blok dengan ukuran sekitar 6 mm^[6] toleransi pemesinan per sisi

 

Referensi

1. [1]metalsupermarkets.com/tool-steel-h13/
2. [2]alro.com/divsteel/Metals_Gridpt.aspx
3. [3]azom.com/article.aspx
4. [4]en.wikipedia.org/wiki/Tool_steel_1.2344
5. [5]hudsontoolsteel.com/data-teknis/steelh3
6. [6]mantle3d.com/blogs/h13-tool-steel/
7. [7]azom.com
8. [8]hudsontoolsteel.com
9. [9]alro.com
10. [10]reddit.com/r/metallurgy/comments/1abuiv2/h13_tool_steel/
11. [11]mcmaster.com/products/grade-h13-steel/
12. [12]onlinemetals.com/en/buy/tool-steel-round-bar-h13
13. [13]carpentertechnology.com/alloy-finder/h13