NAK55 Structural Steel: Propriétés, Applications, Guide de fabrication

NAK55 Structural Steel est un alliage premium adapté à la fabrication de précision, célébré pour son mélange équilibré de Excellente résistance à l'usure, durcissement élevé, et une résistance à la corrosion fiable. Son soigneusement calibré composition chimique- avec chrome contrôlé, molybdène, et ajouts de vanadium - le fait un choix supérieur pour les applications exigeantes comme les moules à injection en plastique, Outils de moulage, et des composants hautes performances dans les industries aérospatiales et automobiles. Dans ce guide, Nous allons briser ses traits clés, Utilise du monde réel, processus de fabrication, Et comment il se compare à d'autres matériaux, vous aider à le sélectionner pour des projets qui nécessitent à la fois la précision et la durabilité.

1. Propriétés des matériaux clés de l'acier structurel NAK55

Les performances du NAK55 découlent de son optimisation composition chimique, qui offre des propriétés physiques et mécaniques cohérentes adaptées aux tâches d'ingénierie de précision.

Composition chimique

La formule du NAK55 est équilibrée pour hiérarchiser la résistance à la ténacité et à l'usure, avec des gammes fixes pour les éléments clés:

• Teneur en carbone: 0.30-0.40% (équilibre la force et dureté—How assez pour éviter la fragilité dans les gros moules, assez haut pour former des carbures durs pour une résistance à l'usure)
• Teneur en chrome: 3.00-3.50% (forme une couche d'oxyde protectrice pour Bonne résistance à la corrosion et améliore la durabilité, Assurer des résultats uniformes de traitement thermique)
• Contenu molybdène: 0.20-0.40% (stimule la résistance à haute température et la résistance à la fatigue thermique, Idéal pour les moules de moulage de mat)
• Contenu de vanadium: 0.10-0.20% (affine la taille des grains, améliore la ténacité, et forme de petits carbures de vanadium qui améliorent se résistance à l'usure)
• Contenu du manganèse: 0.20-0.50% (améliore la durabilité sans créer de carbures grossiers qui affaiblissent l'acier)
• Contenu en silicium: 0.10-0.30% (SIDA dans la désoxydation pendant la fabrication et stabilise les performances à haute température)
• Contenu du phosphore: ≤0,03% (strictement contrôlé pour empêcher la fragilité froide, critique pour les moules utilisés dans les environnements à basse température)
• Teneur en soufre: ≤0,03% (ultra-faible pour maintenir la ténacité et éviter de craquer pendant la formation ou l'usinage)

Propriétés physiques

Propriétés mécaniques

Après un traitement thermique standard (recuit + éteinte + tremper), NAK55 offre des performances fiables pour les applications de précision:

• Résistance à la traction: ~ 1500-1800 MPA (Convient pour les composants porteurs comme les pièces de transmission automobile et les noyaux de moule)
• Limite d'élasticité: ~ 1200-1500 MPA (Assure que les pièces résistent à une déformation permanente sous pression d'injection ou charges de moulage)
• Élongation: ~ 10-15% (dans 50 mm - suffisamment élevé pour éviter les fissures pendant l'assemblage de moisissures ou l'installation des composants)
• Dureté (Échelle Rockwell C): 52-56 HRC (après traitement thermique - idéal pour équilibrer la résistance à l'usure et la machinabilité; plus doux que l'outil D2 en acier mais plus dur)
• Force de fatigue: ~ 700-800 MPA (à 10⁷ cycles - critique pour les moules à volume élevé utilisés 100,000+ fois, Comme des outils d'injection en plastique)
• Résistance à l'impact: Modéré à élevé (~ 40-50 J / cm² à température ambiante)- plus élevé que de nombreux aciers à outils, Le rendre adapté aux grands moules qui résistent à la contrainte d'assemblage.

Autres propriétés critiques

• Excellente résistance à l'usure: Les carbures de chrome et de vanadium résistent à l'abrasion, prolonger la durée de vie des moules (Par exemple, 300,000+ Cycles pour moules d'injection en plastique) et composants.
• Bonne résistance à la corrosion: La couche d'oxyde de chrome protège contre les résines plastiques, fluides de moulage, et produits chimiques doux, Éviter des taches ou de la dégradation.
• Durcissement élevé: Équilibré avec la dureté, Donc Nak55 résiste à la pression de serrage (jusqu'à 8,000 kn pour les moules de taille moyenne) Sans craquer.
• Machinabilité: NAK55 modéré - recouvert (dureté ~ 200-230 Brinell) est facile à machine avec des outils en carbure; Le broyage post-traitement est simple pour les finitions de précision.
• Soudabilité: Avec prudence - le contenu en alliage élevé augmente le risque de fissuration; préchauffage (250-300° C) et la trempe post-soudage est nécessaire pour les réparations de moisissures ou les modifications des composants.

2. Applications réelles de l'acier structurel NAK55

La polyvalence et les propriétés équilibrées du NAK55 le rendent idéal pour les industries qui exigent une précision, durabilité, et cohérence. Voici ses utilisations les plus courantes:

Moulage par injection en plastique

• Moules pour pièces en plastique: Moules pour l'électronique grand public (Par exemple, Enveloppes d'ordinateur portable) Utilisez NAK55—dureté résiste aux cycles de serrage quotidiens, et résistance à la corrosion résiste aux produits chimiques en résine plastique, Assurer aucune tache de pièce.
• Composants centraux et cavité: Carottes de moule de précision (pour les petits trous en pièces en plastique) Utiliser NAK55 - La résistance aux vêtements maintient des tolérances étroites (± 0,002 mm) sur 250,000 cycles, Réduire les pièces défectueuses.

Exemple de cas: Un fabricant d'électronique utilisé 420 acier inoxydable pour les moules de boîtier d'ordinateur portable mais d'usure de noyau fréquente face (Besoin de remplacement de chaque 180,000 cycles). Ils sont passés à NAK55, et les noyaux ont duré 320,000 cycles (78% plus long)—Cutation des coûts d'entretien des moisissures par $35,000 annuellement.

Moulage

• Moules de moulage métallique: Moules de moulage en zinc (Pour les poignées de porte automobile) Utilisez NAK55—résistance à haute température résiste à 450 ° C zinc fondu, et la résistance à la fatigue thermique évite les fissures du chauffage / refroidissement répété.
• Composants centraux et cavité: Cœurs de moulage en aluminium (pour les pièces du moteur) Utiliser NAK55 - Poignées de résistance aux vêtements Abrasif Molten Aluminium, Assurer la géométrie en partie cohérente sur 150,000 cycles.

Forger et estamper

• Dies à l'estampage: Dies d'estampage en tôle (pour les supports intérieurs automobiles) Utilisez NAK55—se résistance à l'usure résiste à la friction métallique, Assurer des bords de support propre 200,000 tirettes.
• Forger des matrices: Dies à forage à froid (pour les petites attaches en acier) Utiliser NAK55 - Twoleness résiste à la pression de forge (jusqu'à 5,000 KN), et la résistance à l'usure s'étend sur la vie 50% contre. acier au carbone standard.

Aérospatial, Automobile & Industries médicales

• Industrie aérospatiale: Petites composantes de précision (Par exemple, boîtiers de capteurs d'avion) Utilisez NAK55—force de fatigue résiste aux vibrations pendant le vol, et la stabilité dimensionnelle assure la précision du capteur.
• Industrie automobile: Composants haute performance (Par exemple, engins de transmission) Utiliser NAK55 - Couple de poignées de résistancetensile, et la résistance à l'usure réduit la dégradation des équipements, Extension de la durée de vie.
• Industrie médicale: Composants des instruments chirurgicaux (Par exemple, poignées scalpel) Utilisez NAK55—résistance à la corrosion résiste à la stérilisation de l'autoclave, et la biocompatibilité n'assure pas de lixiviation toxique, Répondre aux normes de sécurité médicale.

3. Techniques de fabrication pour NAK55 Structural Steel

La production de NAK55 nécessite une précision pour maintenir son équilibre en alliage et assurer des performances cohérentes. Voici le processus détaillé:

1. Processus métallurgiques (Contrôle de la composition)

• Fournaise à arc électrique (EAF): Méthode primaire - acier de crap, chrome, molybdène, vanadium, et d'autres alliages sont fondus à 1 650-1,750 ° C. Moniteur des capteurs composition chimique Pour garder les éléments dans les gammes de NAK55 (Par exemple, 3.00-3.50% chrome), critique pour la corrosion et la résistance à l'usure.
• Fournaise de base à l'oxygène (BOF): Pour la production à grande échelle - le fer mouillé d'un haut fourneau est mélangé avec de la ferraille en acier; L'oxygène ajuste la teneur en carbone. Les alliages sont ajoutés après le soufflage pour éviter l'oxydation et assurer une composition précise.

2. Procédés de roulement

• Roulement chaud: L'alliage fondu est jeté dans les lingots, chauffé à 1 100-1,200 ° C, et roulé dans des assiettes, bars, ou des blocs. Le roulement chaud décompose les gros carbures et façonne le matériau en blancs (Par exemple, 400×400 Blocs MM pour les moules d'injection).
• Roulement froid: Utilisé pour les composants minces (Par exemple, Inserts d'estampage)—Ellé à température ambiante pour améliorer la finition de surface et la précision dimensionnelle. Recuit après le roulis (700-750° C) restaure la machinabilité en adoucissant l'acier.

3. Traitement thermique (Adapté à l'application)

Le traitement thermique est essentiel pour débloquer les propriétés équilibrées de NAK55:

• Recuit: Chauffé à 800-850 ° C et maintenu pour 2-3 heures, Puis refroidi lentement (50° C / heure) à ~ 600 ° C. Réduit la dureté à 200-230 Brinell, le rendre machinable et soulager le stress interne.
• Éteinte: Chauffé à 880-920 ° C (austénidation) et tenu pour 30-45 minutes (en fonction de l'épaisseur de partie), puis éteint dans l'huile. Durcit l'acier à 54-56 HRC; extinction de l'air (Ralentissez) réduit la distorsion mais abaisse la dureté à 52-54 HRC (Idéal pour les grands moules).
• Tremper: Réchauffé à 450-500 ° C pour 1-2 heures, puis refroidi à l'air. Soldes dureté et résistance à l'usure - critique pour les moules d'injection en plastique; Évite le débordement, ce qui réduirait la dureté.
• Recuit de soulagement du stress: Obligatoire - chauffée à 600-650 ° C pour 1 heure après l'usinage (Avant le traitement thermique final) Pour réduire le stress de coupe, Empêcher la déformation des moisissures pendant l'utilisation.

4. Formage et traitement de surface

• Méthodes de formation:
• Press Forming: Presses hydrauliques (5,000-8,000 tonnes) Formez des plaques NAK55 dans des cavités de moisissure ou des blancs - placés avant le traitement thermique.
• Usinage: Les moulins CNC avec des outils en carbure coupent des formes complexes (Par exemple, Cavités de moule pour l'électronique) en NAK55 recuit - Coolant empêche la surchauffe et assure des surfaces lisses.
• Affûtage: Après un traitement thermique, Les roues en diamant affinent les pièces de précision (Par exemple, cœurs de moisissure) à ra 0.05 μm de rugosité, Assurer que les pièces en plastique ont des finitions de haute qualité.
• Traitement de surface:
• Nitrative: Chauffé à 480-520 ° C dans une atmosphère d'azote pour former un 5-8 μm Couche de nitrure - les boosts portent une résistance 25% (Idéal pour tamponner les dies ou les noyaux de moulage).
• Revêtement (PVD / CVD): Nitrure de titane (PVD) Les revêtements sont appliqués sur les surfaces de moule - réduit le collage en plastique, Améliorer la libération des pièces et prolonger la durée de vie des moisissures.
• Durcissement: Traitement thermique final (éteinte + tremper) est suffisant pour la plupart des applications - aucun durcissement de surface supplémentaire nécessaire.

5. Contrôle de qualité (Assurance de précision)

• Test de dureté: Les tests Rockwell C vérifient la dureté après le tempérament (52-56 HRC)—Enseils correspondent aux besoins d'application.
• Analyse de microstructure: Examine l'alliage au microscope pour confirmer la distribution uniforme des carbures (Pas de gros carbures qui provoquent l'usure ou la fissuration).
• Inspection dimensionnelle: Coordonner les machines de mesure (CMMS) Vérifiez les dimensions de la pièce à ± 0,001 mm - critique pour les moules de précision et les composants aérospatiaux.
• Tests de corrosion: Tests de pulvérisation saline (par ASTM B117) vérifier Bonne résistance à la corrosion—Essentiel pour les instruments médicaux et les moules en plastique exposés aux résines.
• Tests de traction: Vérifie la force de traction (1500-1800 MPA) et la limite d'élasticité (1200-1500 MPA) Pour répondre aux spécifications NAK55.

4. Étude de cas: NAK55 Structural Steel dans des moules à moulage automobile

Un fournisseur automobile a utilisé un acier à outils H13 pour les moules de moulage en zinc (Pour les poignées de porte) mais a fait face à deux numéros: fissure de fatigue thermique après 120,000 cycles et coûts d'entretien élevés. Ils sont passés à NAK55, avec les résultats suivants:

• Résistance à la fatigue thermique: Pas de craquage après 250,000 cycles - la vie muette a doublé, Réduire les coûts de remplacement par $60,000 annuellement.
• Qualité des pièces: La stabilité dimensionnelle du NAK55 a réduit les poignées de porte défectueuses de 5% à 1%, économie $20,000 en matière de déchets.
• Économies de coûts: Malgré 20% Coût de moisissure initial plus élevé, Le fournisseur a sauvé $75,000 annuellement via des taux de maintenance et de défaut inférieurs.

5. NAK55 Structural Steel vs. Autres matériaux

Comment NAK55 se compare-t-il aux aciers et matériaux alternatifs pour les applications de précision? Décomposons-le:

Adéabilité de l'application

• Moules d'injection en plastique: NAK55 équilibre la ténacité et la résistance à la corrosion - plus que A2 (équitable) et moins cher que H13, Le faire idéal pour les moules à volume moyen.
• Moule à moulage: La résistance à la fatigue thermique du NAK55 surpasse H13 pour la coulée en zinc / aluminium - coût plus fort et usinage plus facile que D2.
• Composants aérospatiaux: La résistance à la fatigue du NAK55 et la stabilité dimensionnelle rivalisent H13 à un coût inférieur - en faveur de petites pièces de précision.
• Instruments médicaux: 420 L'acier inoxydable a une meilleure résistance à la corrosion, Mais la ténacité plus élevée de NAK55 le rend meilleur pour les gardiens d'instruments qui résistent à l'impact.

Vue de la technologie Yigu sur Nak55 Structural Steel

À la technologie Yigu, NAK55 se démarque comme une solution polyvalente pour la fabrication de précision. Son équilibré se résistance à l'usure, dureté, et la résistance à la corrosion le rendent idéal pour les clients en moulage en plastique, coulée de matrice automobile, et aérospatial. Nous recommandons NAK55 pour les moules et les composants du volume moyen à élevé - où il surpasse A2 (meilleure ténacité) et offre une meilleure valeur que H13. Bien que plus coûteux que les aciers basiques, sa longue durée de vie et de la faible maintenance s'alignent sur notre objectif de durable, Solutions rentables pour les industries exigeant à la fois la précision et la durabilité.

FAQ

1. Est-ce que NAK55 en acier structurel adapté aux grands moules à injection en plastique?

Oui - NAK55 est élevé dureté et un faible coefficient d'expansion thermique le rendent idéal pour les gros moules (Par exemple, 1M + en taille). Tremper à 52-54 HRC réduit la fragilité, et sa machinabilité garantit que les géométries complexes des moisissures peuvent être produites avec précision.

2. Le NAK55 peut-il être utilisé pour les instruments médicaux qui nécessitent une stérilisation?

Oui - NAK55 Bonne résistance à la corrosion résiste à la stérilisation de l'autoclave (121° C, 15 psi) Sans rouille. Pour les applications critiques (Par exemple, lames chirurgicales), Ajouter un revêtement PVD pour améliorer la résistance à la corrosion et la biocompatibilité.

3. Comment NAK55 se compare-t-il à H13 pour les moules de moulage?

NAK55 est 10% moins cher que H13 et plus facile à machine, tout en offrant une résistance à la fatigue thermique similaire pour la coulée du zinc / aluminium. H13 a une dureté chaude plus élevée (Mieux pour les métaux à haute température comme le cuivre), Mais le NAK55 est plus rentable pour la plupart des besoins de coulée.