M4 -Werkzeugstahl: Eigenschaften, Anwendungen, Fertigungshandbuch

M4-Werkzeugstahl ist ein Hochleistungs-Hochgeschwindigkeits-Stahl (HSS) für seine außergewöhnlichen Feierlichkeiten gefeiert Resistenz tragen Und hohe heiße Härte—Ans abgebaut von seinem hohen Kohlenstoffgehalt und einer ausgewogenen Legierungsmischung. Im Gegensatz zu Standard -HSS wie M2, sein erhöhter Kohlenstoff (0.95-1.20%) bildet mehr harte Carbide, Machen Sie es zu einer Top -Wahl für Präzisionsschneidwerkzeuge, stirbend bilden, und kritische Komponenten in der Luft- und Raumfahrt- und Automobilindustrie. In diesem Leitfaden, Wir werden seine Schlüsselmerkmale aufschlüsseln, reale Verwendungen, Herstellungsprozesse, und wie es im Vergleich zu anderen Materialien ist, Helfen Sie, es für Projekte auszuwählen, die extreme Haltbarkeit und Schärfe beibehalten.

1. Schlüsselmaterialeigenschaften von M4 -Werkzeugstahl

Die Leistung von M4 ist in seiner genau kalibrierten Kalibrierung verwurzelt Chemische Zusammensetzung- besonders hoher Kohlenstoff -, was seine mechanische Festigkeit und den Verschleißfestigkeit verstärkt, seine robusten Eigenschaften formen.

Chemische Zusammensetzung

Die Formel von M4 priorisiert die Carbidbildung für Verschleißfestigkeit, mit festen Bereichen für Schlüsselelemente:

• Kohlenstoffgehalt: 0.95-1.20% (höher als M2, mehr Wolfram/Vanadium -Carbide bilden, um zu steigern Resistenz tragen und Kantenretention)
• Chromgehalt: 3.75-4.25% (bildet hitzebeständige Carbide zur zusätzlichen Verschleißfestigkeit und sorgt für eine gleichmäßige Wärmebehandlung)
• Wolframinhalt: 5.50-6.75% (Kernelement für hohe heiße Härte-Resistenten, die beim Hochgeschwindigkeitsschneiden bei 600 ° C+ mildern,)
• Molybdängehalt: 4.75-5.50% (Arbeitet mit Wolfram zusammen, um die heiße Härte zu verbessern und die Sprödigkeit zu verringern)
• Vanadiuminhalt: 1.75-2.25% (verfeinert die Korngröße, verbessert die Zähigkeit, und bildet harte Vanadiumcarbide für überlegene Verschleißfestigkeit)
• Manganinhalt: 0.20-0.40% (Steigert die Härtbarkeit, ohne grobe Carbide zu erzeugen, die den Stahl schwächen)
• Siliziumgehalt: 0.15-0.35% (AIDS-Desoxidation während der Herstellung und stabilisiert Hochtemperaturleistung)
• Phosphorgehalt: ≤ 0,03% (streng kontrolliert, um kalte Brechtigkeit zu verhindern, kritisch für Tools, die bei der Speicherung mit niedriger Temperatur verwendet werden)
• Schwefelgehalt: ≤ 0,03% (Ultra-niedrig zu pflegen Zähigkeit und vermeiden Sie das Knacken während der Bildung oder Bearbeitung)

Physische Eigenschaften

Mechanische Eigenschaften

Nach Standard -Wärmebehandlung (Glühen + Quenching + Temperieren), M4 liefert branchenführende Leistung für hochdarstellende Anwendungen:

• Zugfestigkeit: ~ 2100-2600 MPA (Ideal für hochschneidende Kraftoperationen wie das Mahlen von Stäheln für harte Werkzeuge)
• Ertragsfestigkeit: ~ 1700-2100 MPa (stellt sicher)
• Verlängerung: ~ 10-15% (In 50 MM - Moderate Duktilität, genug, um ein plötzliches Knacken während der Bearbeitung von Vibrationen zu vermeiden)
• Härte (Rockwell C -Skala): 63-69 HRC (Nach Wärmebehandlung - einstellbar: 63-65 HRC für harte Formwerkzeuge, 67-69 HRC für Verschleiß-resistente Schneidwerkzeuge)
• Ermüdungsstärke: ~ 850-1050 MPa (bei 10⁷ Zyklen - perfekt für Werkzeuge unter wiederholtem Schneiden, Wie Produktionslinienfräsenschneider)
• Aufprallzählung: Moderat bis hoch (~ 35-45 J/cm² bei Raumtemperatur)- hochwertig als Keramikwerkzeuge, Reduzierung des Chipping -Risikos während des Gebrauchs

Andere kritische Eigenschaften

• Ausgezeichneter Verschleißfestigkeit: Hohe kohlenstoffgetriebene Carbide widerstehen Abrieb 20-25% Besser als M2, Ideal für die Bearbeitung harter Metalle wie Inconel oder gehärteter Stahl.
• Hohe heiße Härte: Behält ~ 60 HRC bei 600 ° C (auf NACH mit Premium HSS, kritisch für Hochgeschwindigkeitsschnitte bei 500+ m/my).
• Gute Zähigkeit: Mit Härte ausgeglichen, Es stand also geringfügigen Auswirkungen (Z.B., Werkzeugwerkkontakt) ohne zu brechen.
• Verarbeitbarkeit: Gut (Vor Wärmebehandlung)–Nealed M4 (Härte ~ 220-250 Brinell) ist maschinell mit Carbid -Werkzeugen; Vermeiden Sie die Bearbeitung nach Härten (63-69 HRC).
• Schweißbarkeit: Mit Vorsicht - Hochkohlenstoffgehalt erhöht das Rissrisiko; Vorheizen (350-400° C) Für die Reparatur von Werkzeugen sind die Nachscheiben-Temperatur erforderlich.

2. Reale Anwendungen von M4 Tool Steel

Die karbidreiche Zusammensetzung von M4 macht es ideal für das Schneiden und Bildungsanwendungen mit hoher Treue. Hier sind seine häufigsten Verwendungszwecke:

Schneidwerkzeuge

• Fräser: Endmühlen für den Bearbeiten gehärteter Stahl (50+ HRC) ein MA4-Resistenz tragen Schärfe beibehält 30% länger als M2, Reduzierung der Häufigkeit der Regler.
• Drehwerkzeuge: Drehwerkzeuge für die Bearbeitung von Luft- und Raumfahrtkomponenten (Z.B., Titanwellen) Verwenden Sie M4-Hot Härte widersteht die Erweichen bei 550-600 ° C., Verbesserung der Produktionseffizienz durch 40%.
• Ränen: Innenbroaches zur Gestaltung hochfärblicher Zahnräder Verwenden Sie M4-Teigness widersteht das Chipping, und Verschleißfestigkeit sorgt für Präzision über 12,000+ Teile.
• Reibahlen: Präzisionsreamer für enge Toleranzlöcher (± 0,0005 mm) In Automobilmotorteilen verwenden Sie M4 - Wege -Widerstand behält eine konsistente Lochqualität über 18,000+ Reichen.

Fallbeispiel: Ein Werkzeuggeschäft benutzte M2 zum Mahlen 55 HRC gehärtete Stahlteile. Die M2 -Schneiden stumpften danach 120 Teile. Sie wechselten zu M4, Und die Cutter dauerten 180 Teile (50% länger)—Regieren Sie die Zeit nach der Zeit von 35% und sparen $18,000 jährlich.

Werkzeuge bilden

• Schläge: Hochgeschwindigkeitsschläge zum Stempeln dicker Metallblätter (Z.B., 8 MM Edelstahl) ein MA4-Ausgezeichneter Verschleißfestigkeit Griffe 220,000+ Stempel (40,000 mehr als M2).
• Stirbt: Kaltbildende Stürme zur Gestaltung hochfärblicher Befestigungselemente Verwenden Sie M4-Teigness widersteht dem Druck, und Verschleißfestigkeit reduziert defekte Teile durch 65%.
• Stempelwerkzeuge: Feinstempelwerkzeuge für Elektronikanschlüsse Verwenden Sie M4 - Lärm (67-69 HRC) sorgt sauber, burr-freie Schnitte.

Luft- und Raumfahrt & Automobilindustrie

• Luft- und Raumfahrtindustrie: Schneidwerkzeuge zur Bearbeitung von Turbinenklingen (Inconel 718) ein MA4-hohe heiße Härte Griff 600 ° C Schneidtemperaturen, das würde niedrigere HSS erweichen würden.
• Automobilindustrie: Hochgeschwindigkeits-Schneidwerkzeuge für die Bearbeitung von Getriebegrad (Ausgehärteter Stahl) Verwenden Sie M4 - Wear -Widerstand reduziert den Werkzeugersatz nach 25%, Produktionskosten senken.

Maschinenbau

• Getriebe: Schwerlastausrüstung für Industriemaschinen (Z.B., Bergbauförderer) Verwenden Sie M4 - Wear -Resistenz verlängert die Lebensdauer durch 25% vs. M2, Reduzierung der Wartung.
• Wellen: Antriebswellen für Hochtorque-Geräte (Z.B., Industriemischer) Verwenden Sie M4 - Tensile Stärke (2100-2600 MPA) stand den schweren Lasten, und Müdigkeitstärke widersetzt sich wiederholten Stress.
• Lager: Hochlastlager für Baugeräte verwenden M4-Wäschefestigkeit verringert die Reibung, Senkung der Wartungsfrequenz durch 50%.

3. Herstellungstechniken für M4 -Werkzeugstahl

Die Herstellung von M4 erfordert Präzision, um die Carbidbildung zu kontrollieren und die Leistung zu optimieren. Hier ist der detaillierte Prozess:

1. Metallurgische Prozesse (Kompositionskontrolle)

• Elektrischer Lichtbogenofen (EAF): Primärmethode - STAELSCHRAFT, Wolfram, Molybdän, Vanadium, und Kohlenstoff werden bei 1.650-1.750 ° C geschmolzen. Sensoren Monitor Chemische Zusammensetzung Kohlenstoff halten (0.95-1.20%) und andere Elemente in Reichweite - kritisch für die Carbidbildung.
• Basis -Sauerstoffofen (Bof): Für groß an; Sauerstoff passt den Kohlenstoffgehalt ein. Legierungen (Wolfram, Vanadium) werden nach dem Blowing hinzugefügt, um Oxidation zu vermeiden.

2. Rollprozesse

• Heißes Rollen: Geschmolzene Legierung wird ingots geworfen, erhitzt auf 1.100-1.200 ° C., und rollte in Stangen, Teller, oder Draht. Heiße Rolling bricht große Carbide und Formen Werkzeugblanks nieder (Z.B., Cutterkörper).
• Kaltes Rollen: Für dünne Blätter verwendet (Z.B., Kleine Punschblanks)-Schnalte mit Raumtemperatur, um die Oberflächenbeschaffung zu verbessern. Nach dem Rollenglühen (700-750° C) stellt die Verarbeitbarkeit wieder her.

3. Wärmebehandlung (Kritisch für die Karbidleistung)

• Glühen: Erhitzt auf 850-900 ° C für 2-4 Std., langsam abgekühlt (50° C/Stunde) bis ~ 600 ° C.. Reduziert die Härte zu 220-250 Brinell, Machenschaft machen und interne Stress lindern.
• Abschrecken: Erhitzt auf 1.200-1.250 ° C. (Austenitisierung) für 30-60 Minuten, in Öl gelöscht. Verhärtet 67-69 HRC; Luftlöschung reduziert die Verzerrung, senkt jedoch die Härte zu 63-65 HRC.
• Temperieren: Auf 500-550 ° C erwärmt für 1-2 Std., luftgekühlt. Balden heiße Härte und Zähigkeit - kritisch zum Schneiden von Werkzeugen; vermeidet Übertemperatur, was den Verschleißfestigkeit verringert.
• Stressabbau Glühen: Obligatorisch-auf 600-650 ° C erhitzt für 1 Stunde nach der Bearbeitung, um Stress zu reduzieren, Verhinderung von Rissen beim Löschen.

4. Bildung und Oberflächenbehandlung

• Formenmethoden:
• Drücken Sie die Formung: Hydraulische Pressen (5,000-10,000 Tonnen) Form M4 -Platten in Werkzeugblanks - vor der Wärmebehandlung vorhanden.
• Schleifen: Nach Wärmebehandlung, Diamanträder refinieren Kanten auf ± 0,0005 mm Toleranzen (Z.B., Reamer -Flöten) Schärfe bewahren.
• Bearbeitung: CNC -Mühlen mit Carbid -Werkzeugen formte M4 zu Schneidgeometrien - Kühlmittel verhindert Überhitzung und Carbidschäden.
• Oberflächenbehandlung:
• Nitrieren: Erhitzt auf 500-550 ° C in Stickstoff, um a zu bilden 5-10 μm Nitridschicht - steigt den Verschleiß Widerstand durch 25%.
• Beschichtung (PVD/CVD): Titanaluminiumnitrid (PVD) Beschichtungen reduzieren die Reibung, Verlängerung der Werkzeuglebensdauer um 2x für Hochgeschwindigkeitsschnitte.
• Härten: Endgültige Wärmebehandlung (Quenching + Temperieren) reicht für die meisten Anwendungen aus - keine zusätzliche Oberflächenhärten benötigt.

5. Qualitätskontrolle (Leistungssicherung)

• Härteprüfung: Rockwell C-Tests überprüfen die Härte nach der Temperation (63-69 HRC) und heiße Härte (≥ 60 h bei 600 ° C).
• Mikrostrukturanalyse: Bestätigt eine gleichmäßige Carbidverteilung (Keine großen Carbide, die ein Splitter- oder Kantenausfall verursachen).
• Dimensionale Inspektion: CMMS -Überprüfungswerkzeugabmessungen für Präzision (Z.B., Mahlschneiderzahnabstand).
• Tragen Sie Tests: Simuliert Hochgeschwindigkeitsschnitte (Z.B., Bearbeitung 55 HRC -Stahl bei 450 m/my) Um das Werkzeugleben zu messen.
• Zugprüfung: Überprüft die Zugfestigkeit (2100-2600 MPA) und Ertragsfestigkeit (1700-2100 MPA) M4 -Spezifikationen zu erfüllen.

4. Fallstudie: M4 -Werkzeugstahl in gehärteter Stahlbearbeitung

Ein Hersteller von Automobilteilen verwendet M2 zum Mahlen 58 HRC gehärtete Stahl Zahnräder, aber häufige Werkzeugänderungen ausgesetzt (jeder 100 Teile) und hohe Kosten für die Kosten. Sie wechselten zu M4, mit den folgenden Ergebnissen:

• Werkzeugleben: M4 Cutter dauerten 160 Teile (60% länger als M2)- Reduzierungswerkzeugänderungen nach 37%.
• Kosten beruhigen: Weniger Regrinds gespeichert $12,000 Jährlich in der Arbeit und der Werkzeugreparatur.
• Kosteneinsparungen: Trotz M4 25% höhere Voraussetzungen, Der Hersteller spart $30,000 Jährlich über reduziertes Werkzeugersatz und Regler.

5. M4 Werkzeugstahl vs. Andere Materialien

Wie ist M4 im Vergleich zu M2 und anderen Hochleistungsmaterialien vergleichbar?? Lassen Sie es uns aufschlüsseln:

Anwendungseignung

• Ausgehärteter Stahlbearbeitung: M4 übertrifft M2 (Besserem Widerstand) für 50+ HRC -Stahl - ideal für Zahnrad- oder Würfelbearbeitung.
• Präzisionsabschneiden: M4 ist D2 überlegen (Bessere Zähigkeit) Für Reibahlen oder Räume reduziert das Abplatz.
• Luft- und Raumfahrtkomponenten: M4 balanciert heiße Härte und Kosten besser als Titan - ist zum Schneiden von Inconel- oder Titanteilen geeignet.

Ansicht von Yigu Technology auf M4 Tool Steel

Bei Yigu Technology, M4 sticht als Spitzenauswahl für hochkarätige Schneidanwendungen aus. Es ist hohe kohlenstoffgetriebene Resistenz tragen Und heiße Härte Machen Sie es ideal für Kunden in der Luft- und Raumfahrt, Automobil, und Präzisionswerkzeug. Wir empfehlen M4 zur Bearbeitung von hartem Stahl, Inconel, und hochfeste Legierungen-wo es M2 übertrifft (längeres Werkzeugleben) und D2 (Bessere Zähigkeit). Während teurer im Voraus, Die Haltbarkeit senkt die Wartungs- und Ersatzkosten, Übereinstimmung mit unserem Ziel, nachhaltig zu sein, Hochleistungslösungen für leistungsstarke Herstellungslösungen.

FAQ

1. Ist M4 -Werkzeugstahl besser als M2 für den Bearbeiten gehärteter Stahl?

Ja - Der höhere Kohlenstoffgehalt von M4 bildet mehr Carbide, es machen 20-25% mehr kearresistent als M2. Es ist ideal für die Bearbeitung 50+ HRC gehärteter Stahl, da es länger Schärfe beibehält und die Reglerung verringert.

2. Kann M4 für nicht gehärtete Materialien verwendet werden? (Z.B., Aluminium)?

Ja, Aber es ist übergeklagt. M4 arbeitet für Aluminiumbearbeitung, Aber M2 ist billiger und für die meisten nicht gehärteten Anwendungen ausreichend. Reservieren Sie M4 für harte Metalle, um die Kosteneffizienz zu maximieren.

3. Wie ist M4 im Vergleich zu D2 -Werkzeugstahl zum Schneiden von Werkzeugen?

M4 hat eine ähnliche Verschleißresistenz gegen D2, aber bessere Zähigkeit (35-45 J/cm² vs. Die geringe Zähigkeit von D2), Reduzierung des Chipping -Risikos. M4 hat auch eine höhere heiße Härte, Es ist besser für Hochgeschwindigkeitsschnitte-D2 ist besser für Kaltarbeitsstirme, keine Hochgeschwindigkeitstools.