M4 Tool Aço: Propriedades, Aplicações, Guia de fabricação

A aço da ferramenta M4 é um aço de alta velocidade de alto desempenho (HSS) comemorado por seu excepcional resistência ao desgaste e alta dureza quente—Tratos acionados por seu alto teor de carbono e mistura de liga equilibrada. Ao contrário do HSS padrão como M2, seu carbono elevado (0.95-1.20%) forma mais carbonetos duros, tornando -o uma escolha de melhor opção para ferramentas de corte de precisão, formando matrizes, e componentes críticos nas indústrias aeroespaciais e automotivas. Neste guia, Vamos quebrar suas características principais, Usos do mundo real, processos de fabricação, e como ele se compara a outros materiais, Ajudando você a selecioná -lo para projetos que exigem extrema durabilidade e retenção de nitidez.

1. Propriedades do material -chave do aço da ferramenta M4

O desempenho do M4 está enraizado em seu calibrado com precisão Composição química- especialmente carbono alto - que amplifica sua resistência mecânica e resistência ao desgaste, moldando suas propriedades robustas.

Composição química

A fórmula de M4 prioriza a formação de carboneto para resistência ao desgaste, com faixas fixas para elementos -chave:

• Teor de carbono: 0.95-1.20% (superior a M2, formando mais carbonetos de tungstênio/vanádio para aumentar resistência ao desgaste e retenção de borda)
• Conteúdo de cromo: 3.75-4.25% (forma carbonetos resistentes ao calor para resistência adicional ao desgaste e garante tratamento térmico uniforme)
• Conteúdo de tungstênio: 5.50-6.75% (elemento central para alta dureza quente-Resistos suavizando a 600 ° C+ durante o corte de alta velocidade)
• Conteúdo de molibdênio: 4.75-5.50% (trabalha com o tungstênio para melhorar a dureza quente e reduzir a fragilidade)
• Conteúdo de vanádio: 1.75-2.25% (refina o tamanho do grão, melhora a resistência, e forma carbonetos de vanádio duro para resistência ao desgaste superior)
• Conteúdo de manganês: 0.20-0.40% (aumenta a hardenabilidade sem criar carbonetos grossos que enfraquecem o aço)
• Conteúdo de silício: 0.15-0.35% (Ajuda a desoxidação durante a fabricação e estabiliza o desempenho de alta temperatura)
• Teor de fósforo: ≤0,03% (estritamente controlado para evitar a fragilidade fria, crítico para ferramentas usadas em armazenamento de baixa temperatura)
• Teor de enxofre: ≤0,03% (Ultra-baixo para manter resistência e evite rachaduras durante a formação ou usinagem)

Propriedades físicas

Propriedades mecânicas

Após tratamento térmico padrão (recozimento + Tireização + temering), M4 oferece desempenho líder do setor para aplicações de alta demanda:

• Resistência à tracção: ~ 2100-2600 MPA (Ideal para operações de força de alto corte, como moer aços de ferramentas rígidas)
• Força de escoamento: ~ 1700-2100 MPA (Garante que as ferramentas resistam à deformação permanente sob cargas pesadas)
• Alongamento: ~ 10-15% (em 50 mm - ductilidade moderada, o suficiente para evitar rachaduras repentinas durante as vibrações de usinagem)
• Dureza (Rockwell C escala): 63-69 CDH (Após o tratamento térmico - ajustável: 63-65 HRC para ferramentas difíceis de formação, 67-69 HRC para ferramentas de corte resistentes ao desgaste)
• Força de fadiga: ~ 850-1050 MPA (em 10⁷ ciclos - perfeitos para ferramentas sob corte repetido, como cortadores de moagem da linha de produção)
• Tenacidade de impacto: Moderado a alto (~ 35-45 J/cm² à temperatura ambiente)- mais alto que as ferramentas de cerâmica, reduzindo o risco de lasca durante o uso

Outras propriedades críticas

• Excelente resistência ao desgaste: Carboidratos de alto carbono resistem à abrasão 20-25% melhor que m2, Ideal para usinar metais duros, como o Inconel ou o aço endurecido.
• Alta dureza quente: Retém ~ 60 HRC a 600 ° C (a par com HSS premium, crítico para corte de alta velocidade em 500+ m/meu).
• Boa resistência: Equilibrado com dureza, Então, ele suporta pequenos impactos (Por exemplo, Contato de trabalho da ferramenta) sem quebrar.
• MACHINABILIDADE: Bom (antes do tratamento térmico)- M4 anunciado (dureza ~ 220-250 Brinell) é máquinável com ferramentas de carboneto; Evite usinagem após endurecer (63-69 CDH).
• Soldabilidade: Com cautela - o alto teor de carbono aumenta o risco de rachadura; pré -aquecimento (350-400° c) e a temperamento pós-lava-se é necessária para reparos de ferramentas.

2. Aplicações do mundo real da ferramenta M4 aço

A composição rica em carboneto de M4 o torna ideal para aplicações de corte e formação de alto desgaste. Aqui estão seus usos mais comuns:

Ferramentas de corte

• Cortadores de moagem: Mills finais para usinagem de aço endurecido (50+ CDH) A MA4-resistência ao desgaste mantém a nitidez 30% mais que m2, redução da frequência de relevante.
• Turning Tools: Ferramentas de torno para usinagem de componentes aeroespaciais (Por exemplo, Eixos de titânio) Use M4-A dureza resiste a suavizar a 550-600 ° C, melhorando a eficiência da produção por 40%.
• Broaches: Braaches internos para moldar engrenagens de alta resistência usam M4-a tendência resiste a lascar, e a resistência ao desgaste garante precisão sobre 12,000+ peças.
• Amerizadores: Reamadores de precisão para orifícios de tolerância apertada (± 0,0005 mm) Nas peças automotivas do motor usam M4 - a resistência de roupas mantém a qualidade consistente do buraco 18,000+ resmas.

Exemplo de caso: Uma loja de ferramentas usada M2 para moagem 55 Peças de aço endurecido por HRC. Os cortadores M2 entristaram depois 120 peças. Eles mudaram para M4, E os cortadores duraram 180 peças (50% mais longo)—Cutando tempo de relevante por 35% e salvando $18,000 anualmente.

Ferramentas de formação

• Socos: Punchos de alta velocidade para carimbar lençóis de metal grossos (Por exemplo, 8 mm aço inoxidável) A MA4-Excelente resistência ao desgaste alças 220,000+ estampamentos (40,000 mais que m2).
• Morre: Matrizes de formação a frio para moldar os fixadores de alta resistência usam M4-a tensão resiste à pressão, e a resistência ao desgaste reduz as partes defeituosas por 65%.
• Ferramentas de estampagem: Ferramentas de estampagem fina para conectores eletrônicos usam M4 - Hidade (67-69 CDH) Garante limpo, cortes livres de rebarbas.

Aeroespacial & Indústrias Automotivas

• Indústria aeroespacial: Ferramentas de corte para usinagem de lâminas de turbinas (Inconel 718) A MA4-alta dureza quente lida com temperaturas de corte de 600 ° C, o que suavizaria o HSS de grau inferior.
• Indústria automotiva: Ferramentas de corte de alta velocidade para usinar engrenagens de transmissão (Aço endurecido) Use M4 - A resistência de roupas reduz a substituição da ferramenta por 25%, cortando custos de produção.

Engenharia Mecânica

• Engrenagens: Engrenagens pesadas para máquinas industriais (Por exemplo, transportadores de mineração) Use M4 - A resistência de roupas estende por vida útil por 25% vs.. M2, reduzindo a manutenção.
• Eixos: Eixos de acionamento para equipamentos de alto torque (Por exemplo, misturadores industriais) Use M4 - Força Tense (2100-2600 MPA) suporta cargas pesadas, e a força da fadiga resiste ao estresse repetido.
• Rolamentos: Rolamentos de alta carga para equipamentos de construção Use M4-Resistência de roupas reduz o atrito, redução da frequência de manutenção por 50%.

3. Técnicas de fabricação para M4 Tool Steel

A produção de M4 requer precisão para controlar a formação de carbonetos e otimizar o desempenho. Aqui está o processo detalhado:

1. Processos metalúrgicos (Controle de composição)

• Forno de arco elétrico (Eaf): Método primário - aço de arranhão, tungstênio, molibdênio, vanádio, e carbono são derretidos a 1.650-1.750 ° C. Monitor de sensores Composição química para manter o carbono (0.95-1.20%) e outros elementos dentro do alcance - crítico para a formação de carbonetos.
• Forno de oxigênio básico (BOF): Para produção em larga escala-o ferro de soltamento é misturado com sucata de aço; Oxigênio ajusta o teor de carbono. Ligas (tungstênio, vanádio) são adicionados após o sopro para evitar a oxidação.

2. Processos de rolamento

• Rolamento a quente: Liga fundida é lançada em lingotes, aquecido a 1.100-1.200 ° C., e rolou em barras, pratos, ou fio. O rolamento quente quebra os grandes carbonetos e formas em espaços em branco da ferramenta (Por exemplo, corpos cortadores).
• Rolamento frio: Usado para folhas finas (Por exemplo, Pequeno soco em branco)-Collado rolado à temperatura ambiente para melhorar o acabamento da superfície. Recozimento pós-rolamento (700-750° c) Restaura a usinabilidade.

3. Tratamento térmico (Crítico para desempenho de carboneto)

• Recozimento: Aquecido a 850-900 ° C para 2-4 horas, resfriado lentamente (50° C/hora) a ~ 600 ° C.. Reduz a dureza para 220-250 Brinell, tornando -o máquinável e aliviando o estresse interno.
• Tireização: Aquecido a 1.200-1.250 ° C. (austenitizando) para 30-60 minutos, extinto em óleo. Endurece para 67-69 CDH; A extinção do ar reduz a distorção, mas diminui a dureza para 63-65 CDH.
• Temering: Reaquecido para 500-550 ° C para 1-2 horas, refrigerado a ar. Saldos dureza quente e resistência - crítica para ferramentas de corte; evita demais, que reduz a resistência do desgaste.
• Recozimento do alívio do estresse: Obrigatório-com raio de 600-650 ° C para 1 hora após a usinagem para reduzir o estresse, prevenindo rachaduras durante a extinção.

4. Formação e tratamento de superfície

• Métodos de formação:
• Pressione formação: Imprensa hidráulica (5,000-10,000 toneladas) forma M4 placas em espaços em branco da ferramenta - varia antes do tratamento térmico.
• Moagem: Após o tratamento térmico, Rodas de diamante refinam as bordas para ± 0,0005 mm de tolerâncias (Por exemplo, flautas de revendedores) para preservar a nitidez.
• Usinagem: Mills CNC com ferramentas de carboneto moldam o M4 recozido em geometrias de corte - o resfriado impede o superaquecimento e os danos causados ​​pelo carboneto.
• Tratamento de superfície:
• Nitretagem: Aquecido a 500-550 ° C em nitrogênio para formar um 5-10 Camada de nitreto de μM - Boosts Wear Resistência por 25%.
• Revestimento (PVD/CVD): Nitreto de alumínio de titânio (PVD) Os revestimentos reduzem o atrito, prolongando a vida útil da ferramenta por 2x para corte de alta velocidade.
• Endurecimento: Tratamento térmico final (Tireização + temering) é suficiente para a maioria das aplicações - não é necessário endurecer a superfície adicional.

5. Controle de qualidade (Garantia de desempenho)

• Teste de dureza: Rockwell C Testes Verifique a dureza pós-temperamento (63-69 CDH) e dureza quente (≥60 HRC a 600 ° C).
• Análise de microestrutura: Confirma a distribuição uniforme de carboneto (sem carbonetos grandes que causam lascas ou falha de borda).
• Inspeção dimensional: CMMS Verifique as dimensões da ferramenta para precisão (Por exemplo, Espaçamento de dentes cortadores de moagem).
• Teste de desgaste: Simula o corte de alta velocidade (Por exemplo, usinagem 55 Aço HRC em 450 m/meu) Para medir a vida da ferramenta.
• Teste de tração: Verifica a força de tração (2100-2600 MPA) e força de escoamento (1700-2100 MPA) Para atender às especificações M4.

4. Estudo de caso: M4 Tool Aço em usinagem de aço endurecido

Um fabricante de peças automotivas usou M2 para moagem 58 Engrenagens de aço endurecidas por HRC, mas alterações frequentes de ferramentas frequentes (todo 100 peças) e altos custos de relevante. Eles mudaram para M4, com os seguintes resultados:

• Vida da ferramenta: Os cortadores M4 duraram 160 peças (60% mais que m2)- Redução de mudanças da ferramenta por 37%.
• Custos de relevante: Menos regra salvos $12,000 anualmente em trabalho de parto e ferramenta.
• Economia de custos: Apesar de M4 25% maior custo inicial, o fabricante salvo $30,000 anualmente por meio de substituição e relevante reduzida de ferramentas.

5. M4 Tool Aço vs. Outros materiais

Como o M4 se compara ao M2 e a outros materiais de alto desempenho? Vamos quebrá -lo:

Adequação do aplicativo

• Usinagem de aço endurecido: M4 supera M2 (melhor resistência ao desgaste) para 50+ Aço HRC - ideal para engrenagem ou usinagem de matriz.
• Corte de precisão: M4 é superior a D2 (melhor resistência) Para revendedores ou braces - reduz a lascamento e garante tolerâncias apertadas.
• Componentes aeroespaciais: M4 equilibra a dureza quente e o custo melhor que.

Vista da tecnologia Yigu no M4 Tool Steel

Na tecnologia Yigu, M4 se destaca como uma opção de melhor escolha para aplicações de corte de alto desgaste. É alto acionado por carbono resistência ao desgaste e dureza quente torne -o ideal para clientes em aeroespacial, Automotivo, e ferramentas de precisão. Recomendamos M4 para usinagem de aço endurecido, Inconel, e ligas de alta resistência-onde supera M2 (Vida de ferramenta mais longa) e d2 (melhor resistência). Enquanto mais caro, Sua durabilidade reduz os custos de manutenção e reposição, alinhando com nosso objetivo de sustentável, Soluções de fabricação de alto desempenho.

Perguntas frequentes

1. É o aço da ferramenta M4 melhor que M2 para usinagem de aço endurecido?

Sim - o maior teor de carbono de M4 forma mais carbonetos, fazendo isso 20-25% mais resistente ao desgaste que M2. É ideal para usinagem 50+ Aço endurecido por HRC, à medida que mantém a nitidez por mais tempo e reduz a relevante.

2. M4 pode ser usado para materiais não endurecidos (Por exemplo, alumínio)?

Sim, Mas é especificado demais. M4 funciona para usinagem de alumínio, Mas M2 é mais barato e suficiente para a maioria das aplicações não endurecidas. Reserve M4 para metais rígidos para maximizar a relação custo-benefício.

3. Como o M4 se compara ao D2 Tool Aço para ferramentas de corte?

M4 tem resistência de desgaste semelhante ao D2, mas melhor resistência (35-45 J/cm² vs.. D2 de baixa resistência), reduzindo o risco de lasca. M4 também tem maior dureza quente, Tornando melhor para corte de alta velocidade-d2 é melhor para matrizes de trabalho frio, Ferramentas não de alta velocidade.