Acciaio per utensili M4: Proprietà, Applicazioni, Guida di produzione

L'acciaio per utensili M4 è un acciaio ad alta velocità ad alte prestazioni (HSS) celebrata per il suo eccezionale resistenza all'usura E alta durezza calda—Troiti guidati dall'elevato contenuto di carbonio e dalla miscela in lega equilibrata. A differenza di HSS standard come M2, è il carbonio elevato (0.95-1.20%) forma più carburi duri, rendendolo una scelta migliore per gli utensili da taglio di precisione, formare stampi, e componenti critici nelle industrie aerospaziali e automobilistiche. In questa guida, abbatteremo i suoi tratti chiave, usi del mondo reale, processi di produzione, e come si confronta con altri materiali, Aiutarti a selezionarlo per progetti che richiedono una durata estrema e la conservazione della nitidezza.

1. Proprietà del materiale chiave dell'acciaio per utensili M4

La performance di M4 è radicata nella sua calibrata con precisione composizione chimica—Peneralmente il carbonio elevato - che amplifica la sua resistenza meccanica e la resistenza all'usura, modellare le sue robuste proprietà.

Composizione chimica

La formula di M4 dà la priorità alla formazione di carburo per la resistenza all'usura, con intervalli fissi per elementi chiave:

• Contenuto di carbonio: 0.95-1.20% (superiore a M2, Formando più carburi di tungsteno/vanadio per aumentare resistenza all'usura e ritenzione del bordo)
• Contenuto di cromo: 3.75-4.25% (forma carburi resistenti al calore per ulteriore resistenza all'usura e garantisce un trattamento di calore uniforme)
• Contenuto di tungsteno: 5.50-6.75% (elemento principale per alta durezza calda—Ressiste che si ammorbidiscono a 600 ° C+ durante il taglio ad alta velocità)
• Contenuto di molibdeno: 4.75-5.50% (Funziona con il tungsteno per migliorare la durezza calda e ridurre la fragilità)
• Contenuto del vanadio: 1.75-2.25% (Refinina le dimensioni del grano, Migliora la tenacità, e forma carburi di vanadio duro per resistenza all'usura superiore)
• Contenuto di manganese: 0.20-0.40% (Aumenta l'indurnabilità senza creare carburi grossolani che indeboliscono l'acciaio)
• Contenuto di silicio: 0.15-0.35% (Aiuta la desossidazione durante la produzione e stabilizza le prestazioni ad alta temperatura)
• Contenuto di fosforo: ≤0,03% (rigorosamente controllato per prevenire la fragilità fredda, Critico per gli strumenti utilizzati nella memoria a bassa temperatura)
• Contenuto di zolfo: ≤0,03% (ultra-bassa da mantenere tenacità ed evitare il crack durante la formazione o la lavorazione)

Proprietà fisiche

Proprietà meccaniche

Dopo il trattamento termico standard (ricottura + spegnimento + tempra), M4 offre prestazioni leader del settore per applicazioni ad alta richiesta:

• Resistenza alla trazione: ~ 2100-2600 MPA (Ideale per operazioni ad alto taglio come acciai per utensili)
• Forza di snervamento: ~ 1700-2100 MPA (Garantisce gli strumenti resistono alla deformazione permanente sotto carichi pesanti)
• Allungamento: ~ 10-15% (In 50 MM: duttilità moderata, Abbastanza per evitare crack improvvisi durante le vibrazioni di lavorazione)
• Durezza (Scala Rockwell C.): 63-69 HRC (Dopo il trattamento termico, regolabile: 63-65 HRC per strumenti di formazione difficili, 67-69 HRC per utensili da taglio resistenti all'usura)
• Forza a fatica: ~ 850-1050 MPa (a 10⁷ cicli: perfetto per gli strumenti sotto il taglio ripetuto, come fresate di fresature a linea di produzione)
• La tenacità dell'impatto: Da moderato a alto (~ 35-45 J/cm² a temperatura ambiente)—Il più alto degli strumenti in ceramica, Ridurre il rischio di scheggiatura durante l'uso

Altre proprietà critiche

• Eccellente resistenza all'usura: I carburi ad alto contenuto di carbonio resistono all'abrasione 20-25% Meglio di M2, Ideale per la lavorazione di metalli duri come Inconel o Acciaio indurito.
• Alta durezza calda: Conserva ~ 60 HRC a 600 ° C (alla pari con HSS premium, critico per il taglio ad alta velocità a 500+ m/mio).
• Buona tenacità: Equilibrato con durezza, Quindi resiste a impatti minori (PER ESEMPIO., Contatto per il lavoro degli strumenti) senza rompere.
• Machinabilità: Bene (prima del trattamento termico)—Annealed M4 (Durezza ~ 220-250 Brinell) è macchinabile con strumenti in carburo; Evita di lavorare dopo l'indurimento (63-69 HRC).
• Saldabilità: Con cautela: il contenuto di carbonio altamente aumenta il rischio di cracking; preriscaldare (350-400° C.) e il temperamento post-salvataggio è necessario per le riparazioni degli strumenti.

2. Applicazioni del mondo reale dell'acciaio per utensili M4

La composizione ricca di carburo di M4 lo rende ideale per le applicazioni di taglio e formazione ad alta d-wear. Ecco i suoi usi più comuni:

Utensili da taglio

• Fresate: Fine mulini per la lavorazione dell'acciaio indurito (50+ HRC) un ma4resistenza all'usura mantiene la nitidezza 30% più lungo di M2, Ridurre la frequenza di regrindamento.
• Strumenti di svolta: Strumenti per il tornio per la lavorazione dei componenti aerospaziali (PER ESEMPIO., alberi di titanio) Usa M4: la durezza HOT resiste ad ammorbidimento a 550-600 ° C, Migliorare l'efficienza della produzione di 40%.
• BROACHE: BACCHE INTERNE PER LA MASIONE INDIETTI ALTENZIONE USARE M4: la tovalità resiste a scheggiare, e l'usura della resistenza garantisce la precisione 12,000+ parti.
• Alevatori: Righers di precisione per buchi a tolleranza stretta (± 0,0005 mm) Nelle parti del motore automobilistico usano M4: la resistenza di abbigliamento mantiene una qualità del foro costante 18,000+ risme.

Esempio di caso: Un negozio di attrezzi utilizzato M2 per la fresatura 55 Parti in acciaio indurite HRC. I taglieri M2 si sono attenuati dopo 120 parti. Sono passati a M4, E i taglieri sono durati 180 parti (50% più lungo)—Cuting Time di rianimatura di 35% e salvare $18,000 annualmente.

Formando strumenti

• Pugni: Punti ad alta velocità per stampare fogli di metallo spessi (PER ESEMPIO., 8 acciaio inossidabile mm) un ma4Eccellente resistenza all'usura maniglie 220,000+ Stampings (40,000 più di M2).
• Muore: Gli stampi a freddo per modellare i dispositivi di fissaggio ad alta resistenza utilizzano M4-la tovalità resiste alla pressione, e la resistenza all'usura riduce le parti difettose di 65%.
• Strumenti di stampaggio: Strumenti di stampaggio fine per connettori elettronici utilizzano M4 - Hardness (67-69 HRC) garantisce pulito, tagli senza bourr.

Aerospaziale & Industrie automobilistiche

• Industria aerospaziale: Utensili da taglio per la lavorazione delle pale della turbina (Incontro 718) un ma4alta durezza calda Gestisce le temperature di taglio di 600 ° C, che ammorbidirebbe HSS di livello inferiore.
• Industria automobilistica: Strumenti di taglio ad alta velocità per la lavorazione degli ingranaggi di trasmissione (acciaio temprato) Utilizzare M4: la resistenza di abbigliamento riduce la sostituzione dello strumento di 25%, Tagliare i costi di produzione.

Industria meccanica

• Marcia: Marce per macchinari industriali (PER ESEMPIO., trasportatori minerari) Usa M4: la resistenza di abbigliamento estende la durata della vita di 25% contro. M2, Ridurre la manutenzione.
• Alberi: Alberi di trasmissione per attrezzatura ad alto. (PER ESEMPIO., miscelatori industriali) Usa M4: resistenza ai sensi (2100-2600 MPA) Restringe carichi pesanti, e la forza della fatica resiste allo stress ripetuto.
• Cuscinetti: I cuscinetti ad alto carico per le attrezzature da costruzione utilizzano M4: la resistenza di abbigliamento riduce l'attrito, Abbassamento della frequenza di manutenzione di 50%.

3. Tecniche di produzione per l'acciaio per utensili M4

La produzione di M4 richiede precisione per controllare la formazione di carburo e ottimizzare le prestazioni. Ecco il processo dettagliato:

1. Processi metallurgici (Controllo della composizione)

• Fornace ad arco elettrico (Eaf): Metodo primario: acciaio scrap, tungsteno, molibdeno, vanadio, e il carbonio viene fuso a 1.650-1.750 ° C. Monitoraggio dei sensori composizione chimica per mantenere il carbonio (0.95-1.20%) e altri elementi all'interno della gamma: critica per la formazione di carburo.
• Fornace di ossigeno di base (Bof): Per la produzione su larga scala: il ferro malato è miscelato con acciaio a rottame; L'ossigeno regola il contenuto di carbonio. Leghe (tungsteno, vanadio) sono aggiunti post-soffiaggio per evitare l'ossidazione.

2. Processi di rotolamento

• Rotolamento caldo: La lega fusa viene lanciata in lingotti, riscaldato a 1.100-1.200 ° C., e rotolato in barre, piatti, o filo. Rolling caldo rompe grandi carburi e forme spalanci utensili (PER ESEMPIO., corpi taglienti).
• Rotolamento a freddo: Utilizzato per fogli sottili (PER ESEMPIO., Piccoli spazi vuoti)—Cold Rolld a temperatura ambiente per migliorare la finitura superficiale. Ricottura post-rotolamento (700-750° C.) Ripristina la lavorabilità.

3. Trattamento termico (Critico per le prestazioni in carburo)

• Ricottura: Riscaldato a 850-900 ° C per 2-4 ore, raffreddato lentamente (50° C/ora) a ~ 600 ° C.. Riduce la durezza a 220-250 Brinell, rendendolo macchinabile e alleviato lo stress interno.
• Spegnimento: Riscaldato a 1.200-1.250 ° C. (austenitizzante) per 30-60 minuti, spento in petrolio. Si indurisce a 67-69 HRC; L'estinzione dell'aria riduce la distorsione ma riduce la durezza 63-65 HRC.
• Tempra: Riscaldato a 500-550 ° C per 1-2 ore, raffreddato ad aria. Saluti Durezza calda e tenacità: critica per gli utensili da taglio; evita di essere eccessiva, che riduce la resistenza all'usura.
• Ricorrezione di sollievo dallo stress: Obbligatorio: alzato a 600-650 ° C per 1 Hour dopo la lavorazione per ridurre lo stress, prevenire il cracking durante le spese di spegnimento.

4. Formazione e trattamento superficiale

• Metodi di formazione:
• Premere la formazione: Presse idrauliche (5,000-10,000 tonnellate) modellare le piastre M4 in spazi vuoti degli utensili, sotto il trattamento termico.
• Macinazione: Dopo il trattamento termico, Ruote a diamanti perfezionano i bordi a ± 0,0005 mm tolleranze (PER ESEMPIO., Flauti di Righer) per preservare la nitidezza.
• Lavorazione: Mulini a CNC con strumenti in carburo Forma M4 ricotto M4 in geometrie di taglio.
• Trattamento superficiale:
• Nitrurazione: Riscaldato a 500-550 ° C in azoto per formare a 5-10 strato di nitruro μm: aumenta la resistenza all'usura di 25%.
• Rivestimento (PVD/CVD): Nitruro di titanio in alluminio (Pvd) I rivestimenti riducono l'attrito, estendendo la durata dello strumento di 2x per il taglio ad alta velocità.
• Indurimento: Trattamento termico finale (spegnimento + tempra) è sufficiente per la maggior parte delle applicazioni: nessun ulteriore indurimento superficiale necessario.

5. Controllo di qualità (Assicurazione delle prestazioni)

• Test di durezza: I test Rockwell C verificano la durezza post-temperamento (63-69 HRC) e durezza calda (≥60 HRC a 600 ° C).
• Analisi della microstruttura: Conferma la distribuzione uniforme in carburo (Nessun carburo di grandi dimensioni che causano chipping o guasti al bordo).
• Ispezione dimensionale: Dimensioni dello strumento di controllo CMMS per precisione (PER ESEMPIO., spaziatura dei denti fresate).
• Test di usura: Simula il taglio ad alta velocità (PER ESEMPIO., lavorazione 55 Acciaio HRC a 450 m/mio) Per misurare la vita degli strumenti.
• Testi di trazione: Verifica la resistenza alla trazione (2100-2600 MPA) e resistenza alla snervamento (1700-2100 MPA) Per soddisfare le specifiche M4.

4. Caso di studio: M4 Acciaio per utensili in acciaio indurito

Un produttore di parti automobilistiche ha utilizzato M2 per la fresatura 58 Ingranaggi in acciaio induriti HRC ma hanno affrontato frequenti cambi di strumento (ogni 100 parti) e alti costi di rianimazione. Sono passati a M4, Con i seguenti risultati:

• Vita degli strumenti: I taglieri M4 sono durati 160 parti (60% più lungo di M2)—Deiutire le modifiche allo strumento di 37%.
• RECRINDING COSTI: Meno regrinds salvato $12,000 annualmente in lavoro e riparazione degli strumenti.
• Risparmio dei costi: Nonostante M4 25% Costo iniziale più elevato, Il produttore ha salvato $30,000 annualmente tramite ridotta sostituzione dello strumento e rimborso.

5. M4 Acciaio per utensili vs. Altri materiali

Come si confronta M4 con M2 e altri materiali ad alte prestazioni? Abbattiamolo:

Idoneità dell'applicazione

• Macchina in acciaio temprato: M4 supera M2 (migliore resistenza all'usura) per 50+ Acciaio HRC: Ideale per attrezzatura o matrice.
• Taglio di precisione: M4 è superiore a D2 (migliore tenacità) Per i più allevati o le battute: riduce le scheggiature e garantisce tolleranze strette.
• Componenti aerospaziali: M4 bilancia la durezza calda e il costo meglio del titanio, idoneo per tagliare le parti di Inconel o Titanium.

Vista della tecnologia Yigu sull'acciaio dello strumento M4

Alla tecnologia Yigu, M4 si distingue come una scelta migliore per le applicazioni di taglio ad alte costumi. È alto con il carbonio resistenza all'usura E Durezza calda renderlo ideale per i clienti in aerospace, automobile, e strumenti di precisione. Raccomandiamo M4 per la lavorazione dell'acciaio indurito, Incontro, e leghe ad alta resistenza: dove supera M2 (Vita degli strumenti più lunga) e d2 (migliore tenacità). Mentre più costoso in anticipo, La sua durata riduce i costi di manutenzione e sostituzione, Allineare con il nostro obiettivo di sostenibile, soluzioni di produzione ad alte prestazioni.

Domande frequenti

1. È l'acciaio per utensili M4 meglio di M2 per la lavorazione dell'acciaio temprato?

Sì, il contenuto di carbonio più elevato di M4 forma più carburi, facendolo 20-25% più resistente all'usura di M2. È ideale per la lavorazione 50+ Acciaio indurito HRC, poiché mantiene la nitidezza più a lungo e riduce la rianimazione.

2. Può essere utilizzato m4 per materiali non induriti (PER ESEMPIO., alluminio)?

SÌ, Ma è troppo specificato. M4 funziona per la lavorazione in alluminio, Ma M2 è più economico e sufficiente per la maggior parte delle applicazioni non indurite. Riserva M4 per i metalli duri per massimizzare i costi-efficacia.

3. Come si confronta M4 con l'acciaio per utensili D2 per gli utensili da taglio?

M4 ha una resistenza all'usura simile a D2 ma una migliore tenacia (35-45 J/cm² vs. La bassa tenacia di D2), Ridurre il rischio di scheggiatura. M4 ha anche una maggiore durezza calda, Rendere meglio per il taglio ad alta velocità: D2 è meglio per il lavoro a freddo, Strumenti non ad alta velocità.