L'acciaio per utensili per la lavorazione a freddo viene utilizzato come calibro, acciaio, punzonatura e altri strumenti e stampaggio, forgiatura, laminazione, laminazione e altri stampi, taglio, piegatura, stampaggio, compressione e altre lavorazioni. In questi processi, gli stampi sopportano un'elevata pressione superficiale e un carico d'urto e la maggior parte degli stampi viene rottamata a causa di usura, incollaggio a caldo, caduta della carne, screpolature e altri motivi. Pertanto, l'acciaio per stampi per lavorazione a freddo richiede elevata resistenza, elevata resistenza all'usura, elevata resistenza alla fatica ed elevata tenacità.
1. Caratteristiche dell'acciaio per utensili per lavorazione a freddo
Abbinamento prestazionale dei principali acciai per utensili per lavorazione a freddo. La tabella 1 mostra la composizione chimica dei principali acciai per utensili per lavorazione a freddo. La caratteristica più importante dell'acciaio per utensili per lavorazione a freddo è la sua resistenza all'usura. Il metodo di base per migliorare la resistenza all'usura è aumentare la durezza dell'acciaio. L'acciaio per utensili per la lavorazione a freddo viene generalmente raffreddato e rinvenuto e utilizzato in uno stato di durezza di circa 60 HRC. L'aumento del contenuto di C dell'acciaio può aumentare la durezza. Inoltre, l'aggiunta di Cr, Mo, V, W e altri elementi generatori di carburo, in modo che l'acciaio contenga M7C3, M6C, MC e altri carburi duri (Tabella 2), può migliorare ulteriormente la resistenza all'usura dell'acciaio. Tuttavia, quando la quantità di carburo è elevata, la tenacità e la resistenza alla fatica dell'acciaio diminuiscono. Pertanto, è necessario scegliere l'acciaio per utensili per lavorazione a freddo appropriato in base all'utilizzo.
2. Acciaio per utensili al carbonio
L'acciaio con un contenuto di C pari a 0,55 ~ 1,50% e un po' di Si e Mn è un acciaio per utensili al carbonio. Ci sono 11 gradi di acciaio per utensili al carbonio in JIS. L'acciaio per utensili al carbonio viene raffreddato a 750 ~ 840 gradi e temperato a 150 ~ 200 gradi e la durezza può raggiungere 54 ~ 63 HRC. A causa dei pochi elementi leganti nell'acciaio per utensili al carbonio, la temprabilità è scarsa, quindi è necessario effettuare la tempra con raffreddamento ad acqua. E anche se l'acqua viene raffreddata, il centro del pezzo non può essere indurito, viene indurita solo la superficie e la durezza del centro è ancora bassa. Il grado di acciaio per utensili al carbonio JIS più comunemente utilizzato è SK105 (1,05C-0.2Si-0.25Mn). SK105 viene utilizzato per utensili da taglio, barre di acciaio, maschere e matrici.
3. Acciaio per utensili in lega
JIS classifica l'acciaio per utensili legato in quattro categorie: acciaio per utensili da taglio, acciaio per utensili resistente agli urti, acciaio per stampi per lavorazione a freddo, acciaio per stampi per lavorazione a caldo. Tra questi, ci sono 10 gradi di acciaio per stampi per lavorazione a freddo. Inoltre, esistono molti tipi di acciaio modificati basati sull'acciaio JIS. Quella che segue è una breve descrizione delle caratteristiche dei gradi rappresentativi di acciai legati per utensili.
3.1 Acciaio per utensili a bassa lega
Il contenuto di elementi di lega nell'acciaio per stampi per lavorazione a freddo è acciaio per utensili relativamente bassolegato e i gradi comunemente utilizzati sono SKS93 (1.05C-0.95Mn-0.4Cr) e SKS3 (0.95C{{10}}.05Mn-0.75Cr). Il contenuto di Mn di questi due gradi è di circa l'1%, SKS93 contiene 0,4Cr, SKS3 contiene 0,75Cr, che migliora la temprabilità dell'acciaio. Inoltre, SKS3 contiene anche lo 0,75% di W per migliorare la temprabilità e la tenacità. L'acciaio per utensili a bassa lega viene utilizzato per taglienti, calibri, matrici, ecc.
3.2 Acciaio per utensili per lavorazione a freddo ad alto contenuto di C e Cr
Il grado più famoso di acciaio per utensili per lavorazione a freddo ad alto contenuto di C e Cr è SKD11 (serie 1,5C-12Cr-1Mo). La più grande caratteristica di SKD11 è la sua buona resistenza all'usura. A causa dell'elevato contenuto di Cr, nella fase madre è presente un carburo di Cr grossolano (M7C3), che migliora la resistenza all'usura. La temprabilità di SKD11 è buona e anche la durezza a cuore può essere ottenuta mediante raffreddamento ad aria. La temperatura di spegnimento di SKD11 è di 1000 ~ 1040 gradi. Questa è la temperatura di raffreddamento comunemente utilizzata nei forni per trattamento termico sotto vuoto. L'acciaio per utensili per lavorazioni a freddo con una migliore resistenza all'usura rispetto a SKD11 è SKD1 (serie 2C-12Cr). Il contenuto di C e Cr di SKD1 è maggiore di quello di SKD11, quindi anche la quantità di carburi di Cr grossolani è maggiore, rendendo SKD1 un acciaio per utensili con elevata resistenza all'usura. A causa della grande quantità di carburi di cromo, la tenacità e la resistenza alla fatica non sono buone quanto quelle dell'SKD11. Poiché la temperatura di tempra di SKD1 è di 950 gradi, che è diversa dalla temperatura di tempra comunemente usata, e la temprabilità è scarsa, deve essere temprata con olio. Quindi SKD1 viene utilizzato raramente.
Sulla base di SKD11 sono stati sviluppati vari acciai migliorati per scopi diversi e sono stati ampiamente utilizzati.
