Proprietățile oțelului pentru scule 5CrNiMo

Oțelul de scule 5CrNiMo este un oțel de scule fiabil, slab aliat, utilizat pe scară largă pentru aplicații de lucru la cald, în special în matrițele de forjare. La Aobo Steel, cu experiența noastră vastă în forjarea oțelului pentru scule, înțelegem proprietățile și cerințele de procesare necesare pentru a obține performanțe optime din acest grad.

1. 5CrNiMo oțel pentru scule Compoziție chimică

Intervalul tipic de compoziție chimică pentru oțelul 5CrNiMo este:

• Carbon (C): 0.50% – 0.60%
• Siliciu (Si): ≤ 0,40%
• Mangan (Mn): 0.50% – 0.80%
• Crom (Cr): 0.50% – 0.80%
• Nichel (Ni): 1.40% – 1.80%
• Molibden (Mo): 0.15% – 0.30%

Această combinație de elemente de aliere oferă un echilibru bun de proprietăți esențiale pentru aplicațiile solicitante de scule.

2. Proprietăți oțel pentru scule 5CrNiMo

2.1 Proprietăți mecanice

• Echilibru: 5CrNiMo oferă o combinație solidă de rezistență, tenacitate și rezistență la uzură, făcându-l versatil atât pentru aplicații de lucru la cald, cât și la rece.
• Plasticitate și tenacitate: Oțelul prezintă o bună ductilitate și rezistență la impact.
• Performanța temperaturii: Mentine proprietati mecanice relativ stabile la temperatura camerei si pana la 500-600°C.
• Duritate: Duritatea realizabilă depinde direct de parametrii de călire și revenire utilizați. Călirea de la 850 °C la 1000 °C, urmată de o revenire adecvată, produce de obicei valori de duritate variind de la 30s HRC scăzut până la 50s HRC scăzut. Temperaturile mai ridicate de călire cresc în general duritatea pe măsură ce este călită, în timp ce temperaturile mai ridicate de călire reduc duritatea, dar îmbunătățesc duritatea.
• Rezistența la impact: Tratamentul termic are o influență semnificativă asupra rezistenței la impact. În timp ce temperaturile mai mari de stingere ar putea să o scadă inițial, revenirea corectă îmbunătățește această proprietate. Microstructura dorită de martensită a plăcii, obținută după călire, contribuie la o mai bună duritate.

2.2 Proprietăți fizice

• Expansiune termică: Coeficientul de dilatare liniară crește cu temperatura, din jur 12.55×10−6°C−1 (100-250°C) până la 15.0×10−6°C−1 (600-700°C). Acest lucru este important pentru aplicațiile care implică schimbări de temperatură.
• Modulul elastic: Scade pe masura ce temperatura creste, de la cca. 209.720 MPa (temperatura camerei) până la 186.200 MPa (500°C).
• Modulul de forfecare: De asemenea, scade cu temperatura, de la 83.300 MPa (temperatura camerei) la 73.500 MPa (500°C).
• Conductivitate termică: Se reduce ușor la temperaturi mai ridicate, de la ~0,44 W/(m·K) (temperatura camerei/100°C) la ~0,35 W/(m·K) (500°C).

2.3 Performanță la temperatură ridicată

• Rezistenţă: În timp ce se menține o duritate utilizabilă de ~300 HBW la 500 °C, rezistența sa scade semnificativ în comparație cu temperatura camerei, potențial înjumătățindu-se cu 500 °C. Datorită compoziției sale, are o stabilitate la cald mai scăzută și un răspuns la întărire secundară mai slab în comparație cu oțelurile pentru prelucrare la cald cu aliaje mai mari.
• Duritate: Duritatea la temperaturi ridicate scade considerabil peste 600°C.

3. Oțel pentru scule 5CrNiMo Aplicații

Având în vedere profilul său de proprietate, 5CrNiMo este frecvent utilizat pentru:

• Matrice de forjare: Potrivit pentru matrițe de forjare cu ciocane mari și medii și presare, în special cele cu forme complexe sau supuse sarcinilor de impact.
• Scule de lucru la cald: Folosit pentru tăierea la cald și matrițele de tăiere.
• Matrite din plastic: Caracteristicile sale bune de lustruire îl fac potrivit pentru unele componente ale matriței din plastic. Calitățile modificate (cum ar fi 5CrNiMnMoVSCa) sunt utilizate pentru matrițe de injecție de precizie.
• Matrice de extrudare: Poate fi folosit pentru procese de extrudare la cald.
• Componentele matriței: Folosit adesea ca corp principal pentru matrițele compozite care încorporează inserții mai rezistente la uzură.
• Piese pentru echipamente de forjare: Componente precum capete de ciocan și tije de ghidare.
• Matrice de lucru la rece: Aplicabil în anumite scenarii de lucru la rece.

4. 5CrNiMo oțel pentru scule Tratament termic

Tratamentul termic corect este esențial pentru performanța 5CrNiMo. Experiența lui Aobo Steel asigură o manipulare adecvată prin aceste etape:

4.1 Recoacere

• Se efectuează de obicei după forjare pentru a înmuia oțelul pentru prelucrare.
• Metode obișnuite: Recoacere convențională (760-780°C) sau recoacere izotermă (850-870°C, ține ~680°C).
• Răcire: cuptorul se răcește la <500°C, apoi se răcește cu aer. Duritate țintă: 197-241 HBW.

4.2 stingere

• Interval standard: 830-860°C. Se recomandă preîncălzirea în etape (de exemplu, 600-650°C).
• Metodă: stingerea cu ulei este obișnuită. Călirea întârziată (răcirea la 750-780°C în aer înainte de ungere) poate reduce distorsiunea. Asigurați o răcire rapidă prin intervale critice de transformare pentru o structură martensitică, în special în secțiuni mai mari.
• Călirea la temperatură înaltă (~900-950°C) poate produce martensită șipci pentru o rezistență îmbunătățită, dar este esențial să se evite creșterea excesivă a boabelor.

4.3 Revenirea

• Efectuați imediat după stingere.
• Matrice de forjare: temperați între 490-580°C pentru a obține o duritate de 34-47 HRC, în funcție de dimensiune și utilizare.
• Tije de matriță: temperatură mai mare (620-660°C) pentru rezistență crescută (30-37 HRC).
• Notă: Evitați călirea între 300 °C și 450 °C din cauza riscului de fragilizare prin temperare. Călirea dublă este adesea benefică.

4.4 Tratamente de suprafață

• Tratamentele de nitrurare, borozare sau compozite pot fi aplicate pentru a spori duritatea suprafeței, rezistența la uzură și durata de viață la oboseală.

5. Comparație cu alte oțeluri pentru scule

• față de 5CrMnMo: 5CrNiMo oferă în general o întărire mai bună și proprietăți la temperatură ridicată, făcându-l potrivit pentru matrițe mai mari. 5CrMnMo poate fi ales pentru matrițe mai mici care necesită o rezistență mai mare și rezistență la uzură în detrimentul tenacității.
• față de clasele mai noi (de exemplu, 4CrMnSiMoV, 5Cr2NiMoVSi): Aceste grade au fost dezvoltate pentru a aborda limitările 5CrNiMo, oferind rezistență îmbunătățită la temperatură ridicată și rezistență la oboseală.
• față de clasele cu aliaje înalte (de exemplu, H13/4Cr5MoSiV1, 3Cr2W8V): 5CrNiMo are rezistență la cald și rezistență la uzură mai scăzute. H13 și clasele similare sunt preferate pentru temperaturi foarte ridicate sau condiții abrazive.

6. Considerații privind calitatea și forjarea

Performanța finală se bazează în mare măsură pe calitatea metalurgică a oțelului, inclusiv pe controlul incluziunii și pe omogenitate, precum și pe practicile adecvate de forjare.

• Controlul calității: Procese precum rafinarea în vid îmbunătățesc curățenia oțelului.
• Forjare: Reducerea controlată și răcirea lentă după forjare sunt cruciale pentru a preveni defectele interne, la care 5CrNiMo este susceptibil. Experiența de peste 20 de ani a Aobo Steel în forjare asigură că acești factori sunt gestionați corect.

7. Rezumat

5CrNiMo este un oțel de scule versatil și economic, slab aliat, care oferă un echilibru bun de duritate, rezistență și rezistență la uzură pentru multe aplicații de forjare a matrițelor de lucru la cald și unele utilizări de lucru la rece. Obținerea rezultatelor optime depinde în mod esențial de tratamentul termic precis și de materialul de pornire de calitate. Deși există aliaje mai noi, 5CrNiMo rămâne o alegere standard pentru numeroase cerințe de scule.