¿Qué es el acero rápido?
1. Descripción general
El acero rápido también se llama acero eólico o acero afilado, lo que significa que aún puede endurecerse y quedar afilado después de enfriarse y templarse en el aire. Es un acero de aleación complejo que contiene tungsteno, molibdeno, cromo, vanadio y otros elementos formadores de carburo. La cantidad total de elementos de aleación es aproximadamente del 10% al 25%. Incluso bajo el alto calor generado por el corte a alta velocidad (aproximadamente 500 ℃), puede mantener una alta dureza y el HRC puede alcanzar más de 60. Ésta es la característica más importante del acero rápido: la dureza al rojo vivo. Después del templado y revenido a baja temperatura, el acero para herramientas al carbono tiene una alta dureza a temperatura ambiente, pero cuando la temperatura es superior a 200 °C, la dureza disminuirá bruscamente. A 500 °C, la dureza ha caído a un nivel similar al. estado recocido Hasta cierto punto, la capacidad de cortar metal se pierde por completo, lo que limita el uso de acero para herramientas al carbono en la producción de herramientas de corte. El acero de alta velocidad tiene buena dureza al rojo, lo que compensa las fatales deficiencias del acero para herramientas al carbono y puede usarse para fabricar herramientas de corte.
El proceso de tratamiento térmico del acero de alta velocidad es relativamente complejo y debe pasar por una serie de procesos como recocido, templado y revenido. El propósito del recocido es eliminar tensiones, reducir la dureza, uniformar la microestructura y facilitar el enfriamiento. La temperatura de recocido es generalmente de 860 ~ 880 ℃. Debido a su mala conductividad térmica, el enfriamiento generalmente se divide en dos etapas. Primero precaliente a 800 ~ 850 ℃ (para evitar causar un gran estrés térmico), luego caliente rápidamente a la temperatura de enfriamiento de 1220 ~ 1250 ℃ y luego enfríe con aceite. Todas las fábricas utilizan hornos de sal para calentarse. Después del enfriamiento, debido a que la estructura interna aún retiene una parte (aproximadamente el 30%) de la austenita retenida que no se ha transformado en martensita, afecta el rendimiento del acero de alta velocidad. Para transformar la austenita retenida y mejorar aún más la dureza y la resistencia al desgaste, el templado generalmente se realiza de 2 a 3 veces a una temperatura de templado de 560 °C y un tiempo de mantenimiento de 1 hora cada vez.
(1) Método de fabricación: generalmente se utiliza en la producción de hornos eléctricos. Recientemente, se ha utilizado en la producción de pulvimetalurgia de acero de alta velocidad, lo que hace que los carburos se distribuyan uniformemente en la matriz y sean extremadamente finos. partículas, mejorando así la vida útil.
(2) Finalidad: se utiliza para fabricar diversas herramientas de corte. Como herramientas de torneado, cabezales de cobalto, fresas, hojas de sierra para máquinas herramienta y moldes con mayores requisitos, etc.
2. Principales plantas de producción
La planta de hierro y acero de Dalian, la planta de hierro y acero de Chongqing y la planta de hierro y acero de Shanghai de mi país son las principales plantas de producción de acero de alta velocidad.
3. Principales países productores de importaciones
Mi país importa principalmente de Japón, Rusia, Alemania, Brasil y otros países.
4. Tipos
Hay dos categorías: acero rápido de tungsteno y acero rápido de molibdeno. El acero de alta velocidad de tungsteno incluye W18Cr4V, el acero de alta velocidad de molibdeno incluye W6Mo5Cr4V2, etc.
5. Especificaciones y calidad de apariencia
Las especificaciones principales son acero redondo y acero cuadrado. La superficie del acero debe estar bien procesada y no debe haber grietas, pliegues, nudos o rebabas visibles. La superficie del acero estirado en frío debe estar limpia, lisa y libre de inclusiones e incrustaciones de óxido.
El acero rápido es un acero de alta aleación que contiene una gran cantidad de carbono (C), tungsteno (W), molibdeno (Mo), cromo (Cr), vanadio (V) y otros elementos. Tiene propiedades muy altas después del tratamiento térmico. Alta dureza térmica. Cuando la temperatura de corte supera los 600 ℃, la dureza no disminuye significativamente y la velocidad de corte de las herramientas fabricadas con él puede alcanzar más de 60 metros por minuto, de ahí su nombre. El acero de alta velocidad se puede dividir en acero de alta velocidad ordinario y acero de alta velocidad de alto rendimiento según su composición química. Según el proceso de fabricación, se puede dividir en acero de alta velocidad de fundición y acero de alta velocidad de pulvimetalurgia. .
Acero rápido ordinario
Figura 1: El acero rápido es el material principal para fabricar herramientas con formas complejas y difícil rectificado.
El acero ordinario de alta velocidad puede satisfacer las necesidades generales. Hay dos tipos comunes de acero rápido ordinario, a saber, acero rápido de tungsteno y acero rápido de tungsteno-molibdeno.
Acero rápido de tungsteno
El grado típico es W18Cr4V, con una dureza de tratamiento térmico de hasta 63-66 HRC, una resistencia a la flexión de hasta 3500 MPa y una buena resistencia al desgaste.
Acero rápido de tungsteno-molibdeno
El grado típico W6Mo5Cr4V2 está reemplazando actualmente al acero rápido de tungsteno. Tiene una serie de ventajas como la distribución uniforme de partículas finas de carburo y un alto desgaste. resistencia y bajo costo. La dureza del tratamiento térmico es la misma que la anterior, la resistencia a la flexión alcanza los 4700 MPa y la tenacidad y termoplasticidad son un 50 % superiores a las del w18Cr4V. A menudo se utiliza para fabricar diversas herramientas de corte, como brocas, machos de roscar, fresas, escariadores, brochas, cortadores de engranajes, etc., que pueden cumplir con los requisitos de procesamiento de materiales de ingeniería general. Es sólo que su sensibilidad a la descarburación es un poco más fuerte.
Otra marca común de acero rápido es W9Mo3Cr4V, que es una nueva variedad desarrollada en mi país en los últimos años. La resistencia y la termoplasticidad son ligeramente superiores a las del W6Mo5Cr4V2, la dureza es HRC63-64 y tiene buena tenacidad, fácil de laminar y forjar, amplia gama de procesos de tratamiento térmico, baja sensibilidad a la descarburación y bajo costo. Estos tres grados de acero rápido ordinario están disponibles en el mercado chino: W18Cr4V, 16,5%; W6Mo5Cr4V2, 69%;
Acero rápido de alto rendimiento
El acero rápido de alto rendimiento tiene mejor dureza y dureza en caliente. Mejora el rendimiento de nuevas variedades al cambiar la composición química del acero rápido. acero rápido. Tiene mayor dureza y dureza en caliente. Cuando la temperatura de corte alcanza los 650 grados Celsius, la dureza aún puede permanecer por encima de 60 HRC. La durabilidad es de 1,5 a 3 veces mayor que la del acero rápido ordinario y es adecuado para fabricar herramientas para procesar materiales difíciles de mecanizar, como aleaciones de alta temperatura, acero inoxidable, aleaciones de titanio y acero de alta resistencia.
Existen cuatro variedades principales: acero rápido con alto contenido de carbono, acero rápido con alto contenido de vanadio, acero rápido con contenido de cobalto y acero rápido con contenido de aluminio.
Acero rápido con alto contenido de carbono
El grado es 9w18Cr4V. Debido a su alto contenido de carbono (0,9%), su dureza, resistencia al desgaste y dureza en caliente son relativamente buenas. La vida útil de la herramienta fabricada con él mejora significativamente al cortar materiales difíciles de mecanizar, como acero inoxidable y aleaciones resistentes al calor, pero su resistencia a la flexión es de 3000 MPa, su tenacidad al impacto es baja y el proceso de tratamiento térmico requiere requisitos estrictos.
Acero de alta velocidad con alto contenido de vanadio
Los grados son W12Cr4V4Mo y W6Mo5Cr4V3 (grado M3 de EE. UU. El contenido de vanadio es del 3-4%, lo que mejora enormemente la resistencia al desgaste, pero). también trae Lo más importante es el deterioro del abrasivo. El uso y desarrollo del acero rápido con alto contenido de vanadio también depende del desarrollo de la tecnología de rectificado y la tecnología de muelas abrasivas.
Acero rápido al cobalto
Grado W2Mo9Cr4VCo8 (grado estadounidense M42). Sus características son: bajo contenido de vanadio (1%) y alto contenido de cobalto (8%). El cobalto puede promover la disolución de más carburos en la matriz durante el enfriamiento y el calentamiento, y utiliza una alta dureza de la matriz para mejorar la resistencia al desgaste. Este acero de alta velocidad tiene buena dureza, dureza en caliente, resistencia al desgaste y rectificabilidad. La dureza del tratamiento térmico puede alcanzar 67-70 HRC. También se pueden adoptar métodos especiales de tratamiento térmico para obtener una dureza de 67-68 HRC, lo que puede mejorar su rendimiento de corte (especialmente el corte intermitente) y aumentar la resistencia al impacto. El acero de cobalto de alta velocidad se puede convertir en varias herramientas de corte. Tiene un buen efecto en el corte de materiales difíciles de mecanizar. Debido a su buen rendimiento de rectificado, se puede convertir en herramientas complejas y se usa con mucha frecuencia a nivel internacional. Sin embargo, los recursos de cobalto de mi país son escasos y el acero de alta velocidad con cobalto es caro, entre 5 y 8 veces más que el acero de alta velocidad ordinario.
Acero rápido de aluminio
Las marcas incluyen W6Mo5Cr4V2Al, W6Mo5Cr4V5SiNbAl, etc., que añaden principalmente elementos de aluminio (Al), silicio (Si) y niobio (Nb) para mejorar Dureza en caliente y resistencia al desgaste. Adecuado para recursos chinos y bajo precio. La dureza del tratamiento térmico puede alcanzar 68 HRC y la dureza en caliente también es buena. Sin embargo, este acero es propenso a la oxidación y la descarburación, y su plasticidad y resistencia al desgaste son ligeramente pobres y aún deben mejorarse. El uso de acero rápido de alto rendimiento en el mercado internacional ha superado al del acero rápido ordinario en un 25% -30%.
Nota de este sitio: Según las normas internacionales habituales, sólo el acero rápido con un contenido de cobalto superior al 2% se denomina acero rápido de alto rendimiento, con el nombre en código HSS-E. Otros, como el acero rápido de aluminio, tienen un rendimiento mejorado en comparación con el acero rápido ordinario, pero no hay evidencia de que pueda lograr el mismo rendimiento que el acero rápido que contiene cobalto.
Acero rápido pulvimetalúrgico
Figura 2: Acero rápido pulvimetalúrgico y sus productos.
El mayor cambio en el acero de alta velocidad en los últimos años es el desarrollo del acero de alta velocidad pulvimetalúrgico, que es superior al acero de alta velocidad fundido. Utilice argón o nitrógeno a alta presión para atomizar la solución acuosa de acero de alta velocidad para obtener un polvo fino de acero de alta velocidad, que se tamiza en partículas de 0,4 mm y se sinteriza en un estado de vacío (0,04 Hg) para lograr una densidad de 65; % y luego se sinteriza a 1100 °C bajo alta temperatura y alta presión de 300 MPa, se fabrica un tocho de acero con una densidad del 100 % y luego se forja en acero, lo que resuelve eficazmente el problema de la segregación gruesa de carburo en el lingote. fusión de acero de alta velocidad, y no importa cuán grande sea la sección transversal, la carbonización El contenido del material es todo de primer grado. Los granos de carburo son muy finos, menos de 0,002 mm, mientras que los granos de carburo del acero fundido de alta velocidad miden entre 0,008 y 0,02 mm.
La resistencia y tenacidad del acero de alta velocidad pulvimetalúrgico CPM T15 son respectivamente 2 veces y 2,5 veces mayores que las del acero de alta velocidad fundido con la misma composición química. A pesar del contenido de vanadio del 5%, la resistencia al desgaste sigue siendo muy buena debido al gran tamaño del grano de carburo. La dureza en caliente a alta temperatura es 0,5-1HRC mayor que la del acero fundido de alta velocidad.
Y debido a sus propiedades físicas y mecánicas altamente isotrópicas, la deformación por enfriamiento es pequeña. Las partículas de carburo se distribuyen uniformemente en una superficie más grande y no se desprenden fácilmente del borde de la herramienta. La resistencia al desgaste de las herramientas pequeñas aumenta entre 1,5 y 2 veces y la de las herramientas grandes entre un 20 y un 30%.
El acero de alta velocidad para pulvimetalurgia tiene buenas propiedades mecánicas y es adecuado para la fabricación: herramientas propensas a astillarse en condiciones de corte intermitente, herramientas con alta resistencia y que deben tener bordes cortantes afilados, como las fresas de engranajes. y fresas talladoras, herramientas utilizadas en fresas de carga dinámica de alta presión.
Tiene pequeña segregación de carburos, granos finos y buena resistencia al desgaste. Es adecuado para la fabricación de: herramientas de gran tamaño, herramientas de precisión y herramientas complejas. Este tipo de material tiene una alta dureza térmica a altas temperaturas, lo que lo hace adecuado para fabricar herramientas para materiales difíciles de mecanizar, y realmente lo abarca todo.
El proceso de producción de acero pulvimetalúrgico de alta velocidad es más complicado y el coste es mayor. Las acerías de mi país ofrecen menos variedades y el uso en el mercado también es muy pequeño. Las acerías de renombre internacional, como la American Crucible Company, ya pueden proporcionar casi veinte tipos de acero pulvimetalúrgico de alta velocidad, y las japonesas Kobe Steel e Hitachi Metals pueden proporcionar casi diez tipos de acero pulvimetalúrgico de alta velocidad, y su oferta también está creciendo. rápidamente. La famosa empresa japonesa OSG utiliza acero de alta velocidad pulvimetalúrgico para fabricar brocas, fresas y machos de roscar, mientras que NACHI fabrica fresas, fresadoras y fresas de afeitar. Tenemos razones para creer que el rendimiento de alta tecnología del acero de alta velocidad pulvimetalúrgico se utilizará más ampliamente y traerá nuevos desarrollos a la industria de procesamiento de metales.