L'acciaio per stampi per lavorazione a freddo viene utilizzato principalmente per stampaggio, tranciatura, formatura, piegatura, estrusione a freddo, trafilatura 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 generico e tipo speciale. Ad esempio, l'acciaio per stampi per lavorazione a freddo per uso generico negli Stati Uniti comprende solitamente quattro gradi di acciaio: 01, A2, D2 e D3. Il confronto dei gradi di acciaio dell'acciaio legato per stampi per lavorazione a freddo per uso generico nei vari paesi è mostrato nella Tabella 4. Secondo lo standard giapponese JIS, i principali tipi di acciaio per stampi per lavorazione a freddo utilizzabili sono la serie SK, che include l'acciaio al carbonio per utensili della serie SK, gli 8 acciai legati per utensili della serie SKD e i 9 acciai rapidi della serie SKHMO, per un totale di 24 gradi di acciaio. Lo standard cinese GB/T1299-2000 per acciai legati per utensili comprende un totale di 11 tipi di acciaio, formando una serie relativamente completa. Con i cambiamenti nella tecnologia di lavorazione, nei materiali lavorati e nella domanda di stampi, la serie base originale non è più in grado di soddisfare le esigenze. Le acciaierie giapponesi e i principali produttori europei di acciaio per utensili e stampi hanno sviluppato acciai speciali per stampi a freddo, e hanno gradualmente formato le rispettive serie di acciai per stampi a freddo. Lo sviluppo di questi acciai per stampi a freddo è anche la direzione di sviluppo degli acciai per stampi a freddo.
Acciaio per stampi a freddo a bassa lega temprato in aria
Con lo sviluppo della tecnologia di trattamento termico, in particolare l'ampia applicazione della tempra sotto vuoto nell'industria degli stampi, al fine di ridurre la deformazione da tempra, sono stati sviluppati in Cina e all'estero alcuni acciai per microdeformazione bassolegati temprati in aria. Questo tipo di acciaio richiede una buona temprabilità e un trattamento termico adeguato. Presenta una deformazione ridotta, buona resistenza e tenacità e una certa resistenza all'usura. Sebbene gli acciai standard per stampi per lavorazione a freddo altolegati (come D2, A2) abbiano una buona temprabilità, presentano un alto contenuto di elementi legati e sono costosi. Pertanto, in Cina e all'estero sono stati sviluppati alcuni acciai per microdeformazione bassolegati. Questo tipo di acciaio contiene generalmente elementi legati di Cr e Mn per migliorarne la temprabilità. Il contenuto totale di elementi legati è generalmente <5%. È adatto alla produzione di componenti di precisione in piccoli lotti di produzione. Stampi complessi. Tra i gradi di acciaio più rappresentativi figurano 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 stampaggio a freddo soggetti a scheggiature e fratture. Elevata durata utile.
Acciaio per stampi temprato a fiamma
Per abbreviare il ciclo di produzione dello stampo, semplificare il processo di trattamento termico, risparmiare energia e ridurre i costi di produzione dello stampo. Il Giappone ha sviluppato alcuni acciai speciali per stampi da lavorazione a freddo, adatti ai requisiti di tempra a fiamma. Tra i più tipici figurano l'SX105V (7CrSiMnMoV) di Aichi Steel, l'SX4 (Cr8), l'HMD5 e l'HMD1 di Hitachi Metal, il 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 utilizzando una pistola a spruzzo ossiacetilenica o altri riscaldatori dopo la lavorazione dello stampo, il successivo raffreddamento ad aria e la tempra. Generalmente, può essere utilizzato direttamente dopo la tempra. Grazie alla sua semplicità di processo, è ampiamente utilizzato in Giappone. Il tipo di acciaio rappresentativo di questo tipo di acciaio è il 7CrSiMnMoV, che presenta una buona temprabilità. Temprando l'acciaio φ80mm in olio, la durezza a una distanza di 30 mm dalla superficie può raggiungere i 60 HRC. La differenza di durezza tra il nucleo e la superficie è di 3 HRC. Temprando alla 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 temprato di oltre 1,5 mm.
Acciaio per stampi per lavorazione a freddo ad alta tenacità e alta resistenza all'usura
Al fine di migliorare la tenacità dell'acciaio per stampi a freddo e ridurne la resistenza all'usura, alcune importanti aziende produttrici di acciaio per stampi straniere 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 Cr. Con l'aggiunta di Mo, V, Si e altri elementi di lega, i suoi carburi sono fini, distribuiti uniformemente e la sua tenacità è molto superiore a quella dell'acciaio di tipo Cr12, mentre la sua resistenza all'usura è simile. La loro durezza, resistenza a flessione, resistenza a fatica e tenacità alla frattura sono elevate e anche la loro stabilità anti-rinvenimento è superiore a quella dell'acciaio per stampi di tipo Crl2. Sono adatti per punzoni ad alta velocità e punzoni multistazione. I tipi di acciaio rappresentativi di questo tipo di acciaio sono il DC53 giapponese a basso contenuto di V e il CRU-WEAR ad alto contenuto di V. Il DC53 viene temprato a 1020-1040 °C e la sua durezza può raggiungere 62-63 HRC dopo raffreddamento ad aria. Può essere rinvenuto a bassa temperatura (180-200 °C) e ad alta temperatura (500-550 °C), la sua tenacità può essere 1 volta superiore a quella del D2 e la sua resistenza alla fatica è superiore del 20% rispetto a quella del D2; dopo forgiatura e laminazione CRU-WEAR, viene ricotto e austenitizzato a 850-870 °C. Meno di 30°C/ora, raffreddato a 650°C e rilasciato, la durezza può raggiungere 225-255HB, la temperatura di tempra può essere selezionata nell'intervallo 1020~1120°C, la durezza può raggiungere 63HRC, rinvenuto a 480~570°C in base alle condizioni d'uso, con evidenti effetti secondari. L'effetto di tempra, la resistenza all'usura e la tenacità sono migliori di D2.
Acciaio di base (acciaio rapido)
L'acciaio rapido è stato ampiamente utilizzato all'estero per la produzione di stampi per lavorazione a freddo ad alte prestazioni e lunga durata grazie alla sua eccellente resistenza all'usura e alla durezza superficiale, come l'acciaio rapido giapponese SKH51 (W6Mo5Cr4V2), standard per la lavorazione a freddo. 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 viene sviluppato a partire dall'acciaio rapido e la sua composizione chimica è equivalente a quella 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. Stati Uniti e Giappone hanno studiato acciai di 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 lavorazioni a freddo che richiedono maggiore tenacità e una migliore resistenza al 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 presenta buona resistenza e tenacità ed è ampiamente utilizzato nell'estrusione a freddo, nella punzonatura a freddo di lamiere spesse, nelle rotelle filettatrici, negli stampi per impressione, negli stampi per stampaggio a freddo, ecc. e può essere utilizzato anche come stampi per estrusione a caldo.
Acciaio per stampi per metallurgia delle polveri
L'acciaio per stampi altolegato di tipo LEDB prodotto con processi convenzionali, in particolare per materiali di grandi dimensioni, presenta carburi eutettici grossolani e una distribuzione non uniforme, che ne riduce notevolmente la tenacità, la rettificabilità e l'isotropia. 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 acciai altolegati per stampi ottenuti tramite metallurgia delle polveri, il che ha portato a un rapido sviluppo di questo tipo di acciaio. Utilizzando il processo di metallurgia delle polveri, la polvere di acciaio atomizzata si raffredda rapidamente e i carburi formati sono fini e uniformi, il che migliora significativamente la tenacità, la rettificabilità e l'isotropia del materiale dello stampo. Grazie a questo speciale processo di produzione, i carburi sono fini e uniformi e la lavorabilità e le prestazioni di rettifica sono migliorate, consentendo di aggiungere all'acciaio un maggiore contenuto di carbonio e vanadio, sviluppando così una serie di nuovi tipi di acciaio. Ad esempio, la serie DEX della giapponese Datong (DEX40, DEX60, DEX80, ecc.), 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 per metallurgia delle polveri dell'azienda americana CRUCIBLE si stanno sviluppando rapidamente. Con la produzione di una serie di acciai per metallurgia delle polveri come CPMlV, CPM3V, CPMlOV, CPM15V, ecc., la loro resistenza all'usura e tenacità risultano significativamente migliorate rispetto agli acciai per utensili e stampi prodotti con processi tradizionali.
Data di pubblicazione: 02-04-2024