L acciaio ESR per lavorazione a caldo

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1 L acciaio ESR per lavorazione a caldo

2 Generalità EskyLos 2344 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; caratteristiche meccaniche a caldo molto buone; buona tenacità a caldo; costanza di durezza durante tutto il ciclo produttivo; ottima lavorabilità. EskyLos 2344 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 segregativo. EskyLos 2344 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 2344 può raggiungere durezze anche di 50 HRc senza penalizzare le tenacità. Volendo incrementare ancora le caratteristiche meccaniche in superficie EskyLos 2344 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 HV 0,2Kg. Analisi chimica Elementi di lega in % C 0,37 0,42 Cr 5,00 5,50 Si 0,85 1,20 Mo 1,20 1,70 Mn 0,20 0,50 V 0,85 1,20 Confronto con le classificazioni internazionali: W. Nr EN ISO X40CrMoV5-1 AISI-SAE H13 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 2344 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.

3 Proprietà fisiche e meccaniche Principali proprietà fisiche del materiale Modulo elastico [kn/mm 2 ] a 20 C a 400 C a 600 C Trattamenti termici EskyLos 2344 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 Coefficiente di espansione termica da 20 C [10-6 /K] - 11,9 13,0 Temperatura consigliata 850 C Massimo 50 C/h Conducibilità termica [W/mK] 26,0 29,1 32,0 Minimo 120 minuti da quando si stabilizza la Principali proprietà meccaniche Lento in forno Carico di rottura (Rm) [N/mm 2 ] a 400 C a 500 C a 600 C 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. Carico di snervamento (Rs) [N/mm 2 ] I dati sono da intendersi come valori medi ottenuti su di un provino temprato a 1020 C, spento in olio e con un ultimo rinvenimento a 630 C per un durezza di 44 HRc. Distensione Temperatura consigliata 650 C Massimo 100 C/h Carico [N/mm 2 ] Proprietà meccaniche Vs Rm Rs Temperatura [ C] Minimo 120 minuti da quando si stabilizza la Lento in forno Nel caso in cui la consigliata fosse al di sopra di quella di rinvenimento effettuato, la di distensione dovrà essere di 50 C inferiore a quella di rinvenimento. 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.

4 Temperatura Ι preriscaldo Temperatura Ι Ι preriscaldo Temperatura Ι Ι Ι preriscaldo Temperatura di austenitizzazione 400 C 150 C/h massimo 60 min. per ogni 25 mm di spessore oppure quando (Ts-Tc) < 90 C 600 C 150 C/h massimo 45 min. per ogni 25 mm di spessore oppure quando (Ts-Tc) < 90 C 800 C 150 C/h massimo 25 min. per ogni 25 mm di spessore oppure quando (Ts-Tc) < 25 C 1020 C Maggiore di 150 C/h t = ( x + 39 ) / 2 oppure 30 minuti da quando (Ts-Tc) < 15 C In aria, sottovuoto, bagno di sale od olio Tempra 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, come indicato in tabella. In alternativa, le permanenze possono essere impostate in funzione della differenza di tra cuore (Tc) e superficie (Ts) del pezzo, misura attraverso due termocoppie. Dopo il terzo preriscaldo ad 800 C si consiglia di raggiungere la 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] x = spessore [mm] Rinvenimenti Si raccomanda di impostare la del primo rinvenimento in prossimità della durezza secondaria pari a 580 C. La del secondo rinvenimento verrà scelta in funzione della proprietà meccaniche da conseguire e in ogni caso dovrà essere superiore alla del primo rinvenimento. Le permanenze per il primo e secondo rinvenimento sono calcolate applicando la seguente formula empirica: t = t = 0,8 x t = t = tempo di permanenza [min] x = spessore [mm]

5 Un terzo rinvenimento può essere utile come distensione del pezzo ad una di C al di sotto delle massima impostata in precedenza. Non sono consigliati rinvenimenti a temperature comprese tra i 400 e i 550 C perché riducono la tenacità del materiale. Rinvenimenti a temperature inferiori ai 200 C non sono raccomandati. Le permanenze per terzo rinvenimento sono calcolate applicando la seguente formula empirica: t = 0,8 x t = tempo di permanenza [min] x = spessore [mm] Durezza [HRc] Curva di rinvenimento HRc Temperatura di rinvenimento [ C] Curva di rinvenimento per un campione austenitizzato a 1020 C, il diagramma si riferisce ai valori ottenuti dopo il secondo rinvenimento. Temperatura Ι rinvenimento Temperatura Ι Ι rinvenimento Temperatura Ι Ι Ι rinvenimento 580 C t = 0,8 x In aria calma In funzione delle caratteristiche meccaniche da conseguire e in ogni caso superiore alla del primo rinvenimento t = 0,8 x In aria calma C al di sotto della massima impostata in precedenza t = 0,8 x Variazioni dimensionali durante i trattamenti termici Durante la fase di tempra dell EskyLos 2344 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 di rinvenimento dovrà essere superiore di almeno 50 C della 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. Discesa lenta in forno fino a 250 C, quindi aria calma

6 Curva CCT Punti Critici Ac1 870 C Ms 360 C Ac3 940 C Mf 220 C Comparazione tra le proprietà degli acciai per utensili a caldo EskyLos 2343 EskyLos 2344 EskyLos 2365 Resistenza a caldo Tenacità a caldo EskyLos

7 I vantaggi della tecnologia ESR La tecnologia di fabbricazione dell'acciaio secondo il processo ESR (Electo-Slag-Remelt) offre i seguenti vantaggi: incremento della tenacità del materiale; elevato grado di micropulizia; totale isotropia del materiale; bassissimo livello segregativo. 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 processo di solidificazione nella lingottiera avviene secondo una velocità maggiore rispetto ai processi tradizionali. Indice K=0 (DIN50602) Grado di purezza vs. processo VD ESR Processo di fabbricazione Tenacità vs. processo Il risultato è un acciaio omogeneo e dal comportamento isotropo Elettrodo Scoria Lingotto ESR Dispositivo di raffreddamento Tenacità del materiale [%] VD ½ raggio VD cuore ESR ½ raggio Processo di fabbricazione ESR cuore EskyLos 2344, 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.

8 Saldatura EskyLos 2344 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. Elettroerosione (EDM) EskyLos 2344 può essere lavorato con la tecnica della elettroerosione per ottenere figure complesse. Dopo l'elettroerosione si consiglia un trattamento termico di distensione. Cromatura dura Stato del materiale Tecnica di saldatura Ricotto con durezza 220 HB max TIG MMA EskyLos 2344 è può essere rivestito con un processo di cromatura per innalzare le caratteristiche meccaniche in superficie. Dopo la cromatura, si consiglia di un trattamento termico a 200 C per circa 4 h da eseguirsi entro le 4 h dal rivestimento per evitare infragilimento da idrogeno. Preriscaldo a C Trattamento termico raccomandato Stato del materiale Tecnica di saldatura 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 Temprato e rinvenuto TIG Preriscaldo a C Trattamento termico raccomandato MMA 50 C al di sotto dell ultimo rinvenimento Fotoincisione EskyLos 2344, in considerazione dei moderni processi di fabbricazione utilizzati e del basso contenuto di Zolfo, si presta ad essere fotoinciso per ottenere disegni di vario tipo. Per informazioni più approfondite si veda la relativa brochure Lucidatura EskyLos 2344 grazie al particolare processo di fabbricazione ESR (Electro-Slag-Remelt), offre delle eccellenti caratteristiche di lucidabilità. Per informazioni più approfondite si veda la relativa brochure Per informazioni più approfondite si veda la relativa brochure Via G. Paglia, Lovere (BG) - ITALY Tel Fax Web toolsteels@lucchinirs.it