L`acciaio ESR per lavorazione a caldo

L’acciaio ESR per
lavorazione
a
caldo
I dati contenuti in questa brochure sono a carattere informativo e non devono essere considerati come vincolanti per la fornitura del materiale
Tutte le informazioni contenute, fermo restando i diritti di legge, sono riservate e possono essere divulgate solo con il consenso di Lucchini RS S.p.A.
Edizione Dicembre 2008
Generalità
Analisi chimica
®
EskyLos 2367 è un acciaio legato al cromo
molibdeno, vanadio progettato per la realizzazione
di matrici, stampi o punzoni o altri particolari che
devono lavorare a temperature elevate.
I punti di forza di questo acciaio sono:
•
elevata resistenza agli shock termici e alla
pirocriccatura;
Elementi di lega in %
C
0,34 ÷ 0,42
Cr
4,80 ÷ 5,50
Si
0,30 ÷ 0,60
Mo
2,70 ÷ 3,20
Mn
0,20 ÷ 0,50
V
0,40 ÷ 0,70
•
ottime caratteristiche meccaniche a caldo;
•
ottima tenacità a caldo;
Confronto con le classificazioni internazionali:
•
resistenza al rinvenimento;
W. Nr.
•
ottima lavorabilità.
EN ISO X38CrMoV5-3
1.2367
®
EskyLos 2367 è ottenuto mediante uno speciale
processo di fabbricazione di tipo "super clean" e
sfruttando la tecnologia di rifusione sotto scoria
(Electro – Slag – Remelting). I vantaggi offerti da
questa tecnologia si traducono in:
•
incremento della tenacità del materiale;
•
elevato grado di micropulizia;
•
totale isotropia del materiale;
•
bassissimo livello segregativi.
Gli acciai per utensili prodotti da Lucchini RS sono
stati studiati e messi a punto per ottimizzare le
prestazioni dei materiali. Il marchio identifica il
prodotto Lucchini RS ed il numero che segue può
richiamare la classificazione Werkstoff o altre sigle
ai soli fini delle caratteristiche d’impiego.
Principali applicazioni
EskyLos® 2367 viene generalmente fornito allo stato
ricotto con durezze inferiori a 220 HB che
garantiscono un'ottima lavorabilità.
Con un opportuno trattamento termico di tempra
seguito da almeno 2 rinvenimenti opportuni,
EskyLos® 2367 può raggiungere durezze anche di
52 HRc senza penalizzare le tenacità. Volendo
incrementare ancora le caratteristiche meccaniche
in superficie EskyLos® 2367 può essere rivestito con
processi di tipo PVD o PA/CVD o indurito mediante
trattamenti di flammatura, tempra ad induzione
oppure sottoposto ad un trattamento di nitrurazione.
In questo modo si possono raggiungere valori di
durezza prossimi ai 58 HRc. La durezza dello strato
indurito a seguito della nitrurazione è di circa
900÷1000 HV0,2Kg.
L'acciaio EskyLos® 2367 si presta alla seguenti
principali applicazioni:
•
stampi per pressocolata alluminio;
•
stampi per bassa pressione;
•
conchiglie per fusioni in gravità;
•
contenitore per presse pressocolata;
•
matrici estrusione alluminio;
•
tacchi pressatori per presse estrusione;
•
camicie per presse estrusione;
•
stampi ad iniezione.
L'elevato grado di micropurezza ed omogeneità
strutturale,
conferisce
all'acciaio
buone
caratteristiche di lucidabilità e fotoincidibilità
Qualora sia necessario, è possibile intervenire sullo
stampo con tecniche di saldatura tipo TIG o MMA.
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Edizione Dicembre 2008
Proprietà fisiche e meccaniche
Principali proprietà fisiche del materiale
Modulo elastico
[kN/mm2]
a 20°C
a 400°C
a 600°C
210
175
166
Coefficiente di
espansione
termica da 20°C
[10-6/K]
-
Conducibilità
termica [W/mK]
25,8
12,1
EskyLos® 2367 viene fornito allo stato ricotto,
qualora sia necessario ottenere delle durezze
diverse o sia necessario un trattamento termico del
materiale, si consigliano i seguenti parametri di
lavoro. I dati allegati sono orientativi e dovranno
essere modulati in funzione degli impianti di
trattamento termico e dello spessore della barra.
Ricottura di addolcimento
Temperatura
consigliata
850°C
Salita
Massimo 50°C/h
Permanenza in
temperatura
Minimo 120 minuti da quando
si stabilizza la temperatura
Raffreddamento
Lento in forno
12,9
27,2
31,4
Principali proprietà meccaniche
Carico di rottura
(Rm) [N/mm2]
Trattamenti termici
a 400°C
a 500°C
a 600°C
1.240
1.060
760
Si consiglia
il trattamento di ricottura di
addolcimento nel caso in cui sia necessario
migliorare la lavorabilità all'utensile del materiale.
Dopo ricottura si raggiungono durezze massime
intorno ai 220 HB.
Distensione
Carico di
snervamento (Rs)
[N/mm2]
1.020
850
520
I dati sono da intendersi come valori medi ottenuti
su di un provino temprato a 1050°C, spento in olio e
con un ultimo rinvenimento a 680°C per un durezza
di 44 HRc.
Carico [N/mm2]
Proprietà meccaniche Vs temperatura
1400
1300
1200
1100
1000
900
800
700
600
500
400
300
200
350
Temperatura
consigliata
650 °C
Salita
Massimo 100°C/h
Permanenza in
temperatura
Minimo 120 minuti da quando
si stabilizza la temperatura
Raffreddamento
Lento in forno
Rm
Rs
Nel caso in cui la temperatura consigliata fosse al di
sopra di quella di rinvenimento effettuato, la
temperatura di distensione dovrà essere di 50° C
inferiore a quella di rinvenimento.
400
450
500
550
600
Temperatura [°C]
650
700
Si consiglia il trattamento di distensione nel caso in
cui sia necessario eliminare le tensioni residue
indotte dalle lavorazioni meccaniche o da un
precedente trattamento termico.
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Edizione Dicembre 2008
Tempra
Temperatura Ι
preriscaldo
400°C
Salita
150°C/h massimo
Permanenza in
temperatura
60 min. per ogni 25 mm di
spessore oppure quando
(Ts-Tc) < 90°C
Temperatura Ι Ι
preriscaldo
600°C
Il trattamento termico di tempra viene realizzato
prevedendo tre cicli di preriscaldo del materiale
come indicato in tabella.
Si consiglia di eseguire il trattamento termico di
tempra sul pezzo allo stato ricotto e di rinvenire il
materiale immediatamente dopo tempra.
Il primo preriscaldo a 400°C è consigliabile per
eliminare le tensioni accumulate a seguito delle
lavorazioni meccaniche. I successivi preriscaldi a
600°C e 800°C sono necessari per omogeneizzare
le temperature del pezzo. Si ammettono velocità di
salita fino a 150°C/h.
Le permanenze nelle varie fasi di preriscaldo si
calcolano in funzione dello spessore del pezzo e
variano a seconda della temperatura, come indicato
in tabella.
Salita
150°C/h massimo
Permanenza in
temperatura
45 min. per ogni 25 mm di
spessore oppure quando
(Ts-Tc) < 90°C
Temperatura Ι Ι Ι
preriscaldo
800°C
Salita
150°C/h massimo
Permanenza in
temperatura
25 min. per ogni 25 mm di
spessore oppure quando
(Ts-Tc) < 25°C
In alternativa, le permanenze possono essere
impostate in funzione della differenza di temperatura
tra cuore (Tc) e superficie (Ts) del pezzo, misura
attraverso due termocoppie.
Dopo il terzo preriscaldo ad 800°C si consiglia di
raggiungere la temperatura di austenitizzazione il
più velocemente possibile, e di mantenere tale
valore per 30 minuti da quando si verifica la
condizione (Ts-Tc) < 15°C oppure applicando la
seguente formula empirica:
t = ( x + 39 ) / 2
t = tempo di permanenza [min]
Temperatura di
austenitizzazione
x = spessore [mm]
1050°C
Rinvenimenti
Salita
Maggiore di 150°C/h
Permanenza in
temperatura
t = ( x + 39 ) / 2 oppure 30
minuti da quando (Ts-Tc) <
15°C
Raffreddamento
In aria, sottovuoto, bagno di
sale od olio
Si raccomanda di impostare la temperatura del
primo rinvenimento in prossimità della durezza
secondaria pari a 580°C. La temperatura del
secondo rinvenimento verrà scelta in funzione della
proprietà meccaniche da conseguire e in ogni caso
dovrà essere superiore alla temperatura del primo
rinvenimento.
Le permanenze per il primo e secondo
rinvenimento sono calcolate applicando la seguente
formula empirica:
t’ = t” = 0,8 x + 120
t’ = t’’ = tempo di permanenza [min]
x = spessore [mm]
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Edizione Dicembre 2008
Rinvenimenti a temperature inferiori ai 200°C non
sono raccomandati.
Le permanenze per terzo rinvenimento sono
calcolate applicando la seguente formula empirica:
Curva di rinvenimento
Durezza [HRc]
Un terzo rinvenimento può essere utile come
distensione del pezzo ad una temperatura di
30÷50°C al di sotto delle massima temperatura
impostata in precedenza. Non sono consigliati
rinvenimenti a temperature comprese tra i 400 e i
550°C perché riducono la tenacità del materiale.
60
56
52
48
44
40
36
32
28
24
20
350
HRc
400
450
500
550
600
650
700
Temperatura di rinvenimento [°C]
t”’ = 0,8 x + 180
Curva di rinvenimento per un campione
austenitizzato a 1050°C, il diagramma si riferisce ai
valori ottenuti dopo il secondo rinvenimento.
t’’’ = tempo di permanenza [min]
x = spessore [mm]
Temperatura Ι
rinvenimento
Variazioni dimensionali durante i
trattamenti termici
580°C
Permanenza in
temperatura
t’ = 0,8 x + 120
Raffreddamento
In aria calma
Temperatura Ι Ι
rinvenimento
In funzione delle
caratteristiche meccaniche
da conseguire e in ogni caso
superiore alla temperatura
del primo rinvenimento
Permanenza in
temperatura
t” = 0,8 x + 120
Raffreddamento
In aria calma
Temperatura Ι Ι Ι
rinvenimento
30÷50°C al di sotto della
massima temperatura
impostata in precedenza
Permanenza in
temperatura
t’” = 0,8 x + 180
Raffreddamento
Discesa lenta in forno fino a
250°C, quindi aria calma
Durante la fase di tempra dell’EskyLos® 2367 si
superano i punti di trasformazione di fase. Questo
comporta inevitabilmente una variazione di volume
del materiale. Si raccomanda, per tale ragione, di
trattare il pezzo lasciando un sovrametallo per
recuperare le variazioni dimensionali indotte dal
trattamento termico. E' opportuno inoltre che tutti gli
spigoli vengano raccordati.
Nitrurazione
La nitrurazione ha lo scopo di incrementare la
resistenza all'usura e all'abrasione del materiale.
Tale trattamento risulta molto vantaggioso nel caso
di impieghi estremamente gravosi allungando la
durata del componente.
Si consiglia di nitrurare il pezzo allo stato temprato e
rinvenuto. La temperatura di rinvenimento dovrà
essere superiore di almeno 50°C della temperatura
a cui viene nitrurato il pezzo. I moderni processi di
nitrurazione sono in grado di assicurare una
costanza dimensionale del pezzo. Si raccomanda di
trattare pezzi allo stato finito.
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Edizione Dicembre 2008
Curva CCT
Punti Critici
Ac1
850°C
Ms
335°C
Ac3
950°C
Mf
160°C
Comparazione tra le proprietà degli acciai per utensili a caldo
EskyLos®2343
EskyLos®2344
Resistenza a caldo
Tenacità a caldo
EskyLos®2365
EskyLos®2367
0
20
40
60
80
100
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Edizione Dicembre 2008
I vantaggi della tecnologia ESR
Grado di purezza vs. processo
55
elevato grado di micropulizia;
•
totale isotropia del materiale;
•
bassissimo livello segregativo.
20
15
Tenacità vs. processo
140
120
100
80
60
40
20
ESR ½ raggio
dal
Processo di fabbricazione
VD cuore
e
0
VD ½ raggio
Elettrodo
25
5
Tenacità del materiale [%]
Il processo di solidificazione nella lingottiera avviene
secondo una velocità maggiore rispetto ai processi
tradizionali.
omogeneo
30
10
Il processo ESR consiste nella rifusione di un
lingotto, ottenuto secondo un processo 'tradizionale'
tipo VD, attraverso una particolare lingottiera di
rame che contiene scoria di tipo basico. Il lingotto
viene rifuso in modo che il metallo allo stato liquido
passi attraverso la scoria che agisce come un 'filtro'
intrappolando le inclusioni indesiderate.
Il risultato è un acciaio
comportamento isotropo.
35
ESR cuore
•
40
ESR
incremento della tenacità del materiale;
45
VD
•
50
Indice K=0 (DIN50602)
La tecnologia di fabbricazione dell'acciaio secondo il
processo ESR (Electo-Slag-Remelt) offre i seguenti
vantaggi:
0
Lingotto
ESR
Scoria
Dispositivo di
raffreddamento
Processo di fabbricazione
EskyLos® 2367, grazie al processo ESR, soddisfa le
più severe esigenze in termini di tenacità e
lucidabilità. Si presta alla realizzazione di stampi
che devono essere lucidati a specchio o di stampi
che sono soggetti ad elevate sollecitazioni
meccaniche.
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Edizione Dicembre 2008
Saldatura
Elettroerosione (EDM)
EskyLos® 2367 può essere saldato con buoni
risultati osservando le modalità operative suggerite.
Trattandosi di un acciaio con un tenore di carbonio
equivalente elevato, è molto sensibile alla
formazione di cricche. Si raccomanda di seguire
attentamente le operazioni di preriscaldo e
trattamento termico dopo saldatura.
EskyLos® 2367 può essere lavorato con la tecnica
della elettroerosione per ottenere figure complesse.
Dopo l'elettroerosione si consiglia un trattamento
termico di distensione.
Stato del
materiale
Ricotto con durezza
220 HB max
Tecnica di
saldatura
TIG
MMA
Preriscaldo a
330 ÷ 380 °C
Trattamento
termico
raccomandato
Riscaldare il pezzo a 850 °C,
raffreddare in forno fino a 600
°C ad un velocità di 20 °C/h e
quindi lasciare in aria calma
Stato del
materiale
Temprato e rinvenuto
Tecnica di
saldatura
TIG
MMA
Preriscaldo a
330 ÷ 380 °C
Trattamento
termico
raccomandato
50 °C al di sotto dell’ultimo
rinvenimento
Per informazioni più approfondite si veda la relativa
brochure.
Via G. Paglia, 45
24065 Lovere (BG) - ITALY
Tel.
+ 39 035 963492
Fax
+ 39 035 963551
Web
http://www.LucchiniRS.it
E-mail [email protected]
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Edizione Dicembre 2008