Acciaio CPM M4: Equivalente, composizione, durezza

CPM M4 è una polvere metallurgica di qualità superiore. acciaio per utensili ad alta velocità che offre una combinazione non comune di altissima resistenza all'usura ed eccellente tenacità per un acciaio per utensili non inossidabile ad alto tenore di carbonio. Opportunamente trattato termicamente, il CPM M4 raggiunge durezze di lavoro intorno ai 60 HRC e offre un'eccezionale ritenzione del bordo per utensili da taglio, punzoni e coltelli impegnativi, pur tollerando meglio gli urti rispetto ai classici acciai di tipo M2. Per gli acquirenti e gli ingegneri che necessitano della massima resistenza all'abrasione e di una buona resistenza alla rottura, il CPM M4 è una scelta leader nel settore, a condizione che gli utenti accettino la necessità di un controllo della corrosione e di un trattamento termico accurato.

Cos'è il CPM M4

CPM M4 è la versione per metallurgia delle polveri di Crucible Industries del classico acciaio ad alta velocità AISI M4. È stato progettato per mantenere le caratteristiche desiderabili di M4 ad alto tenore di carbonio/alta lega, migliorando al contempo la tenacità, la pulizia e la distribuzione dei carburi attraverso la lavorazione con la metallurgia delle particelle. Il processo di lavorazione delle polveri produce una dispersione di carburi più fine, una segregazione ridotta e una migliore tenacità trasversale rispetto agli equivalenti lavorati in lingotti. Queste caratteristiche rendono il CPM M4 particolarmente adatto in caso di taglio ripetuto con carichi elevati o urti.

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Composizione chimica e microstruttura

Chimica chiave (intervalli tipici)

Le schede tecniche tipiche e le specifiche del prodotto crogiolo riportano questi intervalli e notano piccole variazioni di produzione tra le varianti CPM REX M4 HC o HS e gli equivalenti di altri fornitori. L'elevato contenuto di vanadio e tungsteno genera una matrice popolata da più tipi di carburi (carburi di vanadio di tipo MC e carburi complessi legati) che sono fini e uniformemente distribuiti grazie al processo CPM.

Acciaio CPM M4 equivalente (acciaio per utensili ad alta velocità)

Gli equivalenti dell'acciaio CPM M4 includono standard europei come l'S690 (DIN 1. 3343) e il giapponese SKH51, che condividono proprietà simili agli acciai per utensili ad alta velocità.Nel mondo dei coltelli, acciai come il CPM-M4 (versione proprietaria di Crucible Industries dell'M4) offrono prestazioni paragonabili a quelle dell'M4 non inossidabile, con opzioni inossidabili come l'M390/20CV/CTS-204P che offrono un'analoga ritenzione del filo, ma scambiano una certa tenacità con la resistenza alla corrosione, e acciai più recenti come il MagnaCut che puntano a un equilibrio tra tenacità, usura e resistenza alla corrosione, anche se l'M4 li supera generalmente in termini di usura pura.

S690 / DIN 1.3343: Standard europeo per M4.

JIS SKH51: Equivalente giapponese.

ASTM A600 / FED QQ-T-590: Vecchi standard statunitensi per gli acciai rapidi al molibdeno.

Acciai dalle prestazioni simili

CPM Rex M4 HC:

Variante di M4 con maggiore tenacità e pulizia grazie alla metallurgia delle polveri, nota per l'eccellente resistenza all'usura.

M390 / CPM-20CV / CTS-204P:

Acciai inossidabili che offrono una tenuta del filo paragonabile a quella dell'M4, ma l'M4 è più duro e meno resistente alla corrosione.

CPM-3V:

Noto per l'eccezionale tenacità agli urti, si avvicina agli acciai per urti, con un'usura eccellente, ma non resistente all'usura come l'M4.

MagnaCut:

Un moderno acciaio inossidabile che bilancia un'elevata resistenza all'usura, alla tenacità e alla corrosione, superando l'M4 per quanto riguarda la corrosione, ma generalmente inferiore per quanto riguarda l'usura estrema.

Proprietà meccaniche e caratteristiche di prestazione

Sintesi dei tratti di performance

• Resistenza all'usura: Molto elevato per gli acciai al carbonio non inossidabili a causa dell'abbondanza di carburi duri di vanadio e tungsteno.

• La robustezza: Significativamente migliore dell'M2 fuso/ingolato a parità di durezza, grazie alla microstruttura della metallurgia delle polveri.

• Ritenzione dei bordi: Eccellente; mantiene un tagliente preciso anche in condizioni di abrasione.

• Gamma di durezza: La durezza di lavorazione tipica dopo il trattamento termico consigliato è compresa tra i 60 e i 60 HRC.

• Resistenza alla corrosione: Basso rispetto agli acciai per utensili inossidabili. Richiede manutenzione o protezione della superficie.

Tabella meccanica rappresentativa (valori tipici)

(I numeri esatti devono essere confermati con la scheda tecnica del prodotto e i rapporti di prova del lotto fornito).

Trattamento termico: ricette pratiche e aspettative

Il trattamento termico controlla in modo decisivo le prestazioni del CPM M4. A causa del suo equilibrio di leghe e della popolazione di carburi, l'acciaio richiede temperature di rinvenimento più elevate rispetto a molti acciai al carbonio e beneficia di cicli di rinvenimento rapidi per evitare la ritenzione di austenite o le cricche.

Sintesi dei trattamenti termici raccomandati (consenso dell'industria)

Note:

• Il doppio rinvenimento è una pratica comune; il triplo rinvenimento è consigliato se è stata utilizzata un'elevata austenitizzazione.

• Per ottenere la massima tenacità, alcune officine utilizzano obiettivi HRC leggermente inferiori (58-61), utilizzando il rinvenimento all'estremità superiore dell'intervallo elencato.

• Regolazione del bagno di sale neutro o del forno a vuoto: se si utilizzano bagni di sale neutro, ridurre leggermente la temperatura secondo le istruzioni del fornitore.

Suggerimenti per la lavorabilità, la rettifica e la fabbricazione

Poiché il CPM M4 è un acciaio ad alta velocità, ad alto tenore di carbonio e ad alto tenore di vanadio con una densa popolazione di carburi, è più abrasivo sugli utensili rispetto agli acciai più morbidi. Seguire queste buone pratiche:

• Modellatura con pre-trattamento: La sagomatura in massa, l'asportazione di materiale pesante e la fresatura grezza sono più facili allo stato ricotto. La finitura finale dovrebbe essere ridotta al minimo prima del trattamento termico per evitare l'indurimento da lavoro.

• Utensili da taglio: Utilizzare utensili in metallo duro e eseguire tagli leggeri e costanti. Usare un liquido refrigerante o una nebulizzazione per ridurre l'accumulo di calore.

• Rettifica: Le mole diamantate o CBN sono consigliate per il CPM M4 temprato a causa del suo contenuto di carburo. Regolare gli intervalli di ravvivatura: con le mole opache si verifica il distacco del metallo duro.

• Saldatura: Non è raccomandato per la riparazione finale senza procedure speciali; spesso si ricorre alla brasatura o alla giunzione meccanica. Se è necessaria una saldatura di riparazione, consultare saldatori esperti di acciaio per utensili e preriscaldare/post-riscaldare come richiesto.

• Lucidatura: Iniziare con passaggi grossolani prima di passare a grane più fini; l'M4 indurito richiederà una lucidatura lunga se è richiesta una lucidatura elevata. Utilizzare lubrificanti e raffreddamento per evitare il surriscaldamento.

Trattamenti superficiali, rivestimenti e controllo della corrosione

Gestione della corrosione

Il CPM M4 non è inossidabile. Per il servizio sul campo in presenza di umidità o di taglio a umido, proteggere dalla corrosione utilizzando:

• Leggera pellicola d'olio o antiruggine anticorrosiva sugli articoli immagazzinati.

• La passivazione non è efficace perché l'acciaio è al carbonio; la protezione meccanica e i rivestimenti sono più utili.

• La manutenzione regolare degli utensili da taglio in ambienti umidi è obbligatoria.

Trattamenti di superficie

• Nitrurazione: Il CPM M4 tollera bene la nitrurazione. La nitrurazione crea uno strato superficiale duro che completa la tenacità interna. Poiché le temperature di rinvenimento dell'M4 sono elevate, la nitrurazione viene spesso utilizzata per aumentare la durata della superficie.

• Rivestimenti PVD/CVD: I rivestimenti PVD (TiN, TiAlN, ecc.) sono comunemente utilizzati dopo un adeguato rinvenimento. I processi CVD possono superare le temperature di tempra e causare variazioni dimensionali, quindi è necessario seguire le indicazioni del fornitore.

• Nitrurazione al plasma o nitrurazione ionica: Spesso scelto per matrici e punzoni per l'indurimento superficiale senza compromettere le proprietà del nucleo.

Applicazioni tipiche e di alto valore

Il CPM M4 viene scelto quando l'usura abrasiva e gli urti sono entrambi un problema. Gli usi più comuni includono:

• Utensili da taglio per materiali abrasivi (sbozzi di coltelli per competizioni e frese industriali).

• Punzoni e matrici per la lavorazione a freddo, dove sono richieste un'elevata resistenza all'usura e alla scheggiatura.

• Lame da cesoia, coltelli da taglio e coltelli circolari per carta, tessuti e plastica.

• Utensili specializzati per la formatura dei metalli quando è necessario bilanciare tenacità e resistenza all'usura.

• Lame di coltello personalizzate di alta gamma, in cui la conservazione del filo e la resistenza alla rottura sono prioritarie rispetto alle proprietà dell'inossidabile; tali coltelli richiedono un controllo attivo della corrosione.

CPM M4 vs acciai simili - tabella di confronto veloce

Da qui si deduce che il CPM M4 si colloca ai primi posti per la resistenza all'usura tra gli acciai da utensili al carbonio/non inossidabili e offre una tenacità superiore rispetto al lingotto M2: Il CPM M4 si colloca ai vertici per la resistenza all'usura tra gli acciai da utensili al carbonio/non inossidabili, offrendo al contempo una tenacità superiore rispetto al lingotto M2. Gli acciai PM inossidabili scambiano la resistenza alla corrosione con una resistenza all'abrasione comparabile o leggermente inferiore, a seconda della chimica.

Approvvigionamento, controlli delle specifiche e considerazioni sulla qualità per gli acquirenti

Quando si acquista il CPM M4 o il PM M4 equivalente da qualsiasi fornitore, compreso MWAlloys, è necessario richiedere quanto segue per garantire prestazioni ripetibili:

• Certificato di mulino/collaudo (MTC): Certificato del lotto di materiale che riporta l'analisi chimica, la tracciabilità della fusione e il numero di calore.

• Controlli di durezza: Confermare gli intervalli di durezza forniti e post-trattati.

• Rapporto sulla microstruttura: Per gli utensili critici, richiedere micrografie che mostrino la distribuzione dei carburi o una nota sulla microstruttura del fornitore. Gli acciai PM dovrebbero mostrare carburi fini e uniformemente distribuiti.

• Modulo di fornitura: Specificare barre, piatti, lastre o pezzi grezzi e le dimensioni/tolleranze richieste. Includere le tolleranze di accettazione per rettilineità, ortogonalità e finitura superficiale.

• Opzioni trattate termicamente o precompresse: Decidere se si desidera che il materiale sia pre-indurito a un determinato HRC o ricotto per il trattamento termico interno. I pezzi pre-induriti devono essere spediti con un imballaggio che ne impedisca la corrosione.

• Opzioni di rivestimento o nitrurazione: Se è necessario un trattamento superficiale, specificare il processo, lo spessore e le dimensioni del post-processo.

• Clausole di qualità: Per gli utensili critici ad alta usura, includere test di accettazione: Durezza Rockwell, verifica metallografica ed eventualmente prove di usura su tagliandi.

Quando MWAlloys presenta prezzi diretti alla fabbrica, deve essere pronta a fornire MTC completi, schede tecniche e tracciabilità per supportare i team di approvvigionamento e gli audit di qualità.

Tabelle delle specifiche tecniche complete

Forme di fornitura tipiche e dimensioni standard (esempi)

Tolleranze dimensionali tipiche (indicazioni del settore)

(Note: Le tolleranze effettive devono essere concordate nell'ordine. Fornire disegni e criteri di accettazione).

Domande frequenti

Note conclusive per ingegneri e team di approvvigionamento

Il CPM M4 occupa una nicchia in cui resistenza all'abrasione e tenacità devono coesistere. Non è un acciaio universale; il suo livello di carbonio e di lega gli conferiscono un comportamento non inossidabile che deve essere tenuto in considerazione nella pianificazione del ciclo di vita del prodotto. Per le applicazioni che richiedono un'elevata durata all'usura e resistenza alla rottura, il CPM M4 offre prestazioni che giustificano il suo posizionamento premium. Quando ordinate da MWAlloys o da altri fornitori diretti, esigete schede tecniche complete, indicazioni sul trattamento termico e tracciabilità. Se lo desiderate, MWAlloys può preparare pezzi grezzi pretagliati, eseguire il trattamento termico a un HRC specifico e applicare trattamenti superficiali come la nitrurazione o il PVD prima della spedizione.