El acero para matrices de trabajo en frío se utiliza principalmente para estampado, troquelado, conformado, doblado, extrusión en frío, trefilado en frío, matrices de metalurgia de polvos, etc. Requiere alta dureza, alta resistencia al desgaste y suficiente tenacidad. Generalmente se divide en dos categorías: tipo general y tipo especial. Por ejemplo, el acero para matrices de trabajo en frío de uso general en los Estados Unidos generalmente incluye cuatro grados de acero: 01, A2, D2 y D3. La comparación de los grados de acero de acero para matrices de aleación de trabajo en frío de uso general en varios países se muestra en la Tabla 4. Según la norma japonesa JIS, los principales tipos de acero para matrices de trabajo en frío que se pueden utilizar son la serie SK, que incluye acero para herramientas de carbono de la serie SK, 8 aceros para herramientas de aleación de la serie SKD y 9 aceros de alta velocidad de la serie SKHMO, para un total de 24 grados de acero. La norma china GB/T1299-2000 para aceros para herramientas de aleación incluye un total de 11 tipos de acero, formando una serie relativamente completa. Debido a los cambios en la tecnología de procesamiento, los materiales utilizados y la demanda de moldes, la serie básica original ya no satisface las necesidades. Las acerías japonesas y los principales fabricantes europeos de acero para herramientas y matrices han desarrollado aceros especiales para matrices de trabajo en frío, formando gradualmente sus respectivas series. El desarrollo de estos aceros marca la dirección del desarrollo de los aceros para matrices de trabajo en frío.
Acero para matrices de trabajo en frío de baja aleación, templado al aire.
Con el desarrollo de la tecnología de tratamiento térmico, especialmente la amplia aplicación de la tecnología de temple al vacío en la industria de moldes, para reducir la deformación por temple, se han desarrollado algunos aceros de microdeformación templados al aire de baja aleación en el país y en el extranjero. Este tipo de acero requiere buena templabilidad y tratamiento térmico. Tiene poca deformación, buena resistencia y tenacidad, y cierta resistencia al desgaste. Aunque el acero estándar de alta aleación para matrices de trabajo en frío (como D2, A2) tiene buena templabilidad, tiene un alto contenido de aleación y es caro. Por lo tanto, se han desarrollado algunos aceros de microdeformación de baja aleación en el país y en el extranjero. Este tipo de acero generalmente contiene elementos de aleación Cr y Mn para mejorar la templabilidad. El contenido total de elementos de aleación generalmente es <5%. Es adecuado para la fabricación de piezas de precisión con lotes de producción pequeños. Moldes complejos. Entre los grados de acero representativos se incluyen el A6 de Estados Unidos, el ACD37 de Hitachi Metals, el G04 de Daido Special Steel, el AKS3 de Aichi Steel, etc. El acero chino GD, tras el temple a 900 °C y el revenido a 200 °C, conserva una cierta cantidad de austenita retenida y presenta buena resistencia, tenacidad y estabilidad dimensional. Se puede utilizar para fabricar matrices de estampado en frío propensas al astillamiento y la fractura. Ofrece una larga vida útil.
acero para moldes templado a la llama
Para acortar el ciclo de fabricación del molde, simplificar el proceso de tratamiento térmico, ahorrar energía y reducir el costo de fabricación del molde, Japón ha desarrollado algunos aceros especiales para matrices de trabajo en frío que cumplen con los requisitos de temple a la llama. Algunos ejemplos típicos incluyen el SX105V (7CrSiMnMoV) y el SX4 (Cr8) de Aichi Steel, el HMD5 y el HMD1 de Hitachi Metal, el acero G05 de Datong Special Steel Company, etc. China ha desarrollado el 7Cr7SiMnMoV. Este tipo de acero se puede utilizar para calentar la cuchilla u otras partes del molde mediante una pistola de pulverización oxiacetilénica u otros calentadores después del procesamiento del molde, seguido de enfriamiento al aire y temple. Generalmente, se puede utilizar directamente después del temple. Debido a su proceso simple, es ampliamente utilizado en Japón. El tipo de acero representativo de este tipo es el 7CrSiMnMoV, que tiene buena templabilidad. Cuando el acero de φ80 mm se templa en aceite, la dureza a una distancia de 30 mm de la superficie puede alcanzar los 60 HRC. La diferencia de dureza entre el núcleo y la superficie es de 3 HRC. En el temple a la llama, tras un precalentamiento a 180-200 °C y un calentamiento a 900-1000 °C para el temple con pistola pulverizadora, la dureza puede superar los 60 HRC y se puede obtener una capa endurecida de más de 1,5 mm.
Acero para matrices de trabajo en frío de alta tenacidad y alta resistencia al desgaste
Para mejorar la tenacidad del acero para matrices de trabajo en frío y reducir su resistencia al desgaste, algunas importantes empresas extranjeras productoras de acero para moldes han desarrollado sucesivamente una serie de aceros para matrices de trabajo en frío con alta tenacidad y alta resistencia al desgaste. Este tipo de acero generalmente contiene alrededor de un 1 % de carbono y un 8 % de Cr. Con la adición de Mo, V, Si y otros elementos de aleación, sus carburos son finos y están distribuidos uniformemente, y su tenacidad es mucho mayor que la del acero tipo Cr12, mientras que su resistencia al desgaste es similar. Su dureza, resistencia a la flexión, resistencia a la fatiga y tenacidad a la fractura son altas, y su estabilidad anti-revenido también es mayor que la del acero para moldes tipo Crl2. Son adecuados para punzones de alta velocidad y punzones de múltiples estaciones. Los tipos de acero representativos de este tipo son el DC53 japonés con bajo contenido de V y el CRU-WEAR con alto contenido de V. El DC53 se templa a 1020-1040 °C y la dureza puede alcanzar 62-63 HRC después del enfriamiento al aire. Se puede templar a baja temperatura (180 ~200℃) y a alta temperatura (500~550℃), su tenacidad puede ser 1 vez mayor que la del D2, y su rendimiento a la fatiga es un 20% mayor que el del D2; después del forjado y laminado CRU-WEAR, se recoce y austeniza a 850-870℃. Menos de 30℃/hora, se enfría a 650℃ y se libera, la dureza puede alcanzar 225-255HB, la temperatura de temple se puede seleccionar en el rango de 1020~1120℃, la dureza puede alcanzar 63HRC, templado a 480~570℃ según las condiciones de uso, con un efecto de endurecimiento secundario evidente, la resistencia al desgaste y la tenacidad son mejores que las del D2.
Acero base (acero de alta velocidad)
El acero rápido se ha utilizado ampliamente en el extranjero para fabricar moldes de trabajo en frío de alto rendimiento y larga vida útil debido a su excelente resistencia al desgaste y dureza en caliente, como el acero rápido estándar japonés SKH51 (W6Mo5Cr4V2). Para adaptarse a los requisitos del molde, la tenacidad se mejora a menudo reduciendo la temperatura de temple, la dureza de temple o el contenido de carbono en el acero rápido. El acero matriz se desarrolla a partir del acero rápido, y su composición química es equivalente a la composición de la matriz del acero rápido después del temple. Por lo tanto, la cantidad de carburos residuales después del temple es pequeña y se distribuye uniformemente, lo que mejora considerablemente la tenacidad del acero en comparación con el acero rápido. Estados Unidos y Japón estudiaron aceros base con grados VascoMA, VascoMatrix1 y MOD2 a principios de la década de 1970. Recientemente, se han desarrollado DRM1, DRM2, DRM3, etc. Generalmente se utilizan para moldes de trabajo en frío que requieren mayor tenacidad y mejor estabilidad al revenido. China también ha desarrollado algunos aceros básicos, como el 65Nb (65Cr4W3Mo2VNb), el 65W8Cr4VTi, el 65Cr5Mo3W2VSiTi y otros. Este tipo de acero posee buena resistencia y tenacidad, y se utiliza ampliamente en extrusión en frío, punzonado en frío de chapa gruesa, laminación de roscas, matrices de impresión, matrices de forjado en frío, etc., y puede utilizarse como matriz de extrusión en caliente.
acero para moldes de metalurgia de polvos
El acero para matrices de trabajo en frío de alta aleación tipo LEDB producido mediante procesos convencionales, especialmente los materiales de gran sección, presenta carburos eutécticos gruesos y una distribución irregular, lo que reduce considerablemente la tenacidad, la maquinabilidad y la isotropía del acero. En los últimos años, las principales empresas extranjeras de aceros especiales que producen acero para herramientas y matrices se han centrado en el desarrollo de una serie de aceros rápidos y aceros para matrices de alta aleación obtenidos mediante metalurgia de polvos, lo que ha impulsado el rápido desarrollo de este tipo de acero. Mediante el proceso de metalurgia de polvos, el polvo de acero atomizado se enfría rápidamente y los carburos formados son finos y uniformes, lo que mejora significativamente la tenacidad, la maquinabilidad y la isotropía del material del molde. Gracias a este proceso de producción especial, los carburos son finos y uniformes, y se mejora la maquinabilidad y el rendimiento de rectificado, lo que permite añadir un mayor contenido de carbono y vanadio al acero, desarrollando así una serie de nuevos tipos de acero. Por ejemplo, las series DEX (DEX40, DEX60, DEX80, etc.) de Datong (Japón), HAP de Hitachi Metal, FAX de Fujikoshi, VANADIS de UDDEHOLM, ASP de Erasteel (Francia) y el acero para herramientas y matrices de metalurgia de polvos de la empresa estadounidense CRUCIBLE se están desarrollando rápidamente. Al formar una serie de aceros de metalurgia de polvos como CPMlV, CPM3V, CPMlOV, CPM15V, etc., su resistencia al desgaste y tenacidad mejoran significativamente en comparación con el acero para herramientas y matrices fabricado mediante procesos convencionales.
Fecha de publicación: 2 de abril de 2024
