T1 Tool Steel: Характеристики, Приложения, и руководство по производству

T1 Tool Steel-это высокоуглеродистый, высокоскоростная сталь на основе вольфрама (HSS) известный своим исключительным износостойкость, Красная твердость, и тепловая стабильность-Траты, управляемые его богатой сплавой композицией (вольфрам, хром, ванадий) и точная термообработка. В отличие от инструментных сталей с низким сплавом, T1 превосходен в высокоскоростных приложениях для резки и тяжелых инструментов, Сделать его лучшим выбором для изготовления инструментов, машиностроение, Автомобильное производство, и производство пресс -формы, где крайняя долговечность и теплостойкость имеют решающее значение. В этом руководстве, Мы разбим его ключевые свойства, Реальное мир использует, производственные процессы, и как это сравнивается с другими материалами, Помогая вам выбрать его для проектов, которые требуют бескомпромиссной работы.

1. Ключевые свойства материала T1 Tool Steel Steel

Производительность T1 заключается в его оптимизированном составе сплавов и теплопроводимой природе, Что балансирует твердость, стойкость, и теплостойкость для высокого стресса, высокотемпературные приложения.

Химический состав

Формула T1 приоритет высокоскоростной производительности резания и устойчивости к износу, со строгими диапазонами для ключевых легированных элементов:

• Углерод (В): 0.70-0.80% (достаточно высоко, чтобы образовать твердые карбиды с вольфрамовым/ванадием, критическое для износостойкость)
• Марганец (Мнжен): 0.15-0.40% (Скромное добавление усиливает жесткость без ущерба для тепловой стабильности)
• Кремний (И): 0.20-0.40% (СПИД-окисление во время создания стали и стабилизирует высокотемпературные механические свойства)
• Сера (С): ≤0,030% (Ультра-низкий для поддержания стойкость и избегать растрескивания во время термической обработки или высокоскоростной резки)
• Фосфор (П): ≤0,030% (строго контролируется, чтобы предотвратить холодную хрупкость, необходимо для инструментов, используемых в низкотемпературных средах)
• Хром (Герметичный): 3.75-4.50% (Улучшает закаленность и коррозионная стойкость, обеспечение равномерных результатов термической обработки)
• Молибден (МО): ≤0,60% (Следование следов усиливает красную твердость и устойчивость к усталости для высокоскоростных применений)
• Ванадий (V.): 1.00-1.50% (Уточняет размер зерна, улучшается воздействие на выносливость, и образует ультраудух)
• Вольфрам (W.): 17.50-19.00% (Основной элемент для Красная твердость—Риктивные твердость при 600 ° С+ во время высокоскоростной резки, избегая смягчения)

Физические свойства

Механические свойства

После стандартной термообработки (утомить и отпуск), T1 обеспечивает ведущие в отрасли производительность для высокоскоростной резки и тяжелых инструментов:

• Предел прочности: ~ 2400-2600 МПа (исключительно высокий, Идеально подходит для приложений с высокой поддержкой, таких как фрезеровая твердая стали)
• Урожайность: ~ 2000-2200 МПа (Обеспечивает сопротивление инструментам сопротивляться постоянной деформации при тяжелой обработке)
• Твердость (Роквелл c): 63-66 СПЧ (После термообработки - регулируемой: 63-64 HRC для жестких режущих инструментов, 65-66 HRC для устойчивых к износостойко)
• Пластичность:
• Удлинение: ~ 8-12% (в 50 ММ - Модерат, Достаточно для формирования в пробелы инструментов без трещин)
• Сокращение площади: ~ 20-30% (указывает на хорошую прочность для высокоскоростной резки, Избегание внезапного поломки инструментов)
• Воздействие на выносливость (Чарпи V-Notch, 20° C.): ~ 25-35 д/см² (Хорошо для HSS - более высокая, чем керамические инструменты, Снижение риска скопления во время сокращения)
• Устойчивость к усталости: ~ 900-1000 МПа (В 10⁷ циклах-критические для инструментов для режущихся больших объемов, таких как инструменты для токарного станка производственной линии)
• Износостойкость: Отличный (Карбиды вольфрама и ванадий сопротивляются истиранию в 3-4 раза лучше, чем с низким содержанием сплава сталей, продление срока службы инструмента)
• Красная твердость: Начальство (сохраняет ~ 60 часов при 600 ° C-высокоскоростная резка (400+ М/мин для мягкой стали) без смягчения)

Другие свойства

• Коррозионная стойкость: Умеренный (добавление хрома защищает от легкой влажности; Требуется обработка поверхности, например, покрытие для наружного использования или мокрой обработки)
• Сварка: Бедный (высокое содержание углерода и вольфрама вызывает растрескивание; Предварительное нагревание до 600-700 ° C и послепродневного отпуска являются обязательными для ремонта, сделать его непрактичным для большинства сварных инструментов)
• Механизм: Справедливый (отожженное состояние, полупансион 240-280, Требуются карбидные инструменты для обработки; Для точных краев необходимо шлифование после лечения после уклонения, как затвердевание (63-66 СПЧ) делает его неизботимым со стандартными инструментами)
• Формируемость: Умеренный (Горячая форма рекомендуется для комплексных форм-поднимается до 1100-1150 ° C для формирования в бланки инструментов; Простуда ограничена из -за высокой твердости в отожженном состоянии)
• Тепловая стабильность: Отличный (сохраняет механические свойства при 600 ° C+, Сделать его идеальным для высокоскоростной резки или горячих умираний)

2. Реальные применения T1 Tool Steel Steel

Красная твердость и устойчивость к износу T1 делают его основным продуктом в отрасли, где высокоскоростной, высокотемпературная, или производительность тяжелых инструментов не подлежит обсуждению. Вот его наиболее распространенное использование:

Создание инструментов

• Режущие инструменты: Высокоскоростные режущие инструменты для обработки твердых сталей (НАПРИМЕР., 4140 Сплава Сталь) Используйте T1—Красная твердость сохраняет резкость при 600 ° C+, Включение скоростей резки в 2 раза быстрее, чем инструменты с низким сплавом.
• Фрезеры: Конечные мельницы для тяжелого фрезерования чугуна или нержавеющей стали Используйте T1—износостойкость ручки 500+ детали на резак (против. 200+ Для M2 HSS), Сокращение затрат на замену инструмента.
• Токарные инструменты: Поворот инструментов для автомобильных коленчатых валов или промышленных шестерноводов Используйте T1—предел прочности выдерживает высокие силы резки, и устойчивость к усталости гарантирует 10,000+ повороты на инструмент.
• Расщепления: Внутренние продушки для формирования зубьев передач или рубашек Используйте T1—точное шлифование создает острый, Последовательные зубы, и износостойкость поддерживает точность над 20,000+ протягивание циклов.
• Разрушители: Точные повреждения для отверстий. (± 0,0005 мм) В аэрокосмических компонентах используйте T1—поверхностная отделка (Раствор 0.1 мкм) обеспечивает качество отверстия, и износостойкость продлевает срок службы Dearmer на 3x.

Пример случая: Магазин обработки использовал M2 HSS для фрезерования 4140 сплавные стальные детали, но приковывание инструмента после 250 части. Переход на расширенный срок службы инструмента T1 на 600 части (140% дольше)- вытягивая поступки времени 50% и сохранение $48,000 Ежегодно в родах и затратах на инструмент.

Машиностроение

• Валы: Высокие валы для промышленных компрессоров или турбинных генераторов используют T1—предел прочности (2400-2600 МПА) обрабатывает вращательные нагрузки до 10,000 Rpm, и устойчивость к усталости предотвращает отказ от повторного стресса.
• Передачи: Тяжелые шестерни для горнодобывающего оборудования или морских двигателей используют T1—износостойкость уменьшает износ зуба 60% против. углеродистая сталь, продление срока службы снаряжения на 5+ годы.
• Машины: Высокотемпературные компоненты (НАПРИМЕР., Печь конвейер ролики) Используйте T1—тепловая стабильность сохраняет силу при 500 ° C+, Избегание деформации в средах высокого нагрева.
• Промышленное оборудование: Режущие лезвия для металлических измельченных или оборудования для утилизации используют T1—стойкость сопротивляется воздействию металлических отходов, и износостойкость продлевает срок лезвия в 2,5 раза.

Автомобильная промышленность

• Компоненты двигателя: Высокотемпературные детали двигателя (НАПРИМЕР., места для клапана или распределительные валы) Используйте T1—тепловая стабильность выдерживает 550 ° C+ тепло, и износостойкость уменьшает деградацию компонентов.
• Части передачи: Передачи передачи для тяжелых грузовиков Используйте T1—предел прочности обрабатывает крутящий момент нагрузки до 1500 N · m, и устойчивость к усталости гарантирует 300,000+ км использования.
• Ось: Тяжелые трейлерные оси используют T1—Урожайность (2000-2200 МПА) сопротивляется сгибанию под 30+ тонна нагрузки, сокращение простоя технического обслуживания 40%.
• Компоненты подвески: Подвесные кронштейны с высоким стрессом для транспортных средств для внедорожных транспортных средств Используйте T1—стойкость сопротивляется воздействию с грубой местности, и устойчивость к износу предотвращает разрушение, связанную с коррозией.

Другие приложения

• Формы: Горячие формы для алюминия или латуни используют T1—тепловая стабильность сохраняет форму при 450 ° C+, и износ 10,000+ формирование циклов.
• Умирает: Холодный удар умирает для производства крепежа. Используйте T1—твердость (65-66 СПЧ) создает точные головы крепежных изделий, и износостойкость продлевает жизнь на 3 раза против. D2 Tool Steel.
• Удары: Высокоскоростные удары для штамповки толстых стальных листов (НАПРИМЕР., 10 ММ нержавеющая сталь) Используйте T1—воздействие на выносливость сопротивляется скольжению, и износ 200,000+ штампы.
• Деревянные инструменты: Промышленные деревообработки для разрезания лиственных пород (НАПРИМЕР., дуб или клен) Используйте T1—удержание резкости уменьшает частоту заточки лезвия на 70%, Повышение эффективности производства.

3. Методы производства для T1 Tool Steel

Производство T1 требует специализированных процессов для управления составом сплава. (особенно вольфрам и ванадий) и оптимизировать его термообработку для красной твердости и износостойкости. Вот подробный процесс:

1. Сталь

• Электрическая дуговая печь (Eaf): Основной метод - сталь, вольфрам, хром, ванадий, и другие сплавы расплавлены при 1650-1750 ° C. Датчики в реальном времени мониторинг химический состав Чтобы сохранить вольфрам (17.50-19.00%) и ванадий (1.00-1.50%) В пределах строгих диапазонов - критические для красной твердости и устойчивости к износу.
• Вакуумная дуга переворачивает (НАШ): Необязательный, Для высокой чистоты T1-Molten Steel переворачивается в вакууме для удаления примесей (НАПРИМЕР., кислород, азот), Улучшение выносливости и снижение риска неудачи инструмента.
• Непрерывное кастинг: Расплавленная сталь бросает в плиты или заготовки (100-300 мм толщиной) через непрерывный заклинатель - быстрый и последовательный, Обеспечение распределения равномерного сплава и минимальных внутренних дефектов.

2. Горячая работа

• Горячая катящика: Плиты/заготовки нагреваются до 1100-1150 ° C и раскатываются в батончики, тарелки, или инструменты (НАПРИМЕР., 50×50 ММ баров для фрезеров). Горячая прокатка уточняет структуру зерна и формирует T1 в стандартные формы инструментов, избегая сегрегации карбида вольфрама.
• Горячая корова: Нагретая сталь (1050-1100° C.) прижат к сложным формам инструментов (НАПРИМЕР., токарные бланки инструмента или удары) Использование гидравлических прессов - демонстрирует плотность материала и выравнивает структуру зерна, Улучшение прочности.
• Экструзия: Нагретая сталь проталкивается через кубик, чтобы создать длинные, единообразные формы (НАПРИМЕР., Разработанные заготовки или батончики)-Идеально для производства инструментов с большим объемом.
• Отжиг: После горячей работы, сталь нагревается до 850-900 ° C для 4-6 часы, медленно охлаждается до 600 ° C.. Снижает твердость до HB 240-280, Сделать его обработкой и снятие внутреннего стресса от прокатки/ковки.

3. Холодный работа (Ограничен, для точности)

• Холодный рисунок: Для инструментов с небольшим диаметром (НАПРИМЕР., буровые кусочки или небольшие развертки), Холодный рисунок тянет отожженную сталь через матрицу при комнатной температуре, чтобы уменьшить диаметр и повысить точность размерных (Раствор 0.8 мкм) но требуется отжиг после рисования, чтобы сохранить машиностроение.
• Точная обработка: Миллс или шлифовальные машины с ЧПУ формируют отжигание T1 в пробелы для инструментов (НАПРИМЕР., Фрешковые тела или держатели инструментов.)- Карбидные инструменты являются обязательными из -за умеренной твердости T1 в отожженном состоянии; Обработка ограничена предварительно упорными этапами (шлифование после хранения необходимо для окончательной точности).

4. Термическая обработка (Ключ к производительности T1)

• Гашение: Нагревается до 1260-1300 ° C. (Austenitizing) для 30-60 минуты (дольше, чем низкопластные стали, чтобы растворить карбиды вольфрама), утомил в масле или воздухе. Утверждает T1 до 65-68 HRC - АВРИТ (63-65 СПЧ) Для больших инструментов.
• Отпуск: Разогрет до 540-580 ° C для 1-2 часы, воздушное охлаждение (повторяется 2-3 раз). Баланс Красная твердость и выносливость-критическая для высокоскоростной резки; избегает переоценки, что уменьшит стойкость к износу.
• Поверхностное упрочнение: Необязательный, Для применения в экстремальном износе-температурное нитрирование (500-550° C.) формы а 5-10 мкм нитридного слоя, повышение устойчивости к износу 30% (Идеально подходит для режущих инструментов или умирает).
• Снятие стресса отжиг: Применяется после обработки-подсчитано до 600-650 ° C для 1 час, медленно охлаждается. Уменьшает остаточный стресс от резки, предотвращение деформации инструмента во время гашения.

5. Поверхностная обработка & Отделка

• Шлифование: Шлифование после лечения с помощью алмазных колес, Последовательные разреза.
• Покрытие: Физическое осаждение пара (Pvd) покрытия (НАПРИМЕР., Титановый алюминий нитрид, Тилн) применяются к режущим инструментам - уменьшают трение, Продолживает срок службы инструмента в 2,5 раза, и улучшает рассеяние тепла во время высокоскоростной резки.
• Полировка: Точная полировка создает гладкую поверхность (Раствор 0.1 мкм) Для таких инструментов, как разрушители или умирание - уменьшает адгезию материала во время резки/формирования, улучшение качества части.

4. Тематическое исследование: T1 Tool Steel сталь в тяжелой рубеже

Производитель передачи использовал D2 Tool Steel для фрезерования крупных промышленных передач (4140 Сплава Сталь, 500 мм диаметр) но столкнулся с двумя проблемами: износ инструмента после 150 передачи и высокие отзывы. Переход на T1, полученные преобразующими результатами:

• Продление срока службы инструмента: T1's износостойкость и Красная твердость расширенный срок службы инструмента на 400 передачи (167% дольше)- вытягивая отзывчивую частоту 60% и сохранение $30,000 Ежегодно в позыскании затрат.
• Эффективность производства: Способность T1 обрабатывать более высокие скорости резки (350 м/мин против. 200 м/мин для D2) сокращение времени фрезерования на передачу 43%, Увеличение производственных мощностей 75 передачи в месяц.
• Экономия стоимости: Несмотря на T1's 40% Более высокая стоимость материала, Производитель спас $96,000 Ежегодно через более длительный срок службы инструмента и более быстрого производства - оценивая рентабельность инвестиций в 3 месяцы.