L’articolo esposto al NADCA di Indianapolis (Dott. Till Schneiders) e alla conferenza sugli utensili di Bratislava (Markus Gurcan) presenta il nuovo acciaio da lavorazione a caldo Thermodur E 40 K Superclean.
La richiesta di materiali adatti per componenti di pressocolata è ancora in aumento. Uno dei parametri essenziali di un’attrezzatura di pressocolata è la sua durata utile, che descrive il numero di componenti prodotti con lo stampo prima della sua avaria. La vita utile può essere incrementata grazie all’impiego di un materiale che esibisce buona stabilità a caldo e alta tenacità anche ad elevate temperature.
Nell’80% dei casi, l’avaria degli stampi è causata dalla fatica termica (Figura 1). La superficie del materiale di un componente di pressocolata subisce una permanente espansione e contrazione durante l’esercizio, che è iniziato da un riscaldamento e raffreddamento ciclico della superficie della cavità durante l’iniezione della lega liquida. Ulteriori dettagli di questo meccanismo di avaria, descritti dalla cosiddetta teoria Kindbom, possono essere letti nella 1. La Figura 1 mostra i principali meccanismi di avaria di stampi di pressocolata 2,3.
Ulteriori possibilità di avaria sono le cricche da tensionamento (9%), la corrosione (7%) e il washout-metallizzazione (4%). Per soddisfare i requisiti derivanti dalle esigenze operative è stato sviluppato il nuovo acciaio per utensili a caldo Thermodur E 40 K Superclean.
Thermodur E 40 K Superclean mostra un’eccezionale combinazione di stabilità a caldo e tenacità anche a temperature elevate, particolarmente adatta per matrici per pressofusione altamente sollecitate, matrici per estrusione e matrici per forgiatura.
Schema degli esperimenti
Vengono mostrate in Tabella 1 le composizioni chimiche e le dimensioni del nuovo acciaio per utensili a caldo Thermodur E 40 K Superclean a confronto rispetto ai comuni acciai per utensili a caldo H11, H13 e 2367.
L’analisi chimica del materiale per lavorazione a caldo è stata sviluppata utilizzando il software Thermo-Calc. La Figura 2 mostra la precipitazione dei diversi carburi sull’asse del molibdeno nello stato di equilibrio. Con un contenuto di molibdeno dell’1,8% nell’E 40 K è possibile riportare in soluzione i carburi secondari precipitati con le temperature di austenitizzazione tipiche di un ciclo di tempra ottimale.
Al fine di migliorare la tenacitĂ , il Thermodur E 40 K Superclean ha un basso contenuto di Si. I materiali base -Mo, -V e -Cr (elementi formanti carburi) sono stati combinati per ottenere una qualitĂ premium con proprietĂ superiori alle alte temperature. Tutti gli elementi rivelano un contenuto costante su tutta la sezione trasversale (Figura 3-4). Inoltre, Thermodur E 40 K Superclean mostra un basso contenuto di elementi di lega secondari.
Il Thermodur E 40 K Superclean è rifuso sotto elettro-scorie e trattato termicamente in accordo alla specifica NADCA #207-2015. Tutti i campioni sono stati bonificati nell’intervallo di durezza di 45±1 HRC. La microstruttura, la micropulizia e la dimensione del grano sono state valutate secondo la specifica NADCA #207-2015.
