H13 टूल स्टील: डाई कास्टिंग डाई के लिए प्रमुख गुण

Time : 2025-11-30

an abstract representation of h13 tool steels resilience under heat and pressure

संक्षिप्त में

H13 उपकरण इस्पात 5% क्रोमियम-मॉलिब्डेनम हॉट-वर्क इस्पात है, जिसे अपनी उच्च टक्कर-प्रतिरोधकता, उष्मीय थकान (ऊष्मा दरार) के प्रति उत्कृष्ट प्रतिरोध और उच्च तापमान पर कठोरता बनाए रखने की क्षमता के अद्वितीय संयोजन के कारण डाई कास्टिंग डाई के लिए व्यापक रूप से निर्दिष्ट किया जाता है। ये गुण एल्यूमीनियम, जस्ता और मैग्नीशियम मिश्र धातुओं के ढलाई के लिए उद्योग मानक बनाते हैं, जिससे डाई के लंबे जीवन और भागों की स्थिर गुणवत्ता सुनिश्चित होती है।

H13 उपकरण इस्पात को समझना: संरचना और मूल विशेषताएँ

H13 उपकरण इस्पात एक बहुमुखी क्रोमियम-मॉलिब्डेनम हॉट-वर्क इस्पात है, जो AISI H-श्रृंखला इस्पात के अंतर्गत वर्गीकृत है। उच्च तनाव और उच्च तापमान वाले अनुप्रयोगों के लिए गुणों का उत्कृष्ट संयोजन प्रदान करने वाली अच्छी तरह से संतुलित मिश्र धातु संरचना के कारण यह सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले हॉट वर्क उपकरण इस्पात के रूप में खड़ा है। इसका प्राथमिक लाभ डाई कास्टिंग जैसी प्रक्रियाओं में अंतर्निहित चक्रीय तापन और शीतलन का बिना प्रारंभिक विफलता के सामना करने की इसकी क्षमता में निहित है।

H13 का प्रदर्शन सीधे इसकी विशिष्ट रासायनिक संरचना से जुड़ा हुआ है। मुख्य मिश्र धातु तत्वक्रोमियम, मोलिब्डेनम और वानाडियम प्रत्येक विशिष्ट और महत्वपूर्ण लाभ प्रदान करते हैं। क्रोमियम उच्च तापमान की ताकत, कठोरता और संक्षारण प्रतिरोध प्रदान करने के लिए आवश्यक है। मोलिब्डेनम उच्च तापमान पर स्टील की ताकत और कठोरता को काफी बढ़ाता है, एक गुण जिसे 'गर्म कठोरता' या 'लाल कठोरता' कहा जाता है। वानाडियम अनाज संरचना को परिष्कृत करने और कठोर वानाडियम कार्बाइड बनाने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, जो पहनने के प्रतिरोध और समग्र कठोरता को बढ़ाता है। यह सामंजस्यपूर्ण मिश्रण है जो H13 को इतना लचीला बनाता है।

H13 की एक विशिष्ट विशेषता यह है कि यह एक वायु-कठोर स्टील है। जैसा कि एक गाइड में विस्तृत है एओबो स्टील , इसका अर्थ है कि ऑस्टेनिटाइज़िंग तापमान तक गर्म करने के बाद स्थिर वायु में ठंडा करके इसे कठोर बनाया जा सकता है। यह गुणधर्म एक प्रमुख लाभ है क्योंकि यह अधिक आक्रामक तरल शीतलन विधियों के साथ होने वाले विरूपण और आंतरिक तनाव को कम करता है, जिससे जटिल डाई ज्यामिति में बेहतर आयामी स्थिरता सुनिश्चित होती है।

एच13 स्टील की आम रासायनिक संरचना

एच13 के वांछित गुणों को प्राप्त करने के लिए तत्वों का सटीक संतुलन महत्वपूर्ण है। निर्माताओं के बीच मामूली भिन्नताएँ मौजूद हो सकती हैं, लेकिन आम संरचना निम्नलिखित है:

तत्व	सामग्री (%)	प्राथमिक योगदान
कार्बन (C)	0.32 - 0.45	मूलभूत कठोरता और घर्षण प्रतिरोध प्रदान करता है।
क्रोमियम (Cr)	4.75 - 5.50	उच्च तापमान सामर्थ्य और कठोरता में सुधार करता है।
मॉलिब्डेनम (Mo)	1.10 - 1.75	लाल-कठोरता, टक्कर सहनशीलता और तापोच्चयन प्रतिरोध में सुधार करता है।
वैनेडियम (V)	0.80 - 1.20	अनाज के आकार को सुधारता है, घर्षण प्रतिरोध और कठोरता में वृद्धि करता है।
सिलिकॉन (Si)	0.80 - 1.20	उच्च तापमान सामर्थ्य में सुधार करता है।
मैंगनीज (Mn)	0.20 - 0.60	कठोरता और शक्ति में योगदान देता है।

उच्च-प्रदर्शन डाई कास्टिंग के लिए H13 के प्रमुख गुण

डाई कास्टिंग का मांगपूर्ण वातावरण एक ऐसी डाई सामग्री की आवश्यकता होती है जो चरम परिस्थितियों को बार-बार सहन कर सके। H13 उपकरण इस्पात वरीयता का सामग्री है क्योंकि इसके यांत्रिक और तापीय गुण इस चुनौती के लिए आदर्श रूप से उपयुक्त हैं। पिघली हुई धातु के चक्रीय इंजेक्शन और फिर ठंडा होने के बाद डाई पर अत्यधिक तनाव डाला जाता है, और H13 इसे सहन करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

डाई कास्टिंग अनुप्रयोगों के लिए सबसे महत्वपूर्ण गुण इस प्रकार हैं:

थर्मल फैटीग प्रतिरोध: डाई कास्टिंग डाइज़ के लिए यह संभवतः सबसे महत्वपूर्ण गुण है। उच्च तापमान (पिघली धातु से) और निम्न तापमान (ठंडा होने और निकासी के दौरान) के बीच लगातार चक्रण तनाव पैदा करता है, जिससे सतह पर सूक्ष्म दरारें आ जाती हैं, जिन्हें 'हीट चेकिंग' कहा जाता है। H13 की संरचना इन दरारों के निर्माण और फैलाव के लिए उत्कृष्ट प्रतिरोध प्रदान करती है, जिससे डाई के सेवा जीवन में काफी वृद्धि होती है।
उच्च गर्म कठोरता (लाल-कठोरता): H13 अपनी कठोरता और ताकत को ढलाई के दौरान आने वाले उच्च तापमान पर भी बनाए रखता है। यह 'लाल-कठोरता' डाई गुहा को पिघले एल्यूमीनियम, जस्ता या मैग्नीशियम के संपर्क में आने पर विकृत, क्षरण या मृदु होने से रोकती है, जिससे कई चक्रों में ढलाई भागों की आकारीय प्राप्ति सुनिश्चित होती है।
उत्कृष्ट टफनेस और लचीलापन: डाई कास्टिंग में उच्च दबाव और यांत्रिक झटके शामिल होते हैं। एच13 में उत्कृष्ट कठोरता होती है, जो इसे बिना टूटे प्रभाव ऊर्जा को अवशोषित करने में सक्षम बनाती है। इससे डाई की घातक विफलता रोकी जाती है और जटिल विवरण या तीखे कोनों वाली डाइयों के लिए आवश्यक होता है जो तनाव केंद्रक के रूप में कार्य कर सकते हैं।
अच्छा सहनशीलता: गलित धातु के प्रवाह काठोर हो सकते हैं, जो धीरे-धीरे डाई की सतह को पहनकर घिस देते हैं। एच13 की सूक्ष्म संरचना में कठोर वैनेडियम कार्बाइड्स इस क्षरणकारी पहनने के लिए अच्छी प्रतिरोधक क्षमता प्रदान करते हैं, जिससे डाई और परिणामी ढलाई भागों की सतह की फिनिश बनाए रखने में मदद मिलती है।

कठोरता और कठोरता के बीच संतुलन महत्वपूर्ण है। एक बहुत कठोर डाई घिसावट का प्रतिरोध करेगी, लेकिन डाई कास्टिंग के यांत्रिक झटकों को संभालने के लिए बहुत भंगुर हो सकती है। H13 एक इष्टतम संतुलन प्रदान करता है, जिसे आमतौर पर डाई के लिए 42–52 HRC की कठोरता तक ऊष्मा उपचारित किया जाता है, जो घर्षण प्रतिरोध और भंगुरता के मजबूत संयोजन की पेशकश करता है। अधिकतम प्रदर्शन की मांग वाले अनुप्रयोगों के लिए, इलेक्ट्रो-स्लैग रीमेल्टिंग (ESR) या वैक्यूम-आर्क रीमेल्टिंग (VAR) के माध्यम से उत्पादित प्रीमियम गुणवत्ता वाले ग्रेड और अधिक स्वच्छता और समांगता प्रदान करते हैं, जो कठोरता और थकान जीवन को और अधिक बढ़ाते हैं।

conceptual illustration of the alloy composition of h13 tool steel

H13 इस्पात के लिए महत्वपूर्ण ऊष्मा उपचार प्रक्रिया

एच13 टूल स्टील के असाधारण गुणों को प्राप्त करना पूर्णतः एक सटीक और सावधानीपूर्वक नियंत्रित ऊष्मा उपचार प्रक्रिया पर निर्भर करता है। अनुचित ऊष्मा उपचार से स्टील बहुत नरम, बहुत भंगुर, या आंतरिक तनाव वाली हो सकती है, जिससे जल्दी विफलता हो सकती है। इस प्रक्रिया में कई अलग-अलग चरण शामिल होते हैं, जो अंतिम सूक्ष्म संरचना और प्रदर्शन विशेषताओं के विकास के लिए महत्वपूर्ण होते हैं।

एच13 के लिए मानक ऊष्मा उपचार अनुक्रम में पूर्व ताप, ऑस्टेनीकरण, शीतलन और टेम्परिंग शामिल है। हडसन टूल स्टील के तकनीकी डेटा के अनुसार, जटिल उपकरणों के लिए विकृति को न्यूनतम करने के लिए अक्सर डबल प्रीहीट की अनुशंसा की जाती है। उद्देश्य उच्च ताप शारीरिक चरण से पहले उपकरण को एक समान तापमान पर लाना होता है।

मुख्य चरण निम्नलिखित हैं:

पूर्व ताप उपकरण को धीरे-धीरे 1150-1250°F (621-677°C) के तापमान तक गर्म किया जाता है और समान किया जाता है। जटिल भागों के लिए, अंतिम कठोरीकरण तापमान पर जाने से पहले 1500-1600°F (816-871°C) तक दूसरा पूर्व ताप प्रयोग किया जाता है।
ऑस्टेनीकरण (कठोरीकरण) प्रीहीटिंग के बाद, स्टील को उसके ऑस्टेनाइज़िंग तापमान तक तेजी से गर्म किया जाता है, जो आमतौर पर 1800-1890°F (982-1032°C) के बीच होता है। इस तापमान पर पर्याप्त समय तक (सोकिंग) रखा जाता है ताकि इसकी सूक्ष्म संरचना पूरी तरह से ऑस्टेनाइट में बदल जाए।
विस्तारित शीतलन: H13 को तेजी से ठंडा करने के लिए डुबोया जाता है ताकि ऑस्टेनाइट को मार्टेंसाइट में बदल दिया जा सके, जो एक बहुत कठोर और मजबूत सूक्ष्म संरचना है। वायु-शार्डनिंग स्टील होने के कारण, 5 इंच तक की मोटाई वाले भागों के लिए इसे स्थिर वायु में किया जा सकता है। पूर्ण कठोरता प्राप्त करने के लिए मोटे भागों को बलपूर्वक वायु, दबाव वाली गैस, या अंतरित तेल डुबाने की आवश्यकता हो सकती है।
टेम्परिंग: यह क्वेंचिंग के तुरंत बाद किया जाने वाला एक महत्वपूर्ण अंतिम चरण है। कठोर किया गया इस्पात भंगुर होता है और उच्च आंतरिक तनाव रखता है। टेम्परिंग में इस्पात को एक निम्न तापमान पर पुनः गर्म करना शामिल होता है, आमतौर पर 1000-1150°F (538-621°C) के बीच, और कम से कम दो घंटे तक उस तापमान पर बनाए रखना शामिल है। H13 के लिए, डबल या यहां तक कि ट्रिपल टेम्परिंग प्रक्रिया अत्यंत महत्वपूर्ण है। यह प्रक्रिया किसी भी अवशिष्ट ऑस्टेनाइट को परिवर्तित करती है, आंतरिक तनाव को दूर करती है, और कठोरता और टफनेस के अंतिम वांछित संतुलन को विकसित करती है।

ऊष्मा उपचार सारांश

प्रक्रिया	तापमान सीमा	मुख्य उद्देश्य
पूर्वगर्मी	1150-1600°F (621-871°C)	तापीय झटके और विकृति को न्यूनतम करता है।
ऑस्टेनिटाइजिंग	1800-1890°F (982-1032°C)	कठोर करने के लिए इस्पात संरचना को परिवर्तित करता है।
क्वेन्चिंग	हवा, गैस या तेल में ठंडा किया जाता है	कठोर मार्टेंसिटिक संरचना बनाने के लिए तेजी से ठंडा करता है।
तामझाम	1000-1150°F (538-621°C)	तनाव कम करता है और अंतिम कठोरता और मजबूती विकसित करता है।

a visual diagram of the critical heat treatment stages for h13 steel

H13 इस्पात के लिए सामान्य अनुप्रयोग और टूलिंग

हालांकि H13 डाई कास्टिंग डाई के लिए बेमुकाबला चैंपियन है, लेकिन इसके गुणों का उत्कृष्ट संतुलन इसे अन्य गर्म कार्य और यहां तक कि कुछ ठंडे कार्य अनुप्रयोगों के लिए भी उपयुक्त बनाता है। इसकी बहुमुखी प्रकृति ने इसे निर्माण में सबसे लोकप्रिय टूल इस्पात में से एक बना दिया है। थर्मल थकान का प्रतिरोध करने, उच्च तापमान पर मजबूती बनाए रखने और झटके को अवशोषित करने की क्षमता कई मांग वाले टूलिंग परिदृश्यों के लिए इसे एक विश्वसनीय विकल्प बनाती है।

डाई कास्टिंग में अपने प्राथमिक उपयोग के परे, H13 का उपयोग अक्सर कई अन्य प्रमुख क्षेत्रों में किया जाता है:

एक्सट्रूज़न टूलिंग: एल्यूमीनियम, पीतल और अन्य अ-लौह मिश्र धातुओं के एक्सट्रूज़न में डाई, मैंड्रल और लाइनर के लिए उपयोग किया जाता है। इसकी गर्म कठोरता एक्सट्रूज़न प्रक्रिया के भारी दबाव और गर्मी के तहत डाई के पहनने या विकृत होने को रोकती है।
फोर्जिंग डाई: गर्म फोर्जिंग अनुप्रयोगों के लिए, एच13 का उपयोग डाई बनाने के लिए किया जाता है जो उच्च प्रभाव भार और चरम तापमान दोनों का सामना कर सकें। मजबूत और विश्वसनीय उपकरणों की आवश्यकता होती है उच्च-प्रदर्शन वाले भागों के लिए, जैसे कि ऑटोमोटिव उद्योग में उपयोग किए जाने वाले। इस क्षेत्र में विशेषज्ञता रखने वाली कंपनियां, जैसे शाओयी (निंगबो) मेटल टेक्नोलॉजी , उच्च गुणवत्ता वाले डाई पर निर्भर करती हैं सटीक इंजीनियरिंग वाले ऑटोमोटिव फोर्जिंग भागों के उत्पादन के लिए।
प्लास्टिक इंजेक्शन मोल्ड: उन मोल्ड के लिए जो कठोर, ग्लास-युक्त प्लास्टिक की उच्च मात्रा में उत्पादन करते हैं, एच13 मानक मोल्ड इस्पात की तुलना में उत्कृष्ट घर्षण प्रतिरोध और कठोरता प्रदान करता है। उच्च गुणवत्ता वाली सतह परिष्करण वाले भागों के उत्पादन के लिए इसकी उच्च पॉलिश करने की क्षमता भी एक महत्वपूर्ण लाभ है।
अन्य हॉट वर्क अनुप्रयोग: एच13 का उपयोग गर्म शियर ब्लेड, पंच और मैंड्रिल के लिए भी किया जाता है जहां ऊष्मा और झटके के प्रति प्रतिरोध सर्वोच्च महत्व का होता है।

किसी विशिष्ट अनुप्रयोग के लिए एच13 का चयन अक्सर आवश्यक मुख्य गुण पर निर्भर करता है, जैसा कि Diehl Steel . नीचे दी गई तालिका सामान्य अनुप्रयोगों को H13 के प्रमुख गुणों से संबद्ध करती है जो इसे एक उपयुक्त विकल्प बनाते हैं।

अनुप्रयोग	प्रमुख गुण आवश्यकता
डाई कास्टिंग डाई (Al, Zn, Mg)	थर्मल थकान प्रतिरोध, गर्म कठोरता
एक्सट्रुशन डाइ	गर्म कठोरता, घर्षण प्रतिरोध
हॉट फोर्जिंग डाई	कठोरता, गर्म कठोरता
प्लास्टिक इन्जेक्शन मोल्ड	घर्षण प्रतिरोध, पॉलिश करने की क्षमता, कठोरता
हॉट शियर ब्लेड	गर्म कठोरता, कठोरता

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

1. H11 और H13 टूल स्टील में क्या अंतर है?

H11 और H13 बहुत समान क्रोमियम हॉट-वर्क स्टील हैं। मुख्य अंतर यह है कि H13 में वैनेडियम की मात्रा अधिक होती है (लगभग 1.00% बनाम H11 के 0.40%)। इस बढ़ी हुई वैनेडियम सामग्री के कारण H13 में थोड़ी बेहतर पहनने की प्रतिरोधकता, गर्म कठोरता और ऊष्मा जाँच के प्रति प्रतिरोध होता है, जिससे एल्युमीनियम डाई कास्टिंग जैसे अधिक मांग वाले अनुप्रयोगों के लिए इसे आमतौर पर प्राथमिकता दी जाती है।

3. क्या H13 स्टील को वेल्ड किया जा सकता है?

हां, H13 को आमतौर पर डाई या मोल्ड की मरम्मत के लिए वेल्ड किया जा सकता है। हालांकि, दरारों से बचने के लिए इसकी सावधानीपूर्वक प्रक्रिया की आवश्यकता होती है। वेल्डिंग से पहले टूल को उचित रूप से गर्म करना और वेल्डिंग के बाद ऊष्मा उपचार (टेम्परिंग) तनाव को दूर करने और ऊष्मा-प्रभावित क्षेत्र में सामग्री के गुणों को बहाल करने के लिए आवश्यक है।

5. डाई कास्टिंग डाई के लिए H13 की आमतौर पर कठोरता क्या होती है?

डाई कास्टिंग डाइज़ के लिए, एच13 को आमतौर पर 42 से 52 के बीच रॉकवेल सी कठोरता (एचआरसी) तक ऊष्मा उपचारित किया जाता है। ठीक कठोरता एक समझौते का विषय है: उच्च कठोरता (उदाहरणार्थ, 50-52 एचआरसी) बेहतर घर्षण प्रतिरोध प्रदान करती है लेकिन थोड़ी कम मजबूती दे सकती है, जबकि कम कठोरता (उदाहरणार्थ, 42-46 एचआरसी) घर्षण प्रतिरोध के कुछ हिस्से के नुकसान के बावजूद अधिकतम मजबूती और दरार होने के प्रति प्रतिरोध प्रदान करती है।

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