Acero para herramientas 9SiCr

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El acero para herramientas 9SiCr es de baja aleación, y sus características principales residen en el silicio (Si) y el cromo (Cr), que son los principales elementos de aleación. La composición química típica, en porcentaje de peso (wt%), generalmente se encuentra dentro de estos rangos, aunque se observarán ligeras variaciones entre las diferentes normas. Los equivalentes del acero 9SiCr son DIN 1.2109 / 90SiCr5 en la norma alemana y AISI L3 en el estándar americano.

1. Composición química (GB/T 1299—2000) del acero 9SiCr

CSiMnCrPAGS
0.85 – 0.951.20 – 1.600.30 – 0.600.95 – 1.25≤0.030≤0.030

2. Propiedades físicas del acero 9SiCr

2.1 Temperaturas de punto crítico

Punto críticoAc₁AcₑₘAr₁Sra.
Temperatura (valor aproximado) / °C770870730160

2.2 Otras propiedades físicas

Densidad / (g/cm³)Coercitividad / (A/m)Inducción magnética de saturación / T
7.80795.81.78 – 1.82

3. Proceso de forjado del acero 9SiCr

Especificación del proceso de forjado

ArtículoTemperatura de calentamiento / °CTemperatura inicial de forja / °CTemperatura final de forja / °CRefrigeración
Lingote de acero1150 – 12001100 – 1150880 – 800Enfriamiento lento (en arena o en pozo)
Palanquilla de acero1100 – 11501050 – 1100850 – 800Enfriamiento lento (en arena o en pozo)
9SiCr
Acero para herramientas 9SiCr

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4. Tratamiento térmico del acero 9SiCr

4.1 Precalentamiento

Plan preliminar de tratamiento térmicoParámetros del proceso
Recocido posterior a la forjaTemperatura de calentamiento: 790-810 °C, mantenida durante 1-2 h; enfriamiento del horno por debajo de 550 °C y posterior enfriamiento al aire. Dureza tras el recocido: 197-241 HBW.
Recocido isotérmico posterior a la forjaTemperatura de calentamiento: 790-810 °C, mantenida de 1 a 2 h; temperatura isotérmica: 700-720 °C, enfriamiento en horno por debajo de 550 °C y posterior enfriamiento al aire. Dureza: 197-241 HBW.
Revenido a alta temperaturaTemperatura de calentamiento: 600-700 °C, mantener de 2 a 4 h; enfriar en horno o con aire. Dureza: 197-241 HBW. Se utiliza para eliminar el endurecimiento por deformación en frío.
NormalizaciónTemperatura de calentamiento: 900-920 °C, refrigeración por aire. Dureza: 321-415 HBW. Se utiliza para refinar el grano del acero sobrecalentado y eliminar los carburos de la red.
Temple y revenidoTemperatura de calentamiento: 880-900 °C, temperatura de revenido: 680-700 °C, mantenimiento de 2 a 4 h; enfriamiento en horno o aire. Dureza: 197-241 HBW.

Dureza y microestructura antes y después del recocido

Diámetro de sangría/mmComposición de fases (fracción de masa, %)Microestructura
Antes del recocidoDespués del recocidoFerritoCarburoForma de carburoAntes del recocidoDespués del recocido
Diámetro de sangría/mmTrabajo de alta calidadDiámetro de sangría / mmTrabajo de alta calidad
3.0 – 3.4415 – 3213.9 – 4.3241 – 19787.3 – 85.812.7 – 14.2Fe₃CTroostita + SorbitaEsferoidita

4.2 Enfriamiento

PlanTemperatura de enfriamiento / °CRefrigeraciónDureza HRC
refrigeranteTemperatura del refrigerante / °CDuraciónDejar enfriar a temperatura ambiente
I860 – 880Aceite20 – 40A la temperatura del aceiteAire62 – 65
II860 – 880Aceite80 – 140Hasta 150 – 200°CAire62 – 65
III860 – 880Sal de nitrato fundido o álcali150 – 2003 – 5 minutosAire61 – 63
IV860 – 880Sal de nitrato fundido o álcali150 – 20030 – 60 minutosAire59 – 62

Nota: Para piezas con formas complejas y pequeños requisitos de deformación, utilice los planes III y IV.

4.3 Especificación del tratamiento de frío

Plan de extinciónTemperatura de enfriamiento / °CPropósitoAumento de la dureza HRC
I – III-70Herramientas de alta precisión, estabilización dimensional de moldes.0 – 1

Nota: El tratamiento en frío debe realizarse dentro de 1 hora después del enfriamiento.

5. Templado

5.1 Especificaciones del proceso de templado

PlanFinalidad del templadoTemperatura de calentamiento / °CMedio de calentamientoDureza HRC
IAlivio de tensiones, estabilización de la microestructura.140 – 160Aceite, salitre, álcali62 – 65
160 – 18061 – 63
180 – 20060 – 62
200 – 22058 – 62
IIAlivio del estrés, reducción de la dureza.Por requisito de durezaSalitre, álcali, horno de aireSegún el requisito de dureza

Notas:

  1. Para piezas de trabajo de alta precisión (1-2 μm), se debe realizar un revenido (envejecimiento) después del rectificado basto.
  2. En caso de revenido a temperaturas superiores a 250°C se puede garantizar la estabilidad dimensional de la pieza sin necesidad de tratamiento en frío.

5.2 Relación entre la temperatura de revenido y la dureza

Temperatura de revenido/°C100150200250300350400450500600
Dureza HRC64636260595855514740

Nota: Temple en aceite a 870°C, revenido durante 2h.

6. Propiedades mecánicas

El acero 9SiCr contiene elementos de Si y Cr, lo que le confiere alta templabilidad, dureza de temple y alta resistencia al revenido. Esto mejora la resistencia al desgaste y a la deformación plástica. Al revenerarse a 300-400 °C, la dureza se puede mantener en torno a 60 HRC, presentando buena resistencia al desgaste y tenacidad. Sin embargo, este acero es propenso a la descarburación, por lo que se deben tomar medidas para prevenir la descarburación oxidativa durante el calentamiento de temple.

Propiedades mecánicas del acero 9SiCr a diferentes temperaturas

TemperaturaTensiónCompresiónTorsiónResistencia al impactoDureza
(°C)RelLRmA (%)Z (%)Resistencia a la compresión (MPa)T (N·m)φ (°)yo (%)aKV
/ (J/ cm
2
）		Trabajo de alta calidad
2045680526.254.236101554357.740243
20033072221.947.726601413966.990218
4003356353263.418301443326.6100213
60017620751.576.8190064199032.990172
700851005877.227227039.515053
7507310259.368.422337044.6
800678770.662.526512330057.436029.3
85046675148.323032033.6
900425239.730.226511.5225039.228022.7
100024302226.77.593516.322219
1100152041.5534139024.21587.4
1200611871001064.2
125079.756.510077
13006746.587

7. Aplicaciones

El acero 9SiCr es un acero para herramientas de baja aleación. Presenta alta templabilidad y resistencia al revenido, y es apto para el revenido martemperado o austemperado. Se utiliza comúnmente para fabricar herramientas de corte de alta velocidad con altos requisitos de resistencia al desgaste y matrices de trabajo en frío con formas complejas, bajos requisitos de deformación y alta resistencia al desgaste, como:

  • Troqueles de acuñación
  • Escariadores manuales
  • Cuchillas de corte
  • Placas de laminado de roscas
  • Rodillos de laminación en frío
  • Rodillos alisadores
  • Peines de laminado de roscas
  • Troqueles de dibujo
  • Matrices de estampación
  • Matrices de encabezado en frío

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