Materiais de aço para ferramentas de trabalho a frio JIS

Aços para ferramentas para trabalho a frio são as principais matérias-primas para ferramentas como bitola, aço para brocas e puncionadeira, bem como matrizes como estamparia, forjamento, laminação e laminação. No corte, dobra, estampagem, compressão e outros processos, o molde é submetido a alta pressão superficial e carga de impacto, a maior parte do molde devido ao desgaste, dobra a quente, rachaduras e outros motivos descartados. Aços para ferramentas para trabalho a frio geralmente precisam ser temperados e revenidos e usados ​​sob a condição de dureza de cerca de 60HRC. Portanto, alta resistência, alta resistência ao desgaste, alta resistência à fadiga e alta tenacidade são necessárias.

A resistência ao desgaste é a característica mais importante dos aços para ferramentas para trabalho a frio. O método básico para melhorar a resistência ao desgaste é aumentar a dureza do aço. Aumentar o teor de C no aço pode melhorar a dureza. Além disso, a adição de Cr, Mo, V, W e outros elementos pode fazer com que o aço contenha M7C3, M6C, MC e outros carbonetos duros, o que pode melhorar ainda mais a resistência ao desgaste do aço. No entanto, a tenacidade e a resistência à fadiga do aço diminuem com uma quantidade excessiva de carboneto. Portanto, os aços adequados para ferramentas de trabalho a frio devem ser selecionados de acordo com seus usos.

 

O padrão JIS inclui principalmente aços para ferramentas de carbono e ligas de ferramentas de aço, dos quais 11 são aços para ferramentas de carbono e 10 são aços para ferramentas de liga. O teor de C do aço carbono para ferramentas é de 0.55% ~ 1.50% e contém um pouco de Si e Mn. Após têmpera a 750 ~ 840 ℃ e revenido a 150 ~ 200 ℃, sua dureza pode chegar a 54 ~ 63HRC. Como existem poucos elementos de liga no aço carbono para ferramentas e baixa temperabilidade, é necessário realizar a têmpera por resfriamento de água, mas apenas a superfície é endurecida enquanto a dureza central ainda é baixa. A classe mais comumente usada é SK105 (1.05C-0.2Si-0.25Mn), que pode ser usada como ferramentas de corte, aço para brocas, gabarito e matriz de punção. A JIS classifica aços de liga para ferramentas como aços para ferramentas de corte, aços para ferramentas resistentes ao impacto, aços para matriz para trabalho a frio, aços para matriz para trabalho a quente e muitos tipos de aços aprimorados. A seguir está uma breve descrição das características das classes representativas de aços-ferramenta de liga.

 

Aços ferramenta de baixa liga

Aços ferramenta de baixa liga contêm pequenas quantidades de elementos de liga em trabalho a frio morrer aços. Os graus comumente usados ​​são SKS93 (1.05C-0.95Mn-0.4Cr) e SKS3 (0.95C-1.05Mn-0.75Cr). O aço SKS3 também contém 0.75% W, o que melhorou a temperabilidade e a tenacidade. Ele pode ser usado para fazer arestas de corte, medidores, matrizes de puncionamento, etc.

 

Aço para ferramentas de trabalho a frio de alto C-Cr

O material típico é SKD11 (série 1.5C-12CR-1MO). O alto teor de Cr produz o carboneto de Cr grosso (M7C3) na fase original, o que melhora sua resistência ao desgaste. SKD11 tem boa temperabilidade e uma dureza de núcleo uniforme pode ser obtida por resfriamento a ar. A temperatura de têmpera é de 1000 ~ 1040 ℃, que é comumente usada em fornos de tratamento térmico a vácuo.

O aço para ferramentas para trabalho a frio com melhor resistência ao desgaste que o SKD11 é o SKD1 (série 2C-12Cr), que tem mais teor de C e Cr, tornando o aço para ferramentas SKD1 com alta resistência ao desgaste. No entanto, a grande quantidade de carboneto de Cr o torna menos tenacidade e resistência à fadiga do que o SKD11. Como a temperatura de têmpera do SKD1 é 950 ℃, que é diferente da temperatura de têmpera comumente usada e tem baixa temperabilidade, ele deve ser temperado com óleo, então o SKD1 não é comumente usado. Uma variedade de aços aperfeiçoados foram desenvolvidos com base no SKD11 para diferentes fins e amplamente utilizados.

 

5% Cr de aços para ferramentas de trabalho a frio

A classe típica de aços para ferramentas de trabalho a frio JIS 5% Cr é SKD12 (série 1C-5Cr-1Mo) .SKD12 tem excelente tenacidade, menor teor de C e Cr do que SKD11, mas resistência ao desgaste ligeiramente pobre. A vantagem do SKD12 é que a anisotropia de deformação do tamanho do tratamento térmico é pequena. A temperatura de têmpera do SKD12 é 970 ℃, a dureza de têmpera é 60HRC em baixa temperatura e a dureza de têmpera é menor que 58HRC em alta temperatura. Eles são diferentes dos aços para ferramentas gerais, portanto, raramente são usados.

 

8% Cr de aço para ferramentas de trabalho a frio

Embora o aço 8% Cr não esteja incluído no padrão JIS, ele é amplamente utilizado. O conteúdo do elemento de aço ajustado com base no SKD11 e a composição principal é 1C-8Cr-2Mo. Aços para moldes freqüentemente trincam por causa do EDM e da tensão residual de têmpera e tenacidade insuficiente. O revenido de alta temperatura pode efetivamente eliminar a tensão residual, mas SKD11 após o revenido de alta temperatura não pode obter a dureza e tenacidade necessárias.

Portanto, reduzindo C e Cr e aumentando Mo com base em SKD11 para formar aço de 8% Cr, fazer aço por revenido de alta temperatura também pode obter 62HRC de alta dureza. 8% Cr não é tão bom quanto SKD11 em resistência ao desgaste e capacidade de corte. No entanto, devido ao seu excelente desempenho abrangente, ainda é amplamente utilizado. É a classe padrão de aço para ferramentas para trabalho a frio com SKD11.

 

Aço para molde de estampagem de matriz

O aço para molde de estampagem de matriz é equivalente ao aço de matriz que elimina os carbonetos grosseiros SKD11. Ainda não foi incluído no padrão JIS, mas foi desenvolvido e amplamente utilizado por muitas empresas. Com base em 8% de Cr, C e Cr são ainda mais reduzidos, de modo que quase não há carboneto grosso no aço, de modo que a tenacidade e a resistência à fadiga do aço são muito melhores do que a do aço com 8% de Cr. A usinabilidade e a anisotropia da deformação dimensional do tratamento térmico também são aprimoradas. O aço do molde de estampagem de matriz reduz o tempo de fabricação do molde acabado.

 

Aço temperado de superfície de chama

Os aços ferramenta são geralmente usados ​​após têmpera e revenimento convencionais. Superfície de chama de aço temperado é simplificado de têmpera e tratamento de têmpera de aço, o componente principal é 0.7C-1Si-1Mn-1Cr, são os requisitos de dureza do molde processado de peças de aquecimento com bico de soldagem ou bico de fusível e, em seguida, resfriamento, para obter dureza acima 60HRC. O aço temperado com superfície a fogo é caracterizado por uma ampla faixa de temperatura de têmpera e tem uma certa temperabilidade, tenacidade e soldabilidade. Não está incluído no padrão JIS, mas porque o preço é mais barato do que o aço de matrizes de estampagem e menos horas de tratamento térmico, tempo de entrega curto, o gás tem sido amplamente utilizado para corte de matrizes em fabricantes de automóveis.