Acciai per utensili impieghi a caldo

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Gli acciai per utensili a caldo devono essere in grado di resistere non solo alle sollecitazioni meccaniche e abrasive, ma anche presentare una buona resistenza al rinvenimento. Vengono utilizzati per forgiatura a caldo, estrusione, presso colata dei metalli e laminazioni.

Qualità

Werkstoff .Nr

Stato

L’acciaio 1.2343 (AISI H11- X37CrMoV5-1 – UNS T20811) è un acciaio per utensili destinato principalmente alla realizzazione di stampi e attrezzature per lavorazioni a caldo.

Grazie all’equilibrata composizione chimica a base di cromo, molibdeno e vanadio, l’acciaio da utensili 1.2343 offre un’eccellente combinazione di tenacità, resistenza agli shock termici, resistenza all’usura e stabilità dimensionale.
È particolarmente indicato per applicazioni industriali sottoposte a ripetuti cicli di riscaldamento e raffreddamento, come pressofusione, estrusione e stampaggio a caldo.

Acciaio 1.2343: caratteristiche e proprietà

L’acciaio 1.2343 H11 è apprezzato soprattutto per la sua capacità di mantenere buone caratteristiche meccaniche anche in presenza di elevate temperature e forti sollecitazioni termiche. Tra le principali proprietà dell’acciaio UNS T20811 troviamo:

  • Elevata tenacità e resilienza, che contribuiscono a ridurre il rischio di criccatura e rottura durante le lavorazioni a caldo.
  • Buona resistenza agli shock termici, fondamentale negli stampi sottoposti a cicli ripetuti di riscaldamento e raffreddamento.
  • Buona conducibilità termica, che favorisce la dissipazione del calore e limita le sollecitazioni termiche localizzate.
  • Buona resistenza all’usura, soprattutto quando l’acciaio viene sottoposto a opportuni trattamenti termici e superficiali.
  • Buona stabilità dimensionale, importante per mantenere la precisione geometrica degli stampi e degli utensili.
  • Buona attitudine alla nitrurazione, trattamento superficiale utilizzato per aumentare la durezza superficiale e la resistenza all’usura.
  • Buona lavorabilità allo stato ricotto, che consente di effettuare più agevolmente le lavorazioni meccaniche prima del trattamento termico.

Queste caratteristiche rendono il W.Nr. 1.2343 una scelta consolidata per la produzione di utensili e componenti destinati alle lavorazioni a caldo.

Trattamenti Termici dell’Acciaio 1.2343

I trattamenti termici sono passaggi obbligati per convertire la struttura dell’acciaio AISI H11 e ottenere i valori di durezza desiderati (tipicamente compresi tra 30 e 56 HRC).

  1. Deformazione a Caldo e Preriscaldo
    La forgiatura o deformazione a caldo richiede un accurato preriscaldo a circa 850 °C, per poi innalzare uniformemente la temperatura nel range compreso tra 1100 °C e 900 °C. È fondamentale evitare lavorazioni al di sotto degli 900 °C per prevenire tensioni interne deleterie.
  2. Ricottura Isotermica
    Eseguita per addolcire il materiale e renderlo facilmente lavorabile alle macchine utensili. Il processo prevede il riscaldamento a 880 °C (permanenza da 30 a 60 minuti), seguito da una discesa controllata in forno a 780 °C con sosta termica di almeno 5 ore prima del raffreddamento finale.
  3. Tempra
    Il riscaldamento di austenitizzazione avviene solitamente tra 1000 °C e 1030 °C, con raffreddamento in aria calda, bagno di sale o in forni sottovuoto con gas in pressione. Le temperature critiche di riferimento sono Ac₁ a 830 °C e Ac₃ a 890 °C.
  4. Rinvenimento
    Deve essere eseguito subito dopo la tempra per scaricare le tensioni e raggiungere la durezza d’uso. Si raccomandano almeno due o tre cicli di rinvenimento a temperature comprese tra 500 °C e 650 °C, a seconda della durezza finale richiesta dal progetto.

Qualità

Werkstoff .Nr

Stato

L’acciaio 1.2344 (AISI H13 – X40CrMoV5-1 – UD14) è un acciaio per utensili destinato principalmente alle applicazioni di lavorazione a caldo. Grazie alla combinazione di elevata resistenza alle alte temperature, tenacità, resistenza all’usura e buona resistenza alla fatica termica, è ampiamente utilizzato per la produzione di stampi, matrici, punzoni e utensili sottoposti a elevate sollecitazioni termiche e meccaniche.

L’acciaio 1.2344 rappresenta una delle qualità più utilizzate per gli utensili destinati allo stampaggio a caldo, alla pressofusione e all’estrusione di metalli non ferrosi.

Acciaio 1.2344: caratteristiche e proprietà

L’acciaio per utensili AISI H13 si distingue per un ottimo equilibrio tra proprietà meccaniche e comportamento alle alte temperature. Le sue caratteristiche lo rendono particolarmente adatto alla realizzazione di utensili e componenti che lavorano in condizioni di elevato stress termico e meccanico. Tra le principali proprietà dell’acciaio 1.2344 troviamo:

  • Elevata resistenza alla fatica termica: offre una buona resistenza ai cicli ripetuti di riscaldamento e raffreddamento, limitando il rischio di formazione di cricche e microfessurazioni.
  • Buona tenacità: la struttura metallurgica dell’AISI H13 garantisce un buon compromesso tra durezza e capacità di assorbire sollecitazioni meccaniche.
  • Elevata durezza a caldo: mantiene buone caratteristiche di resistenza, durezza e stabilità anche alle temperature tipiche delle lavorazioni a caldo.
  • Buona resistenza all’usura: è indicato per utensili sottoposti a condizioni di lavoro gravose e a contatto ripetuto con materiali ad alta temperatura.
  • Buona stabilità dimensionale: se sottoposto a un corretto trattamento termico, consente di limitare le variazioni dimensionali durante la lavorazione e l’esercizio.
  • Buona temprabilità: l’acciaio 1.2344 può essere temprato in aria, favorendo una buona uniformità delle proprietà meccaniche e contribuendo a contenere le tensioni di tempra.

La presenza di cromo, molibdeno e vanadio contribuisce al comportamento dell’acciaio alle alte temperature e alla sua resistenza all’usura e alla fatica termica.

Trattamenti Termici dell’Acciaio 1.2344

Il corretto trattamento termico dell’acciaio 1.2344 è fondamentale per ottenere le caratteristiche meccaniche richieste dall’applicazione finale.
I principali trattamenti utilizzati per questa qualità di acciaio per utensili comprendono:

  • Ricottura isotermica: viene effettuata per ottenere una struttura più facilmente lavorabile e predisporre il materiale alle successive operazioni di lavorazione e trattamento termico. I parametri di trattamento devono essere definiti in funzione dello stato iniziale del materiale e delle indicazioni del produttore.
  • Tempra: la tempra dell’acciaio X40CrMoV5-1 prevede normalmente una fase di austenitizzazione a temperature elevate, generalmente nell’intervallo indicativo di 1.000–1.060 °C, seguita da un raffreddamento controllato. La temperatura e la modalità di raffreddamento devono essere stabilite in funzione delle dimensioni del pezzo, della geometria dell’utensile e delle proprietà finali desiderate.
  • Rinvenimento: consente di ottenere il corretto equilibrio tra durezza, tenacità e stabilità dimensionale. Per componenti destinati a lavorare ad alte temperature, la scelta del ciclo di rinvenimento è particolarmente importante per garantire prestazioni affidabili durante l’esercizio.
  • Nitrurazione: l’acciaio 1.2344 è adatto alla nitrurazione, trattamento che può essere utilizzato per incrementare la durezza superficiale e migliorare la resistenza all’usura dei componenti.
    La nitrurazione può risultare particolarmente interessante per stampi e utensili sottoposti a fenomeni di usura superficiale durante cicli produttivi ripetuti.

Qualità

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L’acciaio 1.2365 / 32CrMoV12-28 è caratterizzato dalle ampie possibilità di trattamento termico e dalle ottime caratteristiche di impiego. Il più alto contenuto di Mo offre a questo acciaio ottima tenacità, buona resistenza al rinvenimento, elevata resistenza agli shock ed alla fatica termica. Può essere raffreddato con acqua durante l’esercizio.

Qualità

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L’acciaio 1.2367 / X38CrMoV5-3,  legato Cromo-Molibdeno-Vanadio, è fabbricato con forno elettrico seguito da degasaggio sottovuoto e successivamente viene rifuso sotto elettroscoria ESU; processo che consente di garantire l’assenza di difetti interni come inclusioni non metalliche e segregazioni ottenendo cosi caratteristiche meccaniche elevate e un ottima isotropria.

Qualità

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Il 1.2885 è un acciaio legato al Cromo_Molibdeno_Vanadio_Cobalto.
E’ quanto di meglio la moderna tecnologia possa offrire per lo specifico impiego.
Il lingotto fabbricato al forno elettrico comprendente il degasaggio sottovuoto, viene rifuso sotto elettroscoria secondo procedimento ESU che consente di garantire l’assenza di difetti interni e di ottenere caratteristiche meccaniche pressoché identiche in tutte le direzioni (isotropiche).

Le caratteristiche particolari di questo acciaio sono:
¤ Elevatissimi valori di durezza a caldo
¤ Buona resistenza allo shock termico
¤ Elevata tenacità e duttilità
¤ Elevata lavorabilità e lucidabilità
¤ Elevata stabilità dimensionale
¤ Elevata stabilità di rinvenimento
¤ Raffreddabile in acqua

Qualità

Werkstoff .Nr

Stato

L’Acciaio da utensili 1.2888 è utilizzato per lo stampaggio a caldo in condizioni prive di raffreddamento con acqua o fluidi.
L’alta resistenza al rinvenimento di questo acciaio fortemente legato con Cr, W, Mo e Co, gli conferisce caratteristiche peculiari come:
– Alta resistenza allo shock termico ed alla fatica termica
– Buona tenacità
– Buona lavorabilità
– Buona stabilità dimensionale durante i trattamenti termici
– Alta resistenza al rinvenimento

ACCIAI PER APPLICAZIONI A CALDO: CARATTERISTICHE E UTILIZZO

Gli acciai da utensili per lavorazione a caldo possiedono caratteristiche chimico fisiche che permettono l’utilizzo in esercizio a temperature superiori ai 200°C. Presentano in lega percentuali di Carbonio sotto l’1% e percentuali di Cromo intorno a al 5%, con aggiunta di piccole percentuali di Vanadio e Molibdeno che, dopo aver subito idoneo trattamento termico, si contraddistinguono per la resistenza meccanica per sopportare elevate pressioni, insensibilità alle sollecitazione termiche dovute agli sbalzi di temperatura, resistenza all’usura provocata da sollecitazioni di scorrimento, per tenacità a resistere ad urti ripetuti. Gli acciai più famosi sono la nota serie aisi H11 e H13 cioè 1.2343 / X37CrMoV5 e 1.2344 / X40CrMoV5 che vengono principalmente utilizzati per la costruzione di stampi per pressofusione, stampi per materie plastiche, attrezzatura per estrusione leghe leggere, lame di cesoie a caldo ecc. Dopodiché segnaliamo la qualità 1.2885 / 30CrMoCoV123012KU che, presentando in lega dei valori medi di Cromo-Molibdeno-Vanadio-Cobalto, raggiunge un’elevata durezza a caldo con buona resistenza allo shock termico risultando idoneo alla costruzione di utensili per lo stampaggio a caldo di materiali non ferrosi e per utensili da estrusione di metalli pesanti. Infine citiamo il 1.2888 / X20CoCrWMo10-9 che è fortemente legato con Cr-W-Mo-Co che conferisce peculiari caratteristiche quali: resistenza allo shock termico ed alla fatica, buona tenacità e alta resistenza al rinvenimento. È utilizzato per lo stampaggio a caldo di materiali non ferrosi (rame, ottone, leghe di alluminio)

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