Acier à outils S1: Propriétés, Applications, et guide de fabrication

L'acier à outils S1 est un acier de travail à froid à faible alliage polyvalent célébré pour son mélange équilibré de Bonne résistance à l'usure, durcissement élevé, et excellent machinabilité - les trraits rendus possibles par son sur mesure composition chimique (carbone modéré, chrome, et ajouts de manganèse). Contrairement aux aciers à outils à haut alliage (Par exemple, D2 ou M2), Il priorise la convivialité et la rentabilité, Le faire idéal pour les outils de coupe de stress faible à moyen, former des matrices, et composants de précision 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 fiabilité sans coût excessif.

1. Propriétés des matériaux clés de l'acier à outils S1

Les performances de S1 découlent de son optimisation composition chimique, qui offre des propriétés physiques et mécaniques cohérentes adaptées aux tâches de coupe à froid et de coupe légère.

Composition chimique

La formule de S1 privilégie la ténacité et la machinabilité, avec des gammes fixes pour les éléments clés:

• Teneur en carbone: 0.40-0.50% (assez bas pour maintenir durcissement élevé pour former des matrices, assez haut pour former de petits carbures pour Bonne résistance à l'usure)
• Teneur en chrome: 0.50-0.70% (L'addition modeste améliore la durabilité et une légère résistance à la corrosion, sans réduire la machinabilité)
• Contenu du manganèse: 0.50-0.80% (stimule la résistance à la traction et la durabilité, Assurer des résultats uniformes de traitement thermique)
• 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 pour maintenir la ténacité et éviter de craquer pendant l'usinage ou la formation)

Propriétés physiques

Propriétés mécaniques

Après un traitement thermique standard (recuit + éteinte + tremper), S1 fournit des performances fiables pour les applications de stress faible à moyen:

• Résistance à la traction: ~ 1000-1200 MPA (Convient pour les outils de coupe légers et les matrices de formation à faible stress)
• Limite d'élasticité: ~ 800-1000 MPA (Assure que les outils résistent à la déformation permanente sous une pression de formation à froid ou des charges de coupe légère)
• Élongation: ~ 15-20% (dans 50 mm - plus élevé que la plupart des aciers à outils, ce qui facilite la machine des formes complexes sans craquer)
• Dureté (Échelle Rockwell C): 50-55 HRC (après traitement thermique - idéal pour équilibrer la résistance aux usages et la ténacité; plus doux que A2 mais plus ductile)
• Force de fatigue: ~ 500-600 MPA (à 10⁷ cycles - critique pour les outils à volume moyen utilisé 50,000+ fois, comme de petites matrices d'estampage)
• Résistance à l'impact: Modéré à élevé (~ 50-60 J / cm² à température ambiante)- plus élevé qu'A2, D2, ou m2, Le rendre adapté aux outils qui résistent à un impact mineur (Par exemple, outils de coupe manuels).

Autres propriétés critiques

• Bonne résistance à l'usure: Les carbures de carbone et de chrome résistent à l'abrasion, Extension de la durée de vie de l'outil (Par exemple, 100,000+ cycles pour les petites matrices d'estampage) et réduire la fréquence de remplacement.
• Bonne ténacité: Sa composition à faible alliage conserve la ductilité, S1 résiste donc à la pression de formation du froid (jusqu'à 4,000 kn pour les petites matrices) Sans écaillage.
• Machinabilité: Bien (Avant le traitement thermique)—Anuisé S1 (dureté ~ 180-220 Brinell) est facile à machine avec de l'acier à grande vitesse (HSS) ou outils en carbure; Le broyage post-traitement est simple pour les bords de précision.
• Soudabilité: Avec prudence - la teneur en carbone modérée nécessite un préchauffage (200-250° C) et la trempe après les soudages pour éviter de craquer, la rendre réparable pour les modifications des outils.

2. Applications réelles de l'acier à outils S1

Polyvalence de S1, abordabilité, et la ténacité le rendent idéal pour les industries qui exigent des performances fiables pour les tâches de stress léger-médium. Voici ses utilisations les plus courantes:

Outils de coupe

• Frappeurs: Petites usines d'extrémité pour l'usinage des métaux mous (Par exemple, Aluminium ou laiton) Utilisez S1—Bonne résistance à l'usure maintient la netteté pour 500+ parties, et la machinabilité permet des géométries de coupe personnalisées.
• Outils de virage: Outils de tour manuelle pour les amateurs ou les petits lots de métal utilisation S1 - la légèreté résiste à l'impact accidentel, et l'abordabilité convient à des projets à faible volume.
• Broches: Petites broches internes pour façonner des pièces en plastique ou en acier souple (Par exemple, Toy Gears) Utiliser S1 - La machinabilité crée des dents de broche précises, et porter des poignées de résistance 10,000+ parties.
• Alésus: Alésages de tolérance moyenne (± 0,01 mm) Pour le travail du bois ou les pièces en plastique, utilisez S1 - la rétention de pointe assure une qualité de trou constante sans reharpelage fréquent.

Exemple de cas: Un petit atelier d'usin 200 parties. Ils sont passés à S1, et les outils ont duré 600 parties (200% plus long)—Cutation des coûts de remplacement de l'outil par $8,000 annuellement.

Outils de formation

• Coups de poing: Petits outils de coup de pouce à froid pour la tôle (Par exemple, Création de trous dans des supports en aluminium) Utilisez S1—dureté résister à un coup de poing manuel ou à basse vitesse, et porter des poignées de résistance 80,000+ coups de poing.
• Décède: Empestation des matrices pour les feuilles en plastique minces (Par exemple, emballage ou étiquettes) Utiliser S1 - La machinabilité permet des cavités de matrice complexes, Et la ténacité évite la fissuration pendant l'assemblage de la matrice.
• Outils d'estampage: Outils d'emboutissant amateur ou petit lots (Par exemple, bijoux) Utiliser S1 - les intérêts de la compat à la réalisation des besoins à faible production, et la ténacité résiste à un désalignement occasionnel.

Aérospatial, Automobile & Génie mécanique

• Industrie aérospatiale: Petites composants non chargés (Par exemple, Fichettes intérieures d'avion) Utilisez S1—stabilité dimensionnelle assure la forme, et la machinabilité permet des tolérances étroites pour l'assemblage.
• Industrie automobile: Composants à faible stress (Par exemple, attaches de garniture en plastique ou moules de joint en caoutchouc) Utiliser S1 - Twoleness résiste à la pression de serrage des moisissures, et la rentabilité convient à la production à haut volume.
• Génie mécanique: Petits engrenages et arbres pour les machines légères (Par exemple, appareils de ménage) Utiliser S1 - La résistance à la folie résiste au stress répété, et l'abordabilité réduit les coûts des composants.

3. Techniques de fabrication pour l'acier à outils S1

La production de S1 nécessite une précision pour maintenir son équilibre chimique et assurer des performances cohérentes sur le travail à froid, tout en maintenant les coûts bas. 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 1 600 à 1 700 ° C. Moniteur des capteurs composition chimique Pour garder les éléments dans les gammes de S1 (Par exemple, 0.40-0.50% carbone), critique pour équilibrer la ténacité 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. 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 1 050-1 150 ° 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, 200×200 Blocs MM pour les petites matrices).
• Roulement froid: Utilisé pour les composants de l'outil mince (Par exemple, punch)—Roudé à température ambiante pour améliorer la finition de surface. Recuit après le roulis (650-700° C) adoucit l'acier pour l'usinage ultérieur.

3. Traitement thermique (Adapté à la ténacité)

Le traitement thermique de S1 hitimule la ténacité à l'extrême dureté, Le faire adapté aux tâches de stress léger-médium:

• Recuit: Chauffé à 750-800 ° C pour 2-3 heures, refroidi lentement à ~ 600 ° C. Réduit la dureté à 180-220 Brinell, le rendre machinable et soulager le stress interne.
• Éteinte: Chauffé à 820-860 ° C (austénidation) pour 20-30 minutes, éteint dans l'huile. Durcit l'acier à 55-58 HRC - extinction de fleur (contre. D2) conserve la ténacité.
• Tremper: Réchauffé à 250-300 ° C pour 1-2 heures, refroidi à l'air. Réduit la dureté à 50-55 HRC - Les équilibres portent la résistance et la ténacité; températures de tempérament plus élevées (350-400° C) Peut être utilisé pour une ductilité supplémentaire.
• Recuit de soulagement du stress: Appliqué après l'usinage - chauffé à 550-600 ° C pour 1 heure pour réduire le stress de coupe, Empêcher la déformation des outils pendant le traitement thermique final.

4. Formage et traitement de surface

• Méthodes de formation:
• Press Forming: Petites presses hydrauliques (2,000-3,000 tonnes) Formez S1 Blanks dans des contours de mat.
• Usinage: CNC Mills ou Couches manuelles coupés S1 en formes d'outils (Par exemple, Flustes de réamours ou pointes de punch)—HSS Les outils fonctionnent pour recuits S1, Réduire les coûts d'usinage.
• Affûtage: Après un traitement thermique, Les roues d'oxyde d'aluminium affinent les bords de l'outil à RA 0.1 μm Rugosité - Suppléte pour les applications de tolérance moyenne.
• Traitement de surface:
• Nitrative: Chauffé à 480-520 ° C dans une atmosphère d'azote pour former un 3-5 μm Couche de nitrure - les boosts portent une résistance 20% (Idéal pour les matrices d'estampage à volume élevé).
• Revêtement (PVD / CVD): Nitrure de titane mince (PVD) Les revêtements sont facultatifs pour les outils de coupe - réduit la friction, Extension de la durée de vie de l'outil de 1,5x pour l'usinage en aluminium.
• 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 et de l'abordabilité)

• Test de dureté: Les tests Rockwell C vérifient la dureté après le tempérament (50-55 HRC)—Assure la cohérence pour les performances de l'outil.
• Analyse de microstructure: Examine l'alliage au microscope pour confirmer la distribution uniforme des carbures (Pas de gros carbures qui causent des problèmes d'usinage ou une défaillance de l'outil).
• Inspection dimensionnelle: Étriers ou coordonnées des machines à mesurer (CMMS) Vérifiez les dimensions de l'outil à ± 0,005 mm - Critique pour les applications de tolérance moyenne comme les moules en plastique.
• Tests d'usure: Simule la formation à froid (Par exemple, Stamping des feuilles d'aluminium) Pour mesurer la vie de l'outil - l'insurre S1 répond aux attentes de durabilité pour les applications cibles.
• Tests de traction: Vérifie la force de traction (1000-1200 MPA) et la limite d'élasticité (800-1000 MPA) Pour répondre aux spécifications S1.

4. Étude de cas: Acier à outils S1 en estampage en petits lots

Un petit fabricant d'électronique a utilisé un acier à outils A2 pour tamponner des connecteurs en aluminium mince (10,000 pièces / an) mais a fait face à deux numéros: Coûts d'usinage élevés (En raison de la machinabilité inférieure d'A2) et mourir de fissuration de l'impact accidentel. Ils sont passés à S1, avec les résultats suivants:

• Coûts d'usinage: La meilleure machinabilité de S1 a réduit le temps CNC par 30%, économie $5,000 annuellement en travail.
• Durabilité: La ténacité plus élevée de S1 a éliminé la fissuration - la vie étendue de 15,000 à 30,000 parties (100% plus long), Réduire les coûts de remplacement de $4,000 annuellement.
• Économies de coûts: Malgré des coûts de matériel initial similaires, Le fabricant a sauvé $9,000 annuellement - critique pour les marges de production en petits lots.

5. Acier à outils S1 VS. Autres matériaux

Comment S1 se compare-t-il aux alternatives aciers et matériaux d'outils pour les applications de contrainte de lumière? Décomposons-le:

Adéabilité de l'application

• Outils de coupe en petit lot: L'abordabilité et la machinabilité de S1 surperforment A2 / D2 (coût inférieur) et 420 acier inoxydable (meilleure ténacité), Idéal pour les amateurs ou les petits magasins.
• Dies en forme de lumière: La ténacité élevée de S1 le rend meilleur que A2 / D2 pour les matrices qui résistent à un impact mineur - en faveur de l'estampage manuel ou à basse vitesse.
• Composants non compatibles: La rentabilité de S1 et la stabilité dimensionnelle rivale 420 acier inoxydable - compris pour les pièces intérieures automobiles ou aérospatiales.
• Outils amateurs: L'équilibre des performances et de l'abordabilité de S1 le rend meilleur que M2 (trop cher) pour une utilisation non commerciale.

Vue de la technologie Yigu sur l'acier à outils S1

À la technologie Yigu, S1 se démarque comme un, Solution conviviale pour les tâches de stress léger-médium. C'est durcissement élevé, bonne machinabilité, et l'abordabilité le rend idéal pour les petits fabricants, amateurs, et production à faible lots. Nous recommandons S1 pour les petites matrices d'estampage, outils de coupe manuels, et composants non compatibles - où il surpasse A2 / D2 (meilleure ténacité) et offre plus de valeur que 420 acier inoxydable. Alors qu'il n'a pas la résistance à l'usure extrême des aciers à alliage élevé, sa polyvalence et son faible coût s'alignent sur notre objectif de, Solutions de fabrication fiables pour divers besoins.

FAQ

1. Est-ce que l'outil S1 est en acier adapté à l'usinage des métaux durs (Par exemple, acier durci)?

Non - la dureté inférieure de S1 (50-55 HRC) le fait mieux pour les métaux doux à médium (≤25 HRC, comme l'aluminium ou l'acier doux). Pour l'acier durci (≥50 HRC), Choisissez A2 ou D2 - ils ont une résistance à l'usure et une dureté plus élevées.

2. Peut être utilisé pour les applications de travail à chaud (Par exemple, estampage chaud)?

Non - S1 a une dureté chaude faible et se ramollir à des températures supérieures à 250 ° C. Pour les tâches de travail à chaud, Utiliser l'acier à outils H13, qui conserve la dureté à 600 ° C + et résiste à la fatigue thermique.

3. Comment S1 se compare-t-il à 420 acier inoxydable pour les petits moules?

S1 et 420 avoir une dureté similaire, Mais S1 offre une ténacité plus élevée (Mieux pour la contrainte d'assemblage des moisissures) et 20% coût inférieur. 420 a une meilleure résistance à la corrosion - Choose S1 pour les environnements secs (Par exemple, moules en plastique) et 420 pour les moules humides ou exposés à des produits chimiques.