Acier à outils O2: Propriétés, Applications, et guide de fabrication

L'acier à outils O2 est un acier à outils de travail à froid polyvalent célébré pour son mélange équilibré de Excellente résistance à l'usure, force fiable, et machinabilité pratique. Son soigneusement calibré composition chimique- avec du carbone modéré et une faible teneur en chrome - le fait un choix rentable pour la coupe des outils, former des matrices, et composants à haute résistance dans l'aérospatiale, automobile, et génie mécanique. 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 exigent la durabilité sans compromettre la convivialité.

1. Propriétés des matériaux clés de l'acier à outils O2

Les performances de l'outil d'outil O2 proviennent de son optimisation composition chimique, qui offre des propriétés physiques et mécaniques cohérentes adaptées aux tâches de coupe à froid et de précision.

Composition chimique

La formule d'O2 hiérartisse la résistance à l'usure et la ténacité, avec des gammes fixes pour les éléments clés:

• Teneur en carbone: 0.90-1.05% (assez haut pour former des carbures durs pour Excellente résistance à l'usure, suffisamment bas pour maintenir une ténacité modérée pour la formation à froid)
• Teneur en chrome: 0.40-0.60% (Faible par rapport aux autres aciers à outils - les intentions de durabilité légèrement sans réduire la machinabilité)
• Contenu du manganèse: 0.20-0.40% (stimule la durabilité et la résistance à la traction sans créer de carbures grossiers qui affaiblissent l'acier)
• Contenu en silicium: 0.15-0.35% (SIDA en désoxydation pendant la fabrication et stabilise les propriétés mécaniques)
• Contenu du phosphore: ≤0,03% (strictement contrôlé pour empêcher la fragilité froide, critique pour les outils utilisés dans les environnements à basse température)
• Teneur en soufre: ≤0,03% (ultra-faible à maintenir dureté et éviter de craquer pendant la formation ou l'usinage)

Propriétés physiques

Propriétés mécaniques

Après un traitement thermique standard (recuit + éteinte + tremper), O2 offre des performances fiables pour les applications de travail à froid:

• Résistance à la traction: ~ 1800-2200 MPA (Convient pour les outils de coupe porteurs et les matrices de formation)
• Limite d'élasticité: ~ 1500-1800 MPA (Assure que les outils résistent à la déformation permanente sous une pression de formation à froid ou des charges de coupe)
• Élongation: ~ 10-15% (dans 50 mm - ductilité modérée, Assez pour éviter la fissuration pendant l'assemblage des outils ou l'impact léger)
• Dureté (Échelle Rockwell C): 60-65 HRC (après traitement thermique - idéal pour équilibrer la résistance à l'usure et la rétention des bords; plus dur que l'acier à outils A2 mais plus machinable que d2)
• Force de fatigue: ~ 700-800 MPA (à 10⁷ cycles - critique pour les outils de coupe à volume élevé utilisés à plusieurs reprises, comme les fraises de la ligne de production)
• Résistance à l'impact: Modéré (~ 30-40 J / cm² à température ambiante)- plus fort que A2 mais supérieur à D2, Le rendre adapté aux tâches de travail à froid non impact.

Autres propriétés critiques

• Excellente résistance à l'usure: Les carbures à base de carbone résistent à l'abrasion, Extension de la durée de vie de l'outil (Par exemple, 200,000+ Cycles pour l'estampage des matrices) et réduire la fréquence de remplacement.
• Bonne ténacité: Équilibré avec la dureté, Donc O2 résiste à la pression de formation froide (jusqu'à 6,000 kn pour les petites matrices d'estampage) Sans écaillage.
• Machinabilité: Bien (Avant le traitement thermique)- O2 recouvert (dureté ~ 200-230 Brinell) est facile à machine avec des outils en carbure; Le broyage post-traitement est simple pour les bords de précision.
• Soudabilité: Avec prudence - une haute teneur en carbone augmente le risque de fissuration; préchauffage (250-300° C) et la trempe post-soudage est requise pour les réparations ou modifications des outils.

2. Applications réelles de l'acier à outils O2

La polyvalence et la rentabilité d'O2 le rendent idéal pour les industries qui exigent des performances de travail à froid fiables. Voici ses utilisations les plus courantes:

Outils de coupe

• Frappeurs: Les usines d'extrémité pour l'usinage en acier doux ou en aluminium utilisent O2—se résistance à l'usure maintient la netteté 30% plus long que les aciers à faible teneur en carbone, Réduire le temps de regrins.
• Outils de virage: Outils de tour pour transformer les métaux non ferreux (Par exemple, laiton ou cuivre) Utiliser O2 - la légèreté résiste aux vibrations légères, Assurer les finitions de surface lisses.
• Broches: Broaches internes pour façonner les pièces en acier doux (Par exemple, dents de vitesse) Utiliser O2 - La machinabilité permet des géométries de broch complexes, et la résistance à l'usure assure des coupes cohérentes 15,000+ parties.
• Alésus: Respecteurs de précision pour créer des trous de tolérance moyenne (± 0,005 mm) Utiliser O2 - la rétention de pointe maintient la précision des trous sur 10,000+ rafales.

Exemple de cas: Un petit atelier d'usinage utilisait de l'acier à faible teneur en carbone pour les outils de rotation en aluminium mais affronté le terne après 500 parties. Ils sont passés à O2, et les outils ont duré 1,200 parties (140% plus long)—Cutation des coûts de remplacement de l'outil par $12,000 annuellement.

Outils de formation

• Coups de poing: Outils de coup de pouce à froid pour la tôle (Par exemple, Création de trous dans des supports en acier) Utilisez O2—se résistance à l'usure poignées 150,000+ coups de poing sans usure, Réduire les pièces défectueuses.
• Décède: Dies dies pour les petits composants métalliques (Par exemple, Connecteurs électroniques) Utiliser O2 - la grandeur résiste à la pression d'estampage (jusqu'à 4,000 KN), et la machinabilité permet des cavités de matrice complexes.
• Outils d'estampage: Outils d'estampage fin pour les feuilles en acier mince (Par exemple, laveuse) Utiliser O2 - dureté (60-65 HRC) assure la propreté, bords sans bavure.

Aérospatial, Automobile & Génie mécanique

• Industrie aérospatiale: Petites composantes de précision (Par exemple, attaches de support léger) Utilisez O2—résistance à la traction prend en charge les charges structurelles, et la stabilité dimensionnelle garantit les autres pièces.
• Industrie automobile: Composants à faible stress (Par exemple, attaches de finition intérieure) Utiliser O2 - La résistance aux vêtements réduit la dégradation de la vibration, Extension de la vie des composants.
• Génie mécanique: Petits engrenages et arbres pour les machines légères (Par exemple, Systèmes de convoyeur) Utiliser O2 - La résistance à la folie résiste au stress répété, et la rentabilité convient à la production à haut volume.

3. Techniques de fabrication pour l'acier à outils O2

La production d'O2 nécessite une précision pour maintenir son équilibre chimique et assurer des performances de travail à froid cohérentes. Voici le processus détaillé:

1. Processus métallurgiques (Contrôle de la composition)

• Fournaise à arc électrique (EAF): Méthode primaire - acier de crap, carbone, et de petites quantités de chrome sont fondues à 1 650-1,750 ° C. Moniteur des capteurs composition chimique Pour garder les éléments dans les gammes d'O2 (Par exemple, 0.90-1.05% carbone), critique pour 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. Le chrome est ajouté 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 bars, assiettes, ou fil. Le roulement chaud décompose les gros carbures et façonne le matériau en blancs d'outils (Par exemple, 300×300 Blocs MM pour l'estampage des matrices).
• Roulement froid: Utilisé pour les composants de l'outil mince (Par exemple, petits blancs de punch)—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 aux besoins de travail à froid)

Le traitement thermique est essentiel pour débloquer la résistance à l'usure d'O2 et la ténacité:

• 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 860-900 ° C (austénidation) et tenu pour 30-45 minutes (en fonction de l'épaisseur de partie), puis éteint dans l'huile. Durcit l'acier à 63-65 HRC; extinction de l'air (Ralentissez) réduit la distorsion mais abaisse la dureté à 60-62 HRC (Idéal pour les grandes matrices).
• Tremper: Réchauffé à 180-220 ° C pour 1-2 heures, puis refroidi à l'air. Maximise se résistance à l'usure Tout en conservant une ténacité modérée - critique pour la coupe des outils; températures de tempérament plus élevées (250-300° C) peut être utilisé pour plus de ténacité dans la formation de matrices.
• 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 outils pendant l'utilisation.

4. Formage et traitement de surface

• Méthodes de formation:
• Press Forming: Presses hydrauliques (4,000-6,000 tonnes) Formez des plaques O2 dans des cavités de mat.
• Usinage: Les moulins CNC avec des outils en carbure coupent des formes complexes (Par exemple, De dents de frappeur) en O2 recuit - le refroidissement empêche la surchauffe et assure des bords lisses.
• Affûtage: Après un traitement thermique, Les roues en diamant affinent des outils de précision (Par exemple, ARDES) à ra 0.05 μm de rugosité, assurer la netteté, Surfaces de coupe cohérentes.
• Traitement de surface:
• Nitrative: Chauffé à 500-550 ° C dans une atmosphère d'azote pour former un 5-8 μm Couche de nitrure - les boosts portent une résistance 25% (Idéal pour l'estampir les matrices ou les outils de coupe à usage élevé).
• Revêtement (PVD / CVD): Nitrure de titane (PVD) Les revêtements sont appliqués sur les surfaces des outils de coupe - réduit la friction, Extension de la durée de vie de l'outil par 2x pour l'usinage en aluminium ou en acier doux.
• Durcissement: Traitement thermique final (éteinte + tremper) est suffisant pour la plupart des applications - aucun durcissement de surface supplémentaire nécessaire.

5. Contrôle de qualité (Assurance des performances)

• Test de dureté: Les tests Rockwell C vérifient la dureté après le tempérament (60-65 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'écaillage des outils).
• Inspection dimensionnelle: Coordonner les machines de mesure (CMMS) Vérifiez les dimensions de l'outil à ± 0,001 mm - critique pour les outils de coupe de précision comme les alares.
• Tests d'usure: Simule la coupe froide (Par exemple, usinant l'aluminium à 300 m / mon) Pour mesurer la vie de l'outil - l'insurre O2 répond aux attentes de durabilité.
• Tests de traction: Vérifie la force de traction (1800-2200 MPA) et la limite d'élasticité (1500-1800 MPA) Pour répondre aux spécifications de l'O2.

4. Étude de cas: Acier à outils O2 en tamponnage en tôle décède

Un petit fabricant de pièces automobiles a utilisé un acier à outils A2 pour l'estampage en tôle (pour les supports intérieurs) mais a fait face à deux numéros: Coûts d'usinage élevés (En raison de la machinabilité inférieure d'A2) et mourir après 100,000 cycles. Ils sont passés à O2, avec les résultats suivants:

• Coûts d'usinage: La meilleure machinabilité d'O2 a réduit le temps de fraisage CNC par 20%, économie $8,000 annuellement en travail.
• Mourir: Les décès d'O2 ont duré 180,000 cycles (80% plus longtemps que A2)- Répartir les coûts de remplacement de la matrice par $15,000 annuellement.
• Économies de coûts: Malgré des coûts de matériel initial similaires, Le fabricant a sauvé $23,000 annuellement via des dépenses d'usinage et de remplacement inférieures.

5. Acier à outils O2 VS. Autres matériaux

Comment l'O2 se compare-t-il aux alternatives aciers et matériaux d'outils pour les applications de travail à froid? Décomposons-le:

Adéabilité de l'application

• Dies en formation froide: L'O2 équilibre la résistance à l'usure et la machinabilité - plus bas que d2 (plus facile à machine) et moins cher que M2, Idéal pour les matrices d'estampage de petite à moyen.
• Outils de coupe non ferreux: O2 surpasse 420 acier inoxydable (dureté plus élevée) Pour l'usinage en aluminium / cuivre - plus rentable que M2 pour les vitesses de coupe faible à médium.
• Composants de précision: La stabilité dimensionnelle de l'O2 rivalise à un coût inférieur à un coût inférieur - pour les attaches aérospatiales ou automobiles qui nécessitent une force modérée.

Vue de la technologie Yigu sur l'acier à outils O2

À la technologie Yigu, O2 se démarque comme une solution rentable pour le travail à froid et les tâches de coupe à faible vitesse. C'est Excellente résistance à l'usure, bonne machinabilité, Et la ténacité équilibrée le rend idéal pour les petits fabricants et les lignes de production à haut volume. Nous recommandons O2 pour les matrices d'estampage en tôle, Outils de coupe non ferreux, et composants de précision - où il surpasse D2 (plus facile à machine) et offre une meilleure valeur que M2. Bien qu'il manque les performances à haute température de H13 ou M2, Son abordabilité et sa fiabilité s'alignent sur notre objectif de durable, Solutions pour le budget pour les besoins de fabrication de travail à froid.

FAQ

1. Est-ce que l'outil O2 est en acier adapté à l'usinage des métaux durs (Par exemple, acier durci)?

L'O2 fonctionne mieux pour les métaux de dureté doux à modéré (≤ 30 HRC, comme l'aluminium ou l'acier doux). Pour l'acier durci (≥50 HRC), Choisissez D2 ou M2 - ils ont une teneur en carbure plus élevée et une meilleure résistance à l'usure pour l'usinage des matériaux durs.

2. L'O2 peut-il être utilisé pour les applications de travail à chaud (Par exemple, estampage chaud)?

Non - O2 a une dureté chaude faible et se ramollira à des températures supérieures à 300 ° C. Pour les tâches de travail à chaud (Par exemple, estampage ou forge chaud), Utiliser l'acier à outils H13, qui conserve la dureté à des températures élevées.

3. Comment l'O2 se compare-t-il à A2 pour l'estampage des matrices?

L'O2 a une dureté plus élevée (60-65 HRC VS. A2 52-60 HRC) Et une meilleure résistance à l'usure, ce qui le rend plus durable pour l'estampage à haut volume. A2 a une ténacité plus élevée, C'est donc mieux pour l'estampage à impact lourd - Choose O2 pour l'impact de la lumière à l'assurance, tâches à volume élevé.