HOTVAR Acier à outils de travail à chaud

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1 D ONNEES TECHNIQUES HOTVAR Acier à outils de travail à chaud Partout où l on fabrique des outils Partout où l on se sert d outils

2 Généralités HOTVAR est un acier à outils de travail à chaud, allié au molybdène-vanadium, de hautes performances qui est caractérisé par : une haute résistance à l usure à chaud des propriétés à hautes températures très bonnes une résistance élevée à la fatigue thermique une très bonne résistance au revenu une très bonne conductibilité thermique. Analyse C Si Mn Cr Mo V type %,55 1,,75 2,6 2,25,85 Spécification standard Aucune Etat de livraison Recuit doux à env. 21 HB Code couleur Rouge/marron PERFORMANCE DE L OUTILLAGE AMELIOREE HOTVAR est un acier de travail à chaud de haute qualité. Il a été conçu par Uddeholm pour apporter une très bonne performance des outillages jusqu à 6 C. Les éléments d alliages dans HOTVAR sont équilibrés pour donner une haute résistance à l usure à chaud et de bonnes propriétés à hautes températures. HOTVAR est fabriqué par des techniques spéciales. Applications HOTVAR est un acier à outils de travail à chaud approprié pour les applications où une usure à chaud et/ou une déformation plastique sont les mécanismes dominants. Applications et outils d intérêt spécifique : Forgeage à chaud, matrices et poinçons Cylindres et segments de laminage Forgeage orbital, poinçons et matrices Filage inverse, outils de serrage Forgeage progressif, matrices Laminage axial matrices fermées, matrices haut et bas Formage transversal, segments Pliage à chaud, outils Calibrage à chaud, outils Moulage sous pression de zinc, matrices Extrusion de tubes en aluminium. Propriétés Toutes les éprouvettes sont prélevées au centre d une barre DIA 115 mm. Sauf spécification contraire, toutes les éprouvettes ont été trempées à 1 C, refroidies à l air et revenues 2 fois 2 heures à 575 C pour une dureté correspondant à 56 HRC. DONNEES PHYSIQUES Données à températures ambiante et élevées. Température 2 C 4 C C Densité kg/m Module d élasticité MPa Coefficient de dilatation thermique par C à partir de 2 C 12,6 x ,2 x 1 6 Conductibilité thermique W/m C PROPRIETES MECANIQUES Résistance approximative à température ambiante. Dureté 54 HRC 56 HRC 58 HRC Résistance Rm 2 1 MPa 2 2 MPa 2 3 MPa Limite élastique Rp,2 1 8 MPa 1 82 MPa 1 8 MPa Matrices pour laminage axial. Le niveau de dureté recommandé est HRC. Pour améliorer la résistance à l usure, les outils peuvent être nitrurés ou nitro-carburés. 2

3 Résistance à chaud Résistance à chaud dans le sens longitudinal. Rm/Rp,2/MPa Z, A5% 2 Effet du temps à haute température sur la dureté L adoucissement à hautes températures à différents temps de maintien est montré ci-après. Les éprouvettes ont d abord été trempées et revenues à 54, 56 et 58 HRC. 2 1 Rp,2 Rm C Z Temps en heures C Température A 5 55 C Effet de la température sur la résilience Eprouvettes Charpy-V, sens transversal. Résilience, J Temps en heures C C Température de l essai Temps en heures 3

4 Traitement thermique recommandations générales RECUIT DOUX Protégez l acier et chauffez à coeur à 82 C. Puis refroidissez au four à 1 C par heure jusqu à C, puis à l air libre. RELAXATION DES CONTRAINTES Après ébauche, l outil devra être chauffé à coeur jusqu à 6 C, temps de maintien 2 heures. Refroidissez lentement jusqu à 3 C, puis à l air libre. TREMPE Température de préchauffe : première étape à 48 C, seconde étape à 8 C. Température d austénitisation : 1 17 C, normalement 1 C mais, quand une dureté maximum est requise, la température normale est 17 C. Durée de Dureté avant revenu Température trempe* pour DIA 25 mm C en minutes Huile Air ±1 59 ± ±1 ±1 * Durée de trempe = Durée à la température de trempe après que l outil ait été complètement chauffé à coeur. Durant la trempe, il convient de protéger la pièce de la décarburation et de l oxydation. AGENTS DE TREMPE Gaz à grande vitesse/atmosphère brassée Vide (gaz à grande vitesse avec une pression positive suffisante) Bain de sel ou lit fluidisé à 4 5 C Bain de sel ou lit fluidisé à C Huile chaude, environ 8 C. Nota 1: Faire revenir l outil dès que sa température atteint 7 C. Nota 2: Afin d obtenir les propriétés optimales pour l outil, la vitesse de refroidissement devra être rapide, mais pas à un niveau qui provoque une distorsion excessive ou des fissures. Graphique CCT Température d austénitisation 1 C. Temps de maintien 3 minutes. C M s 2 1 Carbures Perlite Bainite Martensite M f Secondes Seconds 1 Minutes Minutes Hours Heures Air Refroidissement cooling of bars,2.2 1, Ø à mm l air de barres, inch DIA mm 9 A c1 = A89 C (163 F) C1 = 89 C Ac C1s = 8 C = 8 C (147 F) N de la courbe Dureté T 8 de refroidiss. HV 1 (s)

5 Dureté, taille de grain et austénite résiduelle en fonction des températures d austénitisation. Echantillons DIA 25 mm. Taille de grain ASTM Dureté, HRC Austénite résiduelle % 1 64 Taille de grain REVENU Choisissez la température de revenu selon la dureté requise, par référence au graphique de revenu. Faites au moins 2 revenus avec refroidissement intermédiaire à température ambiante. Temps de maintien à température au moins 2 heures. Graphique de revenu HRC Huile Austénite résiduelle C Température d austénitisation 17 C 1 C HRC Air C Température de revenu (2 fois 2 heures) Un revenu à 2 C, 2 fois 2 heures, donne une dureté de HRC CHANGEMENTS DIMENSIONNELS PENDANT LA TREMPE ET LE REVENU Pendant la trempe et le revenu, la matrice est exposée à des tensions thermiques et de transformation. Ceci entraînera inévitablement des changements dimensionnels et, dans le pire des cas, une distorsion. Il est donc recommandé de toujours laisser une tolérance d usinage suffisante après usinage, avant que le matrice soit trempée et revenue. Normalement, la dimension dans le sens le plus large se contractera et la dimension dans le sens le plus étroit pourrait augmenter, mais c est aussi fonction de la taille de la matrice, de la conception de la matrice, ainsi que de la vitesse de refroidissement après trempe. Pour HOTVAR, il est recommandé de laisser une tolérance d usinage de,4 pour cent de la dimension en longueur, largeur et épaisseur. NITRURATION ET NITRO-CARBURATION Une nitruration et une nitro-carburation provoquent une couche dure en surface qui est très résistante à l usure et l érosion. Cependant, la couche nitrurée est fragile et peut se fissurer ou s écailler quand elle est exposée à un choc thermique ou mécanique ; le risque augmente avec l épaisseur de la couche. Avant nitruration, l outil devra être trempé et revenu à une température d au moins C au-dessus de la température de nitruration. En général, la nitruration ionique est la méthode préférée en raison d un meilleur contrôle sur le potentiel d azote. Une nitruration ionique à 48 C dans un mélange de 75% d hydrogène et 25% d azote donnera une dureté de surface d environ 1 HV,2. HOTVAR peut être nitruré en bain de sel ou par nitruration gazeuse. La dureté de surface après nitruration est comprise entre 9 HV,2. PROFONDEUR DE NITRURATION Durée Profondeur Processus heures mm Nitruration ionique 1,18 à 48 C 3,27 Nitro-carburation au gaz à 58 C 2,5,2 en bain de sel à 58 C 1,13 Il est à noter que HOTVAR présente une meilleure aptitude à la nitruration que l acier Z38CDV5 1. Pour cette raison, les temps de nitruration pour HOTVAR devront être réduits comparés à ceux du Z38CDV5 1 ; autrement, il y aura un risque important que la profondeur soit trop grande. 5

6 Recommandations d usinage Les données de coupe ci-dessous, valables pour HOTVAR à l état recuit doux, sont à considérer comme des valeurs indicatives qui doivent être adaptées aux conditions locales existantes. Vous pourrez trouver davantage de renseignements dans «Recommandations d usinage» Uddeholm. TOURNAGE Tournage Tournage carbure à l acier Paramètres rapide d usinage Ebauche Finition Finition m/mn Avance, (f) mm/tour,3,6,3,3 Profondeur de passe (a p ) mm Désignation ISO du carbure P2 P3 P1 Revêtu Revêtu carbure carbure ou cermet PERÇAGE Foret hélicoïdal en acier rapide Diamètre Vitesse de foret de Avance (f) mm m/mn. mm/tour 5 14*,8, *,2, *,3, *,35,4 * Avec foret revêtu acier rapide v c ~2 m/mn. Forets carbure Type de foret Paramètres A plaquettes Monobloc Aux carbures d usinage amovibles carbure brasés 1) m/mn Avance, (f) mm/tour,5,25 2),1,25 2),15,25 2) 1) Foret à canal de refroidissement interne et embout carbure brasé. 2) Suivant le diamètre du foret. FRAISAGE Dressage-Surfaçage Fraisage Fraisage carbure à l acier Paramètres rapide d usinage Ebauche Finition Finition m/mn Avance, (f z ) mm/dent,2,4,1,2,1 Profondeur de passe (a p ) mm Désignation ISO du carbure P2 P4 P1 Revêtu Revêtu carbure carbure ou cermet Fraisage en bout Type de fraise A plaquettes Paramètres Monobloc amovibles Acier d usinage carbure en carbure rapide m/mn ) Avance, (f z ), mm/dent,3,2 2),8,2 2),5,35 2) Désignation ISO du carbure K1, P4 P2 P3 1) Pour une fraise en bout en acier rapide revêtue, v c 4 m/mn. 2) Dépendant de la profondeur radiale de coupe et du diamètre de la fraise. RECTIFICATION Nous donnons ci-dessous des conseils généraux pour les meules. Pour de plus amples informations, consultez la brochure Uddeholm «Rectification de l acier à outils». Meule préconisée Etat Etat Type de rectification recuit doux trempé Meule droite de rectification de face A 46 HV A 46 GV Segment de rectification de face A 24 GV A 36 GV Rectification cylindrique A 46 LV A JV Rectification interne A 46 JV A IV Rectification de profil A 1 LV A 12 JV 6

7 Usinage par électro-érosion Si l électro-érosion par étincelage est effectuée à l état trempé et revenu, la couche blanche refondue devra être retirée mécaniquement, p.ex. par rectification ou tonnelage. L outil devra ensuite subir un revenu supplémentaire à env. 25 C endessous de la température de revenu précédente. On peut trouver des renseignements plus détaillés dans la publication Uddeholm «Electro-érosion de l Acier à Outils «. Soudage On peut obtenir de bons résultats en soudant l acier à outils si des précautions appropriées sont prises pendant le soudage (température de préchauffe, préparation de la zone à recharger, choix des consommables et procédure de soudage). Méthode de soudure TIG MMA Température de travail C C Métaux de QRO 9 remplissage TIG-WELD QRO 9 WELD Dureté après soudure 55 HRC 55 HRC Traitement thermique après soudage Etat trempé Faire le revenu à 2 C en-dessous de la température de revenu originale. Etat recuit doux Faire un recuit doux du matériel à 82 C en atmosphère protégée. Puis refroidir au four à 1 C par heure jusqu à 6 C, puis à l air libre. On peut trouver des renseignements plus détaillés dans la brochure Uddeholm «Soudage de l Acier à Outils». Information complémentaire Veuillez vous adresser à l agence Uddeholm locale pour toutes informations complémentaires quant au choix, au traitement thermique, aux applications et à la disponibilité des aciers à outils Uddeholm, y compris la brochure «Aciers pour outils de découpage et de formage». Cette information est basée sur l état actuel de nos connaissances et est destinée à donner une vue générale de nos produits ainsi que de leurs utilisations. Elle ne peut en aucun cas être considérée comme une garantie de propriétés spécifiques au produit décrit, ni une garantie qu il soit approprié à une application particulière. 7