M4 Tool Steel: Характеристики, Приложения, Руководство по производству

M4 Tool Steel-высокопроизводительная высокоскоростная сталь (HSS) праздновано за его исключительное износостойкость и Высокая горячая твердость- Траты, управляемые его высоким содержанием углерода и сбалансированной смесью сплава. В отличие от стандартных HSS, таких как M2, его повышенный углерод (0.95-1.20%) образует более твердые карбиды, Сделать его лучшим выбором для точных режущих инструментов, Формирование умирает, и критические компоненты в аэрокосмической и автомобильной промышленности. В этом руководстве, Мы разбим его ключевые черты, Реальное мир использует, производственные процессы, и как это сравнивается с другими материалами, Помогая вам выбрать его для проектов, которые требуют крайней долговечности и удержания резкости.

1. Ключевые свойства материала M4 Tool Steel

Производительность M4 коренится в его точно откалиброванной химический состав- особенно высокий углерод, который усиливает его механическую прочность и износ, Формирование его надежных свойств.

Химический состав

Формула M4 приоритет карбидным образованию для износостойкой устойчивости, с фиксированными диапазонами для ключевых элементов:

• Содержание углерода: 0.95-1.20% (выше, чем M2, формирование большего количества карбидов вольфрамовых/ванадий для повышения износостойкость и удержание края)
• Содержание хрома: 3.75-4.25% (формируют теплостойкие карбиды для дополнительной износостойкости и обеспечивают однородную термообработку)
• Содержание вольфрама: 5.50-6.75% (Основной элемент для Высокая горячая твердость—Ресисты, смягчающие при 600 ° С+ во время высокоскоростной резки)
• Содержание молибдена: 4.75-5.50% (Работает с вольфрамовой вольфесой, чтобы повысить горячую твердость и уменьшить хрупкость)
• Содержание ванадиума: 1.75-2.25% (Уточняет размер зерна, Улучшает прочность, и образует твердые ванадий карбидов для превосходной износостойкости)
• Содержание марганца: 0.20-0.40% (Укрепляет затвердеваемость без создания грубых карбидов, которые ослабляют сталь)
• Содержание кремния: 0.15-0.35% (СПИД-окисление во время производства и стабилизирует высокотемпературные характеристики)
• Содержание фосфора: ≤0,03% (строго контролируется, чтобы предотвратить холодную хрупкость, Критически критично для инструментов, используемых в низкотемпературном хранении)
• Содержание серы: ≤0,03% (Ультра-низкий для поддержания стойкость и избегать растрескивания во время формирования или обработки)

Физические свойства

Механические свойства

После стандартной термообработки (отжиг + гашение + отпуск), M4 обеспечивает ведущую отрасль эффективность для приложений с высоким спросом:

• Предел прочности: ~ 2100-2600 МПа (Идеально подходит для высококвалифицированных операций, таких как фрезеровая жесткие инструментальные стали)
• Урожайность: ~ 1700-2100 МПа (Обеспечивает сопротивление инструментам сопротивляться постоянной деформации при тяжелых нагрузках)
• Удлинение: ~ 10-15% (в 50 ММ - модерная пластичность, Достаточно, чтобы избежать внезапного растрескивания во время вибраций обработки)
• Твердость (Роквелл C Шкала): 63-69 СПЧ (После термообработки - регулируемой: 63-65 HRC для жестких инструментов формирования, 67-69 HRC для резистентных режущих инструментов)
• Усталость сила: ~ 850-1050 МПа (в 10⁷ циклов - идеальное для инструментов под повторной резкой, как производственные фрезеры)
• Воздействие на выносливость: От умеренного до высокого (~ 35-45 J/см² при комнатной температуре)- Боже, чем керамические инструменты, Снижение риска скопления во время использования

Другие критические свойства

• Отличная износостойкость: Карбиды с высоким содержанием углерода сопротивляются истиранию 20-25% лучше, чем М2, Идеально подходит для обработки жестких металлов, таких как Inconel или закаленная сталь.
• Высокая горячая твердость: Сохраняет ~ 60 часов при 600 ° C (наравне с премиальным HSS, критично для высокоскоростной резки в 500+ м/мой).
• Хорошая прочность: Сбалансирован с твердостью, так что это выдерживает незначительные последствия (НАПРИМЕР., Контакт с инструментами) не сломавшись.
• Механизм: Хороший (Перед термообработкой)- Аннурован M4 (Твердость ~ 220-250 Бринелл) Оборочен с помощью карбидных инструментов; Избегайте обработки после упрочнения (63-69 СПЧ).
• Сварка: С осторожностью - высокое содержание углерода увеличивает риск растрескивания; предварительно нагреть (350-400° C.) и послепродажи необходимы для ремонта инструментов.

2. Реальные применения M4 Tool Steel Steel

Композиция M4, богатая карбидом. Вот его наиболее распространенное использование:

Режущие инструменты

• Фрезеры: Конец мельницы для обработки закаленной стали (50+ СПЧ) Ma4-износостойкость поддерживает резкость 30% дольше, чем м2, Снижение отзывной частоты.
• Поворотные инструменты: Токарные инструменты для обработки аэрокосмических компонентов (НАПРИМЕР., Титановые валы) Используйте M4-Жесткость жадности резистота смягчена при 550-600 ° C, повышение эффективности производства 40%.
• Расщепления: Внутренние протяженности для формирования высокопрочных передач используют M4-срока не сопротивляется скоплению, и износостойчивость обеспечивает точность над 12,000+ части.
• Разрушители: Точные повреждения для отверстий. (± 0,0005 мм) В автомобильных деталях двигателя используется M4 - Сопротивление одежды сохраняет постоянное качество отверстия. 18,000+ reams.

Пример случая: Магазин инструментов использовал M2 для фрезерования 55 HRC закаленные стальные детали. Резаки M2 притухали к 120 части. Они перешли на M4, И резаки продолжались 180 части (50% дольше)- вытягивая поступки времени 35% и сохранение $18,000 ежегодно.

Формирование инструментов

• Удары: Высокоскоростные удары для штамповки толстых металлических листов (НАПРИМЕР., 8 ММ нержавеющая сталь) Ma4-Отличная износостойкость ручки 220,000+ штампы (40,000 больше, чем M2).
• Умирает: Холодные умирают для формирования высокопрочных крепеж., и износостойкость уменьшает дефектные части на 65%.
• Инструменты штамповки: Инструменты из точной штамповки для разъемов электроники Используйте M4 - Hardness (67-69 СПЧ) обеспечивает чистоту, Без зары.

Аэрокосмическая & Автомобильная промышленность

• Аэрокосмическая промышленность: Режущие инструменты для обработки лопастей турбин (Insonel 718) Ma4-Высокая горячая твердость Обрабатывает температуру резки 600 ° C, который смягчит HSS нижнего класса.
• Автомобильная промышленность: Высокоскоростные режущие инструменты для обработки передачи передач (закаленная сталь) Используйте M4 - Сопротивление одежды уменьшает замену инструмента на 25%, сокращение производственных затрат.

Машиностроение

• Передачи: Тяжелые передачи для промышленного оборудования (НАПРИМЕР., горнодобывающие конвейеры) Использовать M4 - Сопротивление одежды продлевает продолжительность жизни 25% против. М2, сокращение технического обслуживания.
• Валы: Приводные валы для оборудования с высоким содержанием точки (НАПРИМЕР., Промышленные миксеры) Используйте M4 - силу (2100-2600 МПА) выдерживает тяжелые грузы, и сила усталости сопротивляется повторному стрессу.
• Подшипники: Подшипники с высокой нагрузкой для строительного оборудования Использование M4-Сопротивление одежды уменьшает трение, снижение частоты обслуживания 50%.

3. Методы производства для M4 Tool Steel

Производство M4 требует точности для управления формированием карбида и оптимизации производительности. Вот подробный процесс:

1. Металлургические процессы (Контроль композиции)

• Электрическая дуговая печь (Eaf): Основной метод - сталь, вольфрам, молибден, ванадий, и углерод расплавлен при 1650-1,750 ° C. Датчики мониторинг химический состав Чтобы сохранить углерод (0.95-1.20%) и другие элементы в диапазоне - критические для формирования карбида.
• Основная кислородная печь (Боф): Для крупномасштабного производства-Молтенское железо смешивается с лом; кислород корректирует содержание углерода. Сплавы (вольфрам, ванадий) добавляются после взрыва, чтобы избежать окисления.

2. Процессы прокатки

• Горячая катящика: Расплавленный сплав бросает в слитки, Нагревается до 1100-1,200 ° C., и перевернулся в бары, тарелки, или провод. Горячие катания разрываются большие карбиды и формы инструментов (НАПРИМЕР., режущие тела).
• Холодный катание: Используется для тонких листов (НАПРИМЕР., Маленькие пуншины)—Оолд-рост при комнатной температуре, чтобы улучшить отделку поверхности. Отжиг после роллинга (700-750° C.) Восстанавливает механизм.

3. Термическая обработка (Критическая для карбида)

• Отжиг: Нагревается до 850-900 ° C для 2-4 часы, медленно охлаждался (50° C/час) до ~ 600 ° C.. Уменьшает твердость 220-250 Бринелл, Сделать его обработкой и снятие внутреннего стресса.
• Гашение: Нагревается до 1200-1,250 ° C. (Austenitizing) для 30-60 минуты, утомил в масле. Затвердевает 67-69 СПЧ; Утоивание воздуха уменьшает искажение, но снижает твердость, чтобы 63-65 СПЧ.
• Отпуск: Разогреть до 500-550 ° C для 1-2 часы, воздушное охлаждение. Баланс Горячая твердость и выносливость - критическая для режущих инструментов; избегает переоценки, который снижает устойчивость к износу.
• Снятие стресса отжиг: Обязательно-до 600-650 ° C для 1 Час после обработки, чтобы уменьшить стресс, предотвращение растрескивания во время гашения.

4. Формирование и обработка поверхности

• Формирующие методы:
• Нажатие формирования: Гидравлические прессы (5,000-10,000 тонны) Shape M4 пластины в пробелы для инструментов - перед термической обработкой.
• Шлифование: После термической обработки, Алмазные колеса уточняют края до допусков ± 0,0005 мм (НАПРИМЕР., Разработанные флейты) чтобы сохранить резкость.
• Обработка: Мельницы с ЧПУ с карбидными инструментами формируют отжиг M4 в резку геометрии - Coolant предотвращает перегрев и повреждение карбида.
• Поверхностная обработка:
• Нитринг: Нагревается до 500-550 ° C в азоте, чтобы сформировать 5-10 мкм нитридного слоя - устойчивости к износу 25%.
• Покрытие (PVD/CVD): Титановый алюминий нитрид (Pvd) Покрытия уменьшают трение, продление срока службы инструмента на 2 раза для высокоскоростной резки.
• Укрепление: Окончательная термообработка (гашение + отпуск) Достаточно для большинства применений - не требуется дополнительного упрочнения поверхности.

5. Контроль качества (Обеспечение производительности)

• Тест на твердость: Тесты Rockwell C Проверяют твердость после тему (63-69 СПЧ) и горячая твердость (≥60 HRC при 600 ° C).
• Анализ микроструктуры: Подтверждает равномерное распределение карбида (Нет больших карбидов, которые вызывают скопление или сбой края).
• Проверка размерных: CMMS Проверьте размеры инструмента на точность (НАПРИМЕР., Пересеяние).
• Тестирование износа: Имитирует высокоскоростной резки (НАПРИМЕР., обработка 55 HRC Сталь в 450 м/мой) Чтобы измерить срок службы инструмента.
• Тестирование на растяжение: Проверяет прочность на растяжение (2100-2600 МПА) и уход (1700-2100 МПА) Чтобы соответствовать спецификациям M4.

4. Тематическое исследование: M4 Tool Steel в закаленной стальной обработке

Производитель автомобильных запчастей использовал M2 для фрезерования 58 HRC закаленные стальные шестерни, но сталкивались с частыми изменениями инструмента (каждый 100 части) и высокие отзывчивые затраты. Они перешли на M4, со следующими результатами:

• Жизнь инструмента: М4 резаки длились 160 части (60% дольше, чем м2)- Изменение изменений инструмента 37%.
• Регулирующие затраты: Меньше сохранения сохранения $12,000 Ежегодно в ремонте труда и инструментов.
• Экономия стоимости: Несмотря на M4 25% Более высокая предварительная стоимость, Производитель спас $30,000 Ежегодно с помощью уменьшенной замены инструмента и ареста.

5. M4 Tool Steel vs. Другие материалы

Как M4 по сравнению с M2 и другими высокопроизводительными материалами? Давайте разберем это:

Применение пригодности

• Закаленная стальная обработка: M4 превосходит M2 (Лучше износостойкость) для 50+ HRC Steel - доступная для передачи или матрицы.
• Точная резка: M4 превосходит D2 (Лучшая прочность) для развертывания или протяжеств - уменьшает скопление и обеспечивает плотные допуски.
• Аэрокосмические компоненты: M4 уравновешивает горячую твердость и стоимость лучше, чем титан, подходящий для разрезания uncess или titanium parts.

Взгляд Yigu Technology на M4 Tool Steel

В Yigu Technology, M4 выделяется как лучший выбор для применений с высокой носой. Его высокий углерод износостойкость и Горячая твердость Сделайте его идеальным для клиентов в аэрокосмической промышленности, Автомобиль, и точный инструмент. Мы рекомендуем M4 для обработки закаленной стали, Insonel, и высокопрочные сплавы-где он превосходит M2 (Более длинный срок службы инструмента) и D2 (Лучшая прочность). В то время как более дорогой, Его долговечность сокращает обслуживание и затраты на замену, соответствовать нашей цели устойчивого, Высокопроизводительные производственные решения.

Часто задаваемые вопросы

1. M4 Tool Steel лучше, чем M2 для обработки закаленной стали?

Да, более высокое содержание углерода M4 образует больше карбидов, делая это 20-25% более устойчивый к износу, чем M2. Это идеально подходит для обработки 50+ HRC закаленная сталь, По мере того, как он сохраняет резкость дольше и снижает.

2. Можно ли использовать M4 для не склонных материалов (НАПРИМЕР., алюминий)?

Да, Но это чрезмерно определено. M4 работает для алюминиевой обработки, но M2 дешевле и достаточен для большинства не сжигаемых применений. Резерв M4 для жестких металлов, чтобы максимизировать экономическую эффективность.

3. Как M4 сравнивается с D2 Tool Steel для резки инструментов?

M4 обладает аналогичной износостойкостью к D2, но лучшая прочность (35-45 J/CM² против. Низкая прочность D2), Снижение риска сколов. M4 также имеет более высокую горячую твердость, Сделайте его лучше для высокоскоростной резки-D2 лучше для прохладных умираний, Не высокоскоростные инструменты.