L'acciaio per stampi a freddo è utilizzato principalmente per stampaggio, tranciatura, formatura, piegatura, estrusione a freddo, imbutitura a freddo, stampi per metallurgia delle polveri, ecc. Richiede elevata durezza, elevata resistenza all'usura e sufficiente tenacità. Generalmente si divide in due categorie: tipo generale e tipo speciale. Ad esempio, l'acciaio per stampi a freddo per uso generale negli Stati Uniti comprende solitamente quattro gradi di acciaio: 01, A2, D2 e D3. Il confronto dei gradi di acciaio per stampi legati a freddo per uso generale in vari paesi è mostrato nella Tabella 4. Secondo lo standard giapponese JIS, i principali tipi di acciaio per stampi a freddo utilizzabili sono la serie SK, che comprende l'acciaio per utensili al carbonio serie SK, 8 acciai per utensili legati serie SKD e 9 acciai rapidi serie SKHMO, per un totale di 24 gradi di acciaio. Lo standard cinese GB/T1299-2000 per acciai per utensili legati comprende un totale di 11 tipi di acciaio, formando una serie relativamente completa. Con i cambiamenti nelle tecnologie di lavorazione, nei materiali lavorati e nella domanda di stampi, le serie base originali non sono più in grado di soddisfare le esigenze. Le acciaierie giapponesi e i principali produttori europei di acciai per utensili e stampi hanno sviluppato acciai per stampi a freddo specifici, creando gradualmente le rispettive serie di acciai per stampi a freddo. Lo sviluppo di questi acciai per stampi a freddo rappresenta anche la direzione evolutiva degli acciai per stampi a freddo.
Acciaio per stampi a bassa lega tempra ad aria per lavorazioni a freddo
Con lo sviluppo della tecnologia di trattamento termico, in particolare l'ampia applicazione della tecnologia di tempra sottovuoto nell'industria degli stampi, al fine di ridurre la deformazione da tempra, sono stati sviluppati in Cina e all'estero alcuni acciai a bassa lega a microdeformazione temprati in aria. Questo tipo di acciaio richiede una buona temprabilità e un trattamento termico che ne migliori la resistenza, la tenacità e la resistenza all'usura. Sebbene gli acciai standard ad alta lega per stampi a freddo (come D2 e A2) abbiano una buona temprabilità, presentano un elevato contenuto di elementi di lega e sono costosi. Pertanto, sono stati sviluppati in Cina e all'estero alcuni acciai a bassa lega a microdeformazione. Questo tipo di acciaio contiene generalmente elementi di lega Cr e Mn per migliorarne la temprabilità. Il contenuto totale di elementi di lega è generalmente inferiore al 5%. È adatto alla produzione di componenti di precisione con piccoli lotti di produzione e stampi complessi. Tra le qualità di acciaio più rappresentative si annoverano l'A6 degli Stati Uniti, l'ACD37 di Hitachi Metals, il G04 di Daido Special Steel, l'AKS3 di Aichi Steel, ecc. L'acciaio GD cinese, dopo tempra a 900 °C e rinvenimento a 200 °C, può mantenere una certa quantità di austenite residua e presenta buona resistenza, tenacità e stabilità dimensionale. Può essere utilizzato per realizzare stampi per tranciatura a freddo soggetti a scheggiature e fratture. Ha una lunga durata.
acciaio per stampi temprato alla fiamma
Al fine di accorciare il ciclo di produzione degli stampi, semplificare il processo di trattamento termico, risparmiare energia e ridurre i costi di produzione, il Giappone ha sviluppato alcuni acciai speciali per stampi a freddo adatti alla tempra a fiamma. Tra questi, si annoverano l'SX105V (7CrSiMnMoV) e l'SX4 (Cr8) di Aichi Steel, l'HMD5 e l'HMD1 di Hitachi Metal, l'acciaio G05 di Datong Special Steel Company, ecc. La Cina ha sviluppato il 7Cr7SiMnMoV. Questo tipo di acciaio può essere utilizzato per riscaldare la lama o altre parti dello stampo mediante una pistola ossiacetilenica o altri riscaldatori dopo la lavorazione dello stampo, seguita da raffreddamento ad aria e tempra. Generalmente, può essere utilizzato direttamente dopo la tempra. Grazie alla semplicità del processo, è ampiamente utilizzato in Giappone. L'acciaio rappresentativo di questa tipologia è il 7CrSiMnMoV, che presenta una buona temprabilità. Quando l'acciaio di φ80mm viene temprato in olio, la durezza a una distanza di 30mm dalla superficie può raggiungere i 60 HRC. La differenza di durezza tra il nucleo e la superficie è di 3 HRC. Con la tempra a fiamma, dopo il preriscaldamento a 180~200°C e il riscaldamento a 900-1000°C per la tempra con una pistola a spruzzo, la durezza può superare i 60 HRC e si può ottenere uno strato indurito di oltre 1,5mm.
Acciaio per stampi per lavorazione a freddo ad elevata tenacità e resistenza all'usura
Al fine di migliorare la tenacità dell'acciaio per stampi a freddo e ridurne l'usura, alcune importanti aziende straniere produttrici di acciaio per stampi hanno sviluppato una serie di acciai per stampi a freddo con elevata tenacità e resistenza all'usura. Questo tipo di acciaio contiene generalmente circa l'1% di carbonio e l'8% di cromo. Con l'aggiunta di molibdeno, vanadio, silicio e altri elementi di lega, i suoi carburi sono fini e distribuiti uniformemente, e la sua tenacità è molto superiore a quella dell'acciaio tipo Cr12, mentre la sua resistenza all'usura è simile. La sua durezza, resistenza alla flessione, resistenza alla fatica e tenacità alla frattura sono elevate, e la sua stabilità al rinvenimento è superiore anche a quella dell'acciaio per stampi tipo Cr12. È adatto per punzonatrici ad alta velocità e punzonatrici multistazione. I tipi di acciaio rappresentativi di questo tipo sono il DC53 giapponese con basso contenuto di vanadio e il CRU-WEAR con alto contenuto di vanadio. Il DC53 viene temprato a 1020-1040 °C e la sua durezza può raggiungere 62-63 HRC dopo il raffreddamento ad aria. Può essere temprato a bassa temperatura (180~200℃) e tempra ad alta temperatura (500~550℃), la sua tenacità può essere 1 volta superiore a D2 e le sue prestazioni di fatica sono il 20% superiori a D2; dopo la forgiatura e la laminazione CRU-WEAR, viene ricotto e austenitizzato a 850-870℃. Meno di 30℃/ora, raffreddato a 650℃ e rilasciato, la durezza può raggiungere 225-255HB, la temperatura di tempra può essere selezionata nell'intervallo 1020~1120℃, la durezza può raggiungere 63HRC, temprato a 480~570℃ a seconda delle condizioni di utilizzo, con un evidente effetto di indurimento secondario, la resistenza all'usura e la tenacità sono migliori di D2.
Acciaio di base (acciaio rapido)
L'acciaio rapido è ampiamente utilizzato all'estero per la produzione di stampi per lavorazione a freddo ad alte prestazioni e di lunga durata, grazie alla sua eccellente resistenza all'usura e alla durezza allo stato fuso, come ad esempio l'acciaio rapido standard giapponese SKH51 (W6Mo5Cr4V2). Per adattarsi ai requisiti dello stampo, la tenacità viene spesso migliorata riducendo la temperatura di tempra, la durezza di tempra o il contenuto di carbonio nell'acciaio rapido. L'acciaio matrice è sviluppato a partire dall'acciaio rapido e la sua composizione chimica è equivalente alla composizione della matrice dell'acciaio rapido dopo la tempra. Pertanto, il numero di carburi residui dopo la tempra è ridotto e distribuito uniformemente, il che migliora notevolmente la tenacità dell'acciaio rispetto all'acciaio rapido. Gli Stati Uniti e il Giappone hanno studiato acciai base con gradi VascoMA, VascoMatrix1 e MOD2 all'inizio degli anni '70. Recentemente, sono stati sviluppati DRM1, DRM2, DRM3, ecc. Generalmente utilizzato per stampi per lavorazione a freddo che richiedono maggiore tenacità e migliore stabilità anti-rinvenimento. La Cina ha anche sviluppato alcuni acciai di base, come il 65Nb (65Cr4W3Mo2VNb), il 65W8Cr4VTi, il 65Cr5Mo3W2VSiTi e altri acciai. Questo tipo di acciaio ha una buona resistenza e tenacità ed è ampiamente utilizzato nell'estrusione a freddo, nella punzonatura a freddo di lamiere spesse, nelle ruote per la rullatura di filetti, negli stampi per stampaggio, negli stampi per formatura a freddo, ecc., e può essere utilizzato come stampo per estrusione a caldo.
acciaio per stampi per metallurgia delle polveri
L'acciaio per stampi ad alta lega di tipo LEDB, prodotto con processi convenzionali, soprattutto per le sezioni di grandi dimensioni, presenta carburi eutettici grossolani e una distribuzione non uniforme, che riducono notevolmente la tenacità, la lavorabilità e l'isotropia dell'acciaio. Negli ultimi anni, le principali aziende straniere produttrici di acciai speciali per utensili e stampi si sono concentrate sullo sviluppo di una serie di acciai rapidi e ad alta lega ottenuti tramite metallurgia delle polveri, il che ha portato a un rapido sviluppo di questa tipologia di acciaio. Grazie al processo di metallurgia delle polveri, la polvere di acciaio atomizzata si raffredda rapidamente e i carburi che si formano sono fini e uniformi, migliorando significativamente la tenacità, la lavorabilità e l'isotropia del materiale per stampi. Grazie a questo speciale processo produttivo, i carburi risultano fini e uniformi, migliorando la lavorabilità e le prestazioni di rettifica, consentendo l'aggiunta di un maggiore contenuto di carbonio e vanadio all'acciaio e, di conseguenza, lo sviluppo di una nuova serie di acciai. Ad esempio, le serie DEX (DEX40, DEX60, DEX80, ecc.) della giapponese Datong, la serie HAP di Hitachi Metal, la serie FAX di Fujikoshi, la serie VANADIS di UDDEHOLM, la serie ASP della francese Erasteel e l'acciaio per utensili e stampi prodotto con la metallurgia delle polveri dell'azienda americana CRUCIBLE si stanno sviluppando rapidamente. La formazione di una serie di acciai per metallurgia delle polveri come CPMlV, CPM3V, CPMlOV, CPM15V, ecc., presenta una resistenza all'usura e una tenacità significativamente migliorate rispetto agli acciai per utensili e stampi prodotti con processi tradizionali.
Data di pubblicazione: 2 aprile 2024
