Une analyse complète des aciers pour matrices pour travail à froid et à chaud avec traitement thermique sous vide et trempe à l'huile

I. Les principales différences entre les aciers pour matrices pour travail à froid et à chaud
Composition et propriétés du matériau

Acier pour matrices de travail à froid : principalement à haute teneur en carbone (1,3 % -2,3 %), contenant des éléments d'alliage tels que le chrome (Cr), le molybdène (Mo) et le tungstène (W). Il met l'accent sur une dureté élevée (58-64 HRC) et une résistance à l'usure, et convient au traitement à température ambiante (tel que l'estampage et la frappe à froid). Les nuances d'acier typiques incluent Cr12, Cr12MoV et DC53.

Acier pour matrices pour travail à chaud : contient une teneur en carbone plus faible (0,3 % -0,6 %). Des éléments tels que le chrome (Cr), le tungstène (W) et le silicium (Si) sont ajoutés pour améliorer la dureté à chaud (la capacité de maintenir la dureté à haute température) et la conductivité thermique. Il est utilisé dans des environnements à haute température (500 à 1 000 degrés), tels que le moulage sous pression et le forgeage à chaud. Les nuances d'acier représentatives incluent H13, 3Cr2W8V et 5CrNiMo.

Matrice en acier

Acier à matrice pour travail à froid

Applications

Matrices de travail à froid : les matrices de découpage, les matrices d'extrusion à froid, les matrices de tréfilage, etc. fonctionnent généralement à des températures inférieures à 200 degrés.

Matrices de travail à chaud : matrices de forgeage à chaud, matrices de moulage sous pression, matrices d'extrusion à chaud, etc., avec des températures de surface de cavité atteignant plus de 600 degrés et soumises à des cycles thermiques répétés et à une fatigue thermique.

II. Caractéristiques du processus de traitement thermique sous vide et de trempe à l'huile
1. Processus de trempe à l'huile sous vide pour l'acier à matrice de travail à froid

Étapes du processus :

Traitement de préchauffage : comprend le recuit (pour éliminer les contraintes internes), la normalisation (pour affiner les carbures) et le revenu (pour améliorer l'uniformité de la microstructure).

Traitement thermique final :

Trempe sous vide : chauffage dans un four sous vide à 950-1 050 degrés pour éviter l'oxydation et la décarburation, suivi d'un refroidissement avec un milieu de trempe à l'huile (tel qu'une huile de trempe rapide) pour réduire le risque de déformation et de fissuration.

Trempe : trempe à basse-température (180-250 degrés) pour maintenir une dureté élevée, ou trempe à température moyenne (400-500 degrés) pour équilibrer la ténacité et la résistance à l'usure.

Avantages :

Micro-déformation : un chauffage uniforme dans un environnement sous vide, combiné à la vitesse de refroidissement douce de la trempe à l'huile, réduit considérablement la déformation du moule.

Qualité de surface : évite les couches d’oxyde, réduisant ainsi le besoin de finition ultérieure.

Durée de vie améliorée : par exemple, après une trempe à l'huile sous vide, la résistance à l'usure et à la fatigue de l'acier Cr12MoV augmente de 30 à 50 %.

2. Processus de trempe à l'huile sous vide pour l'acier à matrice de travail à chaud

Étapes du processus :

Traitement de préchauffage : revenu à haute-température (600-650 degrés) pour stabiliser la microstructure.

Traitement thermique final :

Trempe sous vide : chauffage à 1 000 -1 150 degrés, trempe à l'huile et revenu à haute température (500-650 degrés) pour améliorer la dureté à chaud et la résistance à la fatigue thermique.

Avantages :

Résistance à la fatigue thermique : le traitement sous vide réduit les défauts de surface, tandis que le revenu à haute température-stabilise la répartition du carbure, prolongeant ainsi la durée de vie du moule sous cycle thermique.

Amélioration de la dureté rouge : par exemple, l'acier H13 peut maintenir une dureté supérieure ou égale à 45 degrés à 600 degrés après trempe à l'huile sous vide. HRC8.

III. Comparaison des paramètres de processus et précautions
Acier travaillé à froid : évitez la rétention excessive d'austénite causée par une trempe à haute -température. Un traitement cryogénique (en dessous de -70 degrés) est nécessaire pour transformer l'austénite et augmenter la dureté.

Acier travaillé à chaud : Le temps de revenu doit être strictement contrôlé (2 à 4 heures) pour libérer complètement les contraintes thermiques et éviter les fissures.

IV. Cas d'application typiques
Exemple de matrice de travail à froid : les matrices d'emboutissage de tôles d'acier au silicium Cr12MoV ont une durée de vie augmentée de plus de trois fois après trempe à l'huile sous vide, avec une précision dimensionnelle atteignant ± 0,01 mm.

Exemple de matrice de travail à chaud : les matrices de moulage sous pression 3Cr2W8V-ont une durée de vie en fatigue thermique augmentée de 50 % après une trempe à l'huile sous vide et un revenu à haute-température, ce qui les rend adaptées au moulage sous pression d'alliages d'aluminium-.

V. Résumé
La technologie de trempe à l'huile sous vide améliore considérablement les performances globales des aciers pour matrices pour travail à froid et à chaud grâce à un chauffage non-oxydant et un refroidissement contrôlé :

Acier pour matrice de travail à froid : axé sur une dureté et une résistance à l'usure élevées, le processus sous vide réduit la déformation et convient à l'estampage de précision.

Acier pour matrices de travail à chaud : se concentre sur la dureté à chaud et la résistance à la fatigue thermique, tandis que le revenu à haute -température combiné au traitement sous vide améliore la stabilité à haute-température.

Les différences de processus entre les deux types résident principalement dans la température de trempe, les spécifications de revenu et la conception de l'alliage. La solution optimale doit être sélectionnée en fonction des conditions de travail spécifiques.