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Acciaio per utensili ad alta velocità

Panoramica

L'acciaio per utensili ad alta velocità (HSS) è un tipo di acciaio utensile altamente avanzato noto per la sua eccezionale durezza, resistenza all'usura e resistenza al calore. Originariamente sviluppato da F.W. Taylor e M. Bianco nel 1898, HSS ha rivoluzionato l'industria degli utensili da taglio fornendo materiali in grado di mantenere l'efficienza di taglio ad alte temperature. Questa proprietà unica, nota come durezza rossa, consente agli strumenti HSS di funzionare efficacemente a velocità significativamente più alte di quelle realizzate in acciaio al carbonio.

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Caratteristiche

L'acciaio per utensili ad alta velocità (HSS), noto anche come acciaio del vento, acciaio bianco o acciaio affilato, ha una capacità unica di indurirsi in aria, mantenendo nitidezza e alta durezza anche dopo l'estinzione. Questo acciaio è una intricata lega che comprende tungsteno, molibdeno, cromo, vanadio e cobalto, con un contenuto totale di lega che va dal 10% al 25%.

Una delle caratteristiche più notevoli di HSS è la sua capacità di conservare l'elevata durezza, con una durezza Rockwell (HRC) di oltre 60, anche in condizioni ad alta temperatura fino a 500 ° C. Questo attributo, noto come durezza rossa, è ciò che distingue gli HSS dagli acciai per utensili in carbonio, che perdono notevolmente la durezza quando le temperature superano i 200 ° C, rendendoli inefficaci a circa 500 ° C. A differenza degli acciai per utensili in carbonio, HSS mantiene la sua capacità di taglio ad alte temperature, rendendolo ideale per gli utensili da taglio.

L'HSS subisce principalmente test metallografici e di durezza piuttosto che test di resistenza alla trazione. HSS a base di molibdeno trattato correttamente e HSS ottengono una durezza rockwell di 63 o più, mentre gli HS a base di cobalto possono superare i 65. L'acciaio non deve presentare difetti visibili come cavità di restringimento o scaglie, con porosità centrale in genere al di sotto del grado 1.

Gli esami metallografici si concentrano su tre aspetti chiave:

Decarburizzazione: HSS dovrebbe mostrare una decarburizzazione minima e la microstruttura deve essere libera da ledeburiti eutettici simili a pesci.
Non uniformità del carburo: questo è fondamentale per la qualità e il livello accettabile varia a seconda dell'uso previsto dell'acciaio, che richiede in genere un'uniformità al di sotto del grado 3.
Durezza rossa: si riferisce alla capacità dello strumento di resistere all'ammorbidimento a temperature elevate. Un test pratico prevede il riscaldamento dell'acciaio a 580–650 ° C, che si tiene per un'ora e ripetendo questo ciclo quattro volte prima di misurare la durezza.

Per prestazioni ottimali, l'HSS è spento a temperature vicino al suo punto di fusione, come 1210-1240 ° C per HSS a base di tungsteno e 1180-1210 ° C per HSS ad alto molibdeno. POST-CHINCHING, subisce un temperatura tre volte a 540-560 ° C. Il miglioramento della temperatura di tempra può migliorare ulteriormente la durezza rossa.

I trattamenti superficiali come la co-carburizzazione di cianidri, nitriding e zen-nitrogeno a bassa temperatura possono estendere significativamente la durata della durata degli utensili da taglio HSS. Questi processi migliorano la durezza superficiale e la resistenza all'usura, garantendo che gli strumenti mantengano l'efficienza di taglio rispetto all'uso esteso.

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Processo di produzione

La produzione di HSS comporta processi complessi per garantire proprietà ottimali:

Scioglimento e casting: In genere prodotto utilizzando forni elettrici per garantire purezza e omogeneità.

Powder Metallurgy (PM HSS): Introdotto negli anni '60, il PM HSS riduce al minimo la segregazione del carburo, con conseguenti proprietà più uniformi e riduzione del rischio di distorsione del trattamento termico.

Trattamento termico: Un passo critico che coinvolge i cicli di preriscaldamento, austenitizzazione, spegnimento e temperatura multipla per ottenere la durezza e la tenacità desiderate.

Applicazioni

HSS è utilizzato in varie applicazioni impegnative, tra cui:

Utensili da taglio: Trapani, fresate, alesatori, rubinetti e bocces, dove sono essenziali alte velocità di taglio e precisione.

Strumenti di formazione fredda e calda: Muore e pugni utilizzati nei processi di forgiatura, timbratura e estrusione.

Cuscinetti ad alta temperatura: Componenti esposti ad alte temperature operative e richiedono un'elevata resistenza all'usura.

Industrie automobilistiche e aerospaziali: Componenti che richiedono prestazioni affidabili in condizioni estreme. Le esercitazioni HSS e i mulini finali migliorano significativamente l'efficienza della produzione mantenendo nitidezza e precisione per periodi più lunghi rispetto agli acciai per utensili tradizionali. L'uso di HSS nelle pale della turbina e altri componenti ad alto stress garantisce affidabilità e prestazioni in ambienti difficili.

Dimensioni comuni

Barre rotonde

Intervallo di diametro: da 10 mm a 500 mm
Intervallo di lunghezza: da 3000 mm a 6000 mm

2. Barre piane

Gamma di spessore: da 5 mm a 200 mm
Intervallo di larghezza: da 20 mm a 1000 mm
Intervallo di lunghezza: da 2000mm a 6000 mm

3. Barre quadrate

Gamma laterale: da 10 mm a 300 mm
Intervallo di lunghezza: da 3000 mm a 6000 mm

4. Piatti

Gamma di spessore: da 10 mm a 400 mm
Intervallo di larghezza: da 1000 mm a 2000 mm
Intervallo di lunghezza: da 2000mm a 6000 mm

5. Fogli

Gamma di spessore: da 1 mm a 6 mm
Intervallo di larghezza: da 500 mm a 1500 mm
Intervallo di lunghezza: da 1000 mm a 3000 mm

Composizione chimica

Acciaio ad alta velocità per uso generale
NO.	Grado	Composizione chimica (frazione di massa) / %
NO.	Grado	C	W	Mo	Cr	V	Si	Mn	S	P	RE
1	W18CR4V	0.70 ~0.80	17.5 ~19.0	≤0.3	3.80 ~4.40	1.00 ~1.40	0.20 ~0.40	0.10 ~0.40	≤0,03	≤0,03
2	W9MO3CR4V	0.77 ~0.87	8.50 ~9.50	2.70 ~3.30	3.80 ~4.40	1.30 ~1.70	0.20 ~0.40	0.20 ~0.40	≤0,03	≤0,03
3	W6MO5CR4V2	0.80 ~0.90	5.50 ~6.75	4.50 ~5.50	3.80 ~4.40	1.75 ~2.20	0.20 ~0.45	0.15 ~0.40	≤0,03	≤0,03
4	CW6MO5CR4V2	0.95 ~1.05	5.50 ~6.75	4.50 ~5.50	3.80 ~4.40	1.75 ~2.20	0.20 ~0.45	0.15 ~0.40	≤0,03	≤0,03
5	W2MO9CR4V2	0.97 ~1.05	1.40 ~2.10	8.20 ~9.20	3.50 ~4.00	1.75 ~2.25	0.20 ~0.55	0.15 ~0.40	≤0,03	≤0,03
6	9w18cr4v	0.90 ~1.00	17.5 ~19.0	≤0.3	3.80 ~4.40	1.00 ~1.40	≤0.4	≤0.4	≤0,03	≤0,03
7	W14Cr4vmnre	0.80 ~0.90	13.2 ~15.0	≤0.3	3.50 ~4.00	1.40 ~1.70	≤0,5	0.35 ~0.55	≤0,03	≤0,03	0.07
8	W12Cr4v4mo	1.20 ~1.40	11.5 ~13.0	0.90 ~1.20	3.80 ~4.40	3.80 ~4.40	≤0,40	≤0,40	≤0,03	≤0,03

High Produttività HighiSpeed Steel
NO.	Grado	Composizione chimica (frazione di massa) / %
NO.	Grado	C	W	Mo	Cr	V	Co	Si	Mn	S	P
1	W6MO5CR4V3	1.00~1.10	5.00~6.75	4.75~6.75	3.75~4.50	2.25~2.75		0.20~0.45	0.15~0.40	≤0,03	≤0,03
2	CW6MO5CR4V3	1.15~1.25	5.00~6.75	4.75~6.75	3.75~4.50	2.75~3.25		0.20~0.45	0.15~0.40	≤0,03	≤0,03
3	W6MO5CR4V2CO5	0.80 ~0.90	5.50 ~6.50	4.50 ~5.50	3.75 ~4.50	1.75 ~2.25	4.50 ~5.50	0.20 ~0.45	0.15 ~0.40	≤0,03	≤0,03
4	W18CR4VCO5	0.70 ~0.80	17.5 ~19.0	0.40 ~1.00	3.75 ~4.50	0.80 ~1.20	4.25 ~5.75	0.20 ~0.40	0.10 ~0.40	≤0,03	≤0,03
5	8w18cr4v2co8	0.75 ~0.65	17.5 ~19.0	0.50 ~1.25	3.75 ~5.00	1.80 ~2.40	7.00 ~9.50	0.20 ~0.40	0.20 ~0.40	≤0,03	≤0,03
6	W12CR4V5CO5	1.50 ~1.60	11.75 ~13.00	≤1,00	3.75 ~5.00	4.50 ~5.25	4.75 ~5.25	0.15 ~0.40	0.15 ~0.40	≤0,03	≤0,03

Acciaio ad alta velocità ad alta produttività in acciaio ad alta velocità
NO.	Grado	Composizione chimica (frazione di massa) / %
NO.	Grado	C	W	Mo	Cr	V	Si	Mn	S	P	Altri
1	W6MO5CR4v2al	1.05~1.20	5.50~6.75	4.50~5.50	8.80~4.40	1.75~2.20	0.20~0.60	0.15~0.40	≤0,03	≤0,03	Al: 0,80 ~ 1,20
2	W2MO9CR4VCO8	1.05~1.15	1.15~1.85	9.00~10.00	3.50~4.25	0.95~1.35	0.15~0.65	0.15~0.40	≤0,03	≤0,03	CO: 7,75 ~ 8,75
3	W7MO4CR4V2CO5	1.05 ~1.15	6.25 ~7.00	3.25 ~4.25	8.75 ~4.50	1.75 ~2.25	0.15~0.50	0.20 ~0.60	≤0,03	≤0,03	CO: 4.75 ~5.75
4	W10MO4CR4v3al	1.30 ~1.45	9.00 ~10.50	3.50 ~4.50	3.80 ~4.50	2.70 ~3.20	≤0,50	≤0,50	≤0,03	≤0,03	Al: 0.70 ~1.20
5	W6MO5CR4V5SI	1.55~1.65	5.50~6.50	5.00~6.00	8.80~4.40	4.20~5.20	1.00~1.40	≤0,40	≤0,03	≤0,03	NB: 0,2 ~ 0,5 Al: 0,3 ~ 0,7
6	W12MO3CR4V3CO5SI	1.20 ~1.30	11.50 ~13.50	2.80 ~3.40	3.80 ~4.40	2.80 ~3.40	0.80 ~1.20	≤0,40	≤0,03	≤0,03	CO: 4.70 ~5.10

Tabella di confronto dei voti in acciaio per paese

Acciaio ad alta velocità
NO.	GB	ISO	ASTM / AISI	DIN	JIS
1	W18CR4V	HS 18-0-1	T1	S18-0-1 (1.3355)	SKH2
2	W9MO3CR4V		T9	S9-1-2 (1.3247)	SKH53
3	W6MO5CR4V2	HS 6-5-2	M2	S6-5-2 (1.3343)	SKH51
4	CW6MO5CR4V2			S6-5-2C (1.3343）	SKH51C
5	W2MO9CR4V2		M42	S2-9-1-8 (1.3207)	SKH59
6	9w18cr4v		T15	1.3202	SKH57
7	W14Cr4vmnre
8	W12Cr4v4mo	HS 12-1-4-5	M35	S12-1-4-5 (1.3202)	SKH55
9	W6MO5CR4V3		M3	1.3344/1.3348	SKH58
10	CW6MO5CR4V3		M3	1.3348	SKH58
11	W6MO5CR4V2CO5	HS 6-5-2-5	M35	S6-5-2-5 (1.3243)	SKH55
12	W18CR4VCO5	HS 18-1-1-5	T5	1.3351	SKH3
13	8w18cr4v2co8		T8	1.3207
14	W12CR4V5CO5	HS 12-1-4-5	M35	S12-1-4-5 (1.3202)	SKH55
15	W6MO5CR4v2al		M42	1.3247	SKH59
16	W2MO9CR4VCO8		M42	S2-9-1-8 (1.3207)	SKH59
17	W7MO4CR4V2CO5	HS 7-1-2-5	M7	1.3348	SKH58
18	W10MO4CR4v3al		M42	1.3247	SKH59
19	W6MO5CR4V5SI
20	W12MO3CR4V3CO5SI