VANADIS 6 SuperClean. Acier à outils à hautes performances, élaboré par la Métallurgie des Poudres, pour le travail à froid D ONNEES TECHNIQUES

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1 D ONNEES TECHNIQUES VANADIS 6 SuperClean Acier à outils à hautes performances, élaboré par la Métallurgie des Poudres, pour le travail à froid Partout où l on fabrique des outils Partout où l on se sert d outils

2 Photo de couverture : Poinçon de compactage de poudres en VANADIS 6. Un excellent résultat a été obtenu pour le compactage de poudres de fer quand l usure abrasive réduisait la vie du poinçon. (GKN Sinter Metals AB, Kolsva.) Cette information est basée sur l état actuel de nos connaissances et 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. 2

3 Paramètres critiques de l acier à outils pour UNE BONNE PERFORMANCE DES OUTILS Dureté correcte pour l application Résistance à l usure très élevée Haute ténacité pour empêcher une rupture prématurée due à l écaillage ou la formation de fissures. La résistance à l usure élevée est souvent associée à une faible ténacité et vice-versa. Cependant, dans de nombreux cas, une résistance à l usure élevée en même temps qu une ténacité élevée sont essentielles pour une performance d outillage optimale. VANADIS 6 est un acier à outils élaboré par la métallurgie des poudres pour le travail à froid, offrant une combinaison de très haute résistance à l usure et de bonne ténacité. LA FABRICATION D OUTILS Aptitude à l usinage Traitement thermique Stabilité dimensionnelle au traitement thermique Traitement de surface. La fabrication d outils avec des aciers à outils hautement alliés signifie que l usinage et le traitement thermique doivent être mieux considérés qu avec les nuances moins alliées. Ceci peut, bien sûr, élever le coût de fabrication des outils. En raison de la teneur en alliages soigneusement équilibrée et du processus de fabrication de la métallurgie des poudres, VANADIS 6 a une procédure de trempe similaire aux aciers à outils de travail à froid courants. Afin de réduire la quantité d austénite résiduelle et d optimiser la résistance à l usure abrasive, un revenu à haute température est recommandé. Un très gros avantage avec VANADIS 6 est que la stabilité dimensionnelle après trempe et revenu est bien meilleure que pour les aciers de travail à froid conventionnels et pour l acier rapide utilisé dans le travail à froid. Cela signifie également que VANADIS 6 est un acier à outils qui est très approprié pour le revêtement CVD et PVD. Applications VANADIS 6 est approprié pour l outillage en grandes séries de matériaux de travail où l usure mixte (abrasive/adhésive) ou l usure abrasive et/ou l écaillage/ la fissuration et/ou la déformation plastique sont des mécanismes de rupture dominants. Exemples : Découpage et découpage fin de matériaux durs Opérations de formage où une résistance élevée à la compression est essentielle Compactage de poudres Acier substrat pour traitement de surface Moules matière plastique et outillages soumis à des conditions d usure abrasive Couteaux. Généralités VANADIS 6 est un acier MP (Métallurgie des Poudres) allié au chrome/molybdène/vanadium, qui est caractérisé par : Une résistance très élevée à l usure abrasive/ adhésive Une résistance élevée à la compression Une bonne ténacité Une très bonne stabilité dimensionnelle au traitement thermique et en service De très bonnes propriétés de trempe à coeur Une bonne résistance au revenu Une grande propreté. Analyse C Si Mn Cr Mo V type % 2,1 1,,4 6,8 1,,4 Etat de livraison Code couleur Recuit doux à env. 2 HB Vert / Vert foncé Raufoss Teknologi AS, Verktygsfabriken, Norvège. 3

4 Propriétés DONNEES PHYSIQUES Trempé et revenu à 6 HRC. Température 2 C 2 C 4 C Densité, kg/m Module d élasticité, MPa Coefficient de dilatation thermique par C à partir de 2 C 11,2 x , x 1-6 Conductibilité thermique W/m C 22 2 Chaleur spécifique J/kg C 46 Résistance à l impact à des températures ambiantes approximatives pour VANADIS 4, VANADIS 6 et VANADIS 1 à 62 HRC. Sens transversal. Etat revenu à haute température. Résilience (J) VANADIS 4 VANADIS 6 VANADIS 1 RESISTANCE A L IMPACT Résistance à l impact à des températures ambiantes approximatives à différentes températures de revenu. Dimension de l échantillon : 7 x 1 x mm sans entailles. Trempé à 1. Trempé à l air. Revenu 2 x 2 h. RESISTANCE A LA COMPRESSION Résistance à la compression Dureté Rc,2, MPa 6 HRC HRC HRC 2 76 Résilience (J) Dureté HRC 6 6 Revenu à haute température 2 C 2 + 2h. RESISTANCE A L USURE Test «pin on disc». Matériel du disque SiO 2. La dureté est 62 HRC pour tous les aciers. Etat revenu à haute température. Une faible valeur est équivalente à une bonne résistance à l usure C Température de revenu (2h + 2h) Vitesse d usure (mg/mn) VANADIS 4 VANADIS 6 VANADIS 1 4

5 Traitement thermique RECUIT DOUX Protégez l acier et chauffez à coeur à 9 C. Puis refroidissez dans le four à raison de 1 C par heure jusqu à 7 C, puis à l air libre. RELACHEMENT DES TENSIONS Après ébauche, l outil devra être traité à coeur à 6 C, temps de maintien 2 heures. Refroidissez lentement jusqu à C, puis à l air libre. TREMPE Température de préchauffe : normalement en deux étapes de préchauffe : 6/6 C et 9/9 C. Température d austénitisation : 1/11 C. Normalement 1 C. Temps de maintien : 3 mn, en-dessous de 11 C, 1 mn au-dessus de 11 C. Protégez l outil contre la décarburation et l oxydation pendant la trempe. AGENTS DE TREMPE Gaz pulsé/atmosphère brassée Vide (gaz pulsé surpressé) Bain martensitique ou bain fluidisé à / C Bain martensitique ou bain fluidisé à env. 2/3 C. Note 1 : Faire un revenu de l outil dès que sa température atteint à 7 C. Note 2 : Afin d obtenir les propriétés optimales pour l outil, la vitesse de refroidissement devra être aussi rapide qu elle est concomitante avec une distorsion acceptable. Note 3 : Les outils de sections > mm devront être trempés à une pression de gaz et une vitesse suffisantes. La trempe à air calmé entraînera une perte de dureté. Dureté et austénite résiduelle en fonction de la température d austénitisation. Dureté HRC Dureté de trempe Austénite résiduelle % 64 1 Austénite résiduelle C Température d austénitisation REVENU La température de revenu peut être sélectionnée en fonction de la dureté requise, par référence au graphique de revenu ci-dessous. Faire au moins deux revenus avec refroidissement intermédiaire à température ambiante. La température de revenu la plus basse qui devra être utilisée est 18 C. Cette température ne devra être utilisée que pour les petits outils avec des forme simples. Pour les grandes dimensions et les profils difficiles, la température minimum sera de 2 C. Le revenu à haute température est performant quand la température est supérieure au pic de dureté secondaire. Le temps de maintien minimum à température est 2 heures. A une température de trempe de 11 C ou plus élevée, faire trois revenus de VANADIS 6 à 2 C minimum, afin de réduire la quantité d austénite résiduelle Composants électriques découpés avec un poinçon en VANADIS 6.

6 Graphique de revenu Dureté, HRC Austénite résiduelle % Dureté, HRC C 3 64 Austénite résiduelle % 3 11 C 3 18 C C 12 C C Austénite résiduelle 1 C C Température de revenu (2h + 2h) Austénite résiduelle 11 C C Température de revenu (2h + 2h) 1 Revenu après refroidissement énergique (refroidissement sous zéro) La température de revenu devra être baissée de 2 C afin d obtenir la dureté désirée. CHANGEMENTS DIMENSIONNELS Les changements dimensionnels ont été mesurés après austénitisation à 1 C/ 3 mn suivie d une trempe au gaz dans un four sous vide à chambre froide. Dimension de l échantillon : 6 x 6 x 6 mm Température d austénitisation 1 C. Changements dimensionnels % +,1 +,8 +,6 +,4 +,2 Température de revenu 2 C 2 C TRAITEMENT SOUS ZERO Les pièces qui requièrent une stabilité dimensionnelle maximale peuvent être traité sous zéro comme suit : Immédiatement après trempe, la pièce devra être traitée sous zéro entre 7 et 8 C, temps de maintien 1 à 3 heures, suivi d un revenu. La température de revenu devra être baissée de 2 C afin d obtenir la dureté désirée. Le traitement sous zéro donnera une augmentation de dureté d env. 1 HRC. Evitez les formes compliquées étant donné qu il y a un risque de fissures. Pour les exigences très élevées de stabilité dimensionnelle, un refroidissement sous zéro dans de l azote liquide est recommandé après trempe et chaque revenu.,2,4 L T S L T S,6,8 L =Longueur, T =Transversal, S =Transversal court Pièces découpées avec un outil en VANADIS 6 de Allenvale Tools & Production Ltd., Grande-Bretagne. 6

7 Graphique TTT Température d austénitisation 1 C. Temps de maintien 3 minutes. Température C M s Carbures Carbides Martensite Austenitizing temperature 1 C Holding time 3 min. Perlite Pearlite Bainite A C1f 92 C A C1s 83 C Seconds Secondes Temp. Temps Dureté C h HV1 8 2, ,8 36 7, , , , , , ,1 87 2, , Minutes Minutes Hours Heures Graphique CCT Température d austénitisation 1 C. Temps de maintien 3 minutes. Température C M s 1 Martensite Carbures Carbides Pearlite Perlite Bainite 1 Martensite Austenitizing temperature 1 C Holding time 3 min Secondes A C1f 92 C A C1s 83 C Courbe de refroidissement Dureté T 8 No. HV 1 (sec) Minutes Heures Refroidissement de,2 1, barres à l air mm 7

8 Traitement de surface On effectue un traitement de surface sur certains aciers à outils de travail à froid, afin de réduire le frottement et augmenter la résistance à l usure. Les traitements les plus couramment utilisés sont la nitruration et le revêtement de surface avec des couches résistant à l usure, produites par PVD ou CVD. Une dureté et une ténacité élevées, accompagnées d une bonne stabilité dimensionnelle, rendent VANADIS 6 idéal comme acier substrat pour des traitements de surface variés. NITRURATION ET NITROCARBURATION La nitruration et la nitrocarburation entraînent une couche en surface dure qui est très résistante à l usure et au collage. La dureté de surface après nitruration est environ 12 HV,2. L épaisseur de la couche devra être soigneusement choisie, en considérant les éléments d alliages élevés, pour répondre à l application en question. PVD Le dépôt physique de vapeurs, PVD, est une méthode d application d un revêtement résistant à l usure à des températures entre 2 et C. CVD Le dépôt chimique de vapeurs, CVD, est utilisé pour appliquer des revêtements de surface résistant à l usure à une température d environ 1 C. Il est recommandé que les outils soient trempés et revenus séparément dans un four sous vide après traitement de surface. Pièces découpées. Poinçon en VANADIS 6, matrice en VANADIS 1. 8

9 Recommandations d usinage Les paramètres de coupe ci-dessous, valables pour VANADIS 6 à l état recuit doux, sont à considérer comme des valeurs indicatives qui doivent être adaptées aux conditions locales existantes. TOURNAGE Tournage carbure Tournage Paramètres acier rapide de coupe Ebauche Finition Finition Vitesse de coupe (v c ) m/mn Avance(f) mm/tour,3,6,3,3 Profondeur de coupe (a p ) mm Désignation du carbure ISO K2 K1 Carbure Carbure revêturevêtu PERCAGE Foret hélicoïdal en acier rapide Diamètre du foret Vitesse de coupe (v c ) Avance (f) mm m/mn mm/tour 8*,,1 1 8*,1, *,2, *,2,3 * Pour des forets en acier rapide revêtus v c ~14 m/mn. Foret carbure Type de foret Paramètres Plaquette Carbure Carbure de coupe carbure monobloc brasé 1) Vitesse de coupe (v c ) m/mn Avance (f) mm/tour,,2 2),1,2 2),1,2 2) 1) Forets avec canaux de refroidissement internes et pointe carbure brasée. 2) Dépendant du diamètre du foret. FRAISAGE Fraisage de face et d épaulement Fraisage carbure Fraisage Paramètres acier rapide de coupe Ebauche Finition Finition Vitesse de coupe (v c ) m/mn Avance (f z ) mm/dent,2,4,1,2,1 Profondeur de coupe (a p ) mm Désignation carbure ISO K2 K1 Carbure Carbure revêturevêtu Fraisage en bout Type de fraisage Paramètres Carbure Plaquette Acier de coupe monobloc carbure rapide Vitesse de coupe (v c ) m/mn ) Avance (f z ) mm/dent,3,2 2),8,2 2),,3 2) Désignation carbure ISO K1, P4 K1 1) Pour une fraise en bout en acier rapide revêtue, v c 23 m/mn. 2) Dépendant de la profondeur radiale de coupe et du diamètre de la fraise. RECTIFICATION Ci-après des recommandations générales sur les meules de rectification. Vous trouverez d autres renseignements dans la publication Uddeholm «Rectification de l acier à outils». Recommandations sur les meules Type de Etat rectification recuit doux Etat trempé Meule tangentielle A 46 HV B11 R B3 A 46 GV Rectification de face avec meule à segments A 36 GV A 46 GV Rectification cylindrique A 6 KV B11 R B3 A 6 JV Rectification interne A 6 JV B11 R7 B3 A 6 IV Rectification de profil A 1 IV B126 R1 B6 A 1 JV 9

10 Usinage par électro-érosion Si l électro-érosion est effectuée à l état trempé et revenu, finissez avec un étincelage fin, c.à.d. courant faible, haute fréquence. Pour une performance optimale, la surface électroérodée devra ensuite être rectifiée/polie et l outil revenu à env. 2 C en-dessous de la température de revenu d origine. Si l on fait l électro-érosion sur des grandes longueurs ou des formes compliquées, VANADIS 6 devra être revenu à des températures élevées, audessus de C. Autres renseignements Veuillez contacter votre agence locale Uddeholm pour d autres renseignements sur la sélection, le traitement thermique, l application et la disponibilité des aciers à outils Uddeholm. Comparaison relative de l acier à outils de travail à froid Uddeholm PROPRIETES DU MATERIEL ET RESISTANCES AUX MECANISMES DE DETERIORATION Dureté/ Résist. au criquage de fatigue Resistance Aptitude Stabilité Ductibilité/ Résilience/ Uddeholm déformation à la rec- dimen- Usure par Usure par Résistance à Résistance plastique Usinabilité tification sionnelle abrasion adhésion l écaillage à la rupture CALMAX SVERKER 21 VANADIS 4 VANADIS 6 VANADIS 1 VANADIS 23 VANADIS 3 VANADIS 6 AISI M2 1

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