Acciaio per utensili W1: Proprietà, trattamento termico e uso industriale

Acciaio per utensili W1 rimane uno degli acciai da utensili ad alto tenore di carbonio più economici sul mercato e, quando gli utilizzatori rispettano i suoi limiti in termini di tenacità e distorsione, offre eccellenti prestazioni di taglio, elevata durezza e bordi molto affilati a una frazione del costo dei gradi legati. In termini pratici, ciò significa che il W1 proveniente da una fonte controllata come MWalloys è la scelta ideale per utensili manuali, stampi semplici, calibri e utensili per lavorazioni a freddo di breve durata, mentre gli ingegneri dovrebbero passare ad acciai da tempra in olio o in aria quando il carico d'impatto, la geometria complessa o le tolleranze dimensionali strette diventano critiche.

Che cos'è l'acciaio per utensili W1 in termini pratici di ingegneria?

Classificazione e denominazione

Il W1 fa parte della famiglia degli acciai per utensili a tempra idraulica nella classificazione degli acciai per utensili AISI. La lettera “W” si riferisce alla pratica dell'indurimento in acqua, non al contenuto di tungsteno. Punti chiave:

• Tipo: Acciaio da utensili liscio ad alto tenore di carbonio.
• Designazione AISI / SAE: W1.
• Standard tipici:
  • ASTM A681 Acciai per utensili in lega.
  • SAE J437 / J438.
• Forme di prodotto: tondi, piatti, piastre, stock rettificati di precisione, barre di perforazione, fili, talvolta blocchi forgiati.

Nella maggior parte delle specifiche moderne, il W1 contiene pochissime leghe oltre a carbonio, manganese e silicio. Ciò lo avvicina agli acciai al carbonio di alta qualità, ma con un controllo più stretto sulla composizione, la pulizia e la temprabilità per soddisfare i requisiti di prestazione degli utensili.

Perché il W1 è ancora ampiamente utilizzato

Nonostante la disponibilità di gradi più avanzati, il W1 è ancora molto utilizzato perché:

• Raggiunge livelli di durezza molto elevati dopo la tempra in acqua.
• Le procedure di trattamento termico sono semplici e possono essere eseguite con attrezzature di base.
• Il costo al chilogrammo rimane basso rispetto agli acciai da utensili per tempra in olio o in aria.
• I bordi di taglio possono essere affilati e lucidati con facilità.
• Molti strumenti e stampe tradizionali chiamano ancora W1

Allo stesso tempo, gli ingegneri devono tenere presente che W1 ha:

• Tenacità limitata rispetto agli acciai legati per lavorazioni a freddo
• Rischio pronunciato di cricche e distorsioni durante la tempra
• Resistenza all'usura modesta rispetto alle leghe alte come D2 o M2.
• Temperature di rinvenimento molto basse rispetto agli acciai rapidi

Pertanto, la W1 è adatta ad applicazioni per impieghi medio-bassi in cui l'affilatura dei bordi, il costo e la facilità di trattamento termico superano le esigenze di resistenza agli urti e stabilità dimensionale.

Se il vostro progetto richiede acciaio per utensili W1, contattate MWalloys per un preventivo gratuito.

In che modo la composizione dell'acciaio per utensili W1 influenza le prestazioni?

Composizione chimica tipica di W1

I valori riportati nella tabella provengono da riferimenti industriali comuni e da intervalli di dati interni di MWalloys. I singoli produttori possono variare leggermente.

Non tutti i prodotti chimici W1 includono cromo o vanadio; le varianti al carbonio puro dominano ancora la fornitura. MWalloys è in grado di fornire certificati termici che mostrano gli intervalli esatti e i contenuti residui, il che è importante quando gli utenti hanno bisogno di una risposta coerente durante il trattamento termico.

Contenuto di carbonio e suo effetto su durezza e tenacità

Il livello di carbonio è al centro delle prestazioni della W1:

• Al di sotto di circa lo 0,75% di carbonio
  • La durezza massima diminuisce leggermente
  • La resistenza migliora
  • Adatto agli utensili che necessitano di una combinazione di resistenza e di una certa duttilità.
• Circa lo 0,90% di carbonio
  • Potenziale di durezza molto elevato dopo la tempra
  • La ritenzione dei bordi è migliorata in modo significativo
  • Gocce di resistenza agli urti

In pratica, la maggior parte delle forniture commerciali di W1 si avvicina allo 0,90% di carbonio, ottenendo il miglior compromesso tra tenuta dei bordi e tenacità negli utensili manuali e negli stampi per impieghi leggeri.

Ruolo del manganese e del silicio

W1 mantiene intenzionalmente una lega modesta. Il manganese e il silicio compaiono in basse percentuali:

• Manganese
  • Favorisce leggermente l'indurimento della sezione passante
  • Lega lo zolfo per creare solfuro di manganese, riducendo la brevità del caldo.
  • Livelli eccessivi potrebbero ridurre la tenacità, motivo per cui i limiti di W1 rimangono modesti.
• Silicio
  • Rafforza la ferrite
  • Fornisce la disossidazione durante la produzione di acciaio
  • Può aumentare leggermente la resistenza alle tempere

L'insieme di questi elementi conferisce alla W1 una temprabilità sufficiente a trasformarsi completamente in piccole sezioni durante la tempra in acqua, mantenendo la microstruttura ragionevolmente tenace al di sotto della soglia di durezza fragile.

Controllo della pulizia e dell'inclusione

Gli acciai per utensili come il W1 sono spesso impiegati in taglienti e sezioni sottili. Le inclusioni non metalliche, in particolare le grandi particelle di solfuro o ossido, agiscono come iniziatori di cricche sotto sforzo. W1 di alta qualità:

• Controlla in modo rigoroso zolfo e fosforo
• Utilizza la raffinazione secondaria o la pratica della siviera controllata
• Mira alle inclusioni piccole e finemente disperse

Dal punto di vista dell'approvvigionamento, la richiesta di certificati di laminazione e, laddove è fondamentale, di ispezioni a ultrasuoni o macroetch da parte di fornitori come MWalloys riduce il rischio di cedimenti fragili imprevisti in servizio.

Quali proprietà meccaniche definiscono W1 in servizio?

Intervalli di durezza tipici

Il motivo principale per cui i clienti scelgono W1 è l'elevato livello di durezza raggiungibile con un semplice spegnimento dell'acqua.

I valori esatti dipendono dal contenuto di carbonio, dalle dimensioni della sezione, dalla severità della tempra e dalla durata del rinvenimento. Gli utensili sottili si raffreddano più rapidamente durante la tempra e possono raggiungere una durezza leggermente superiore rispetto alle sezioni più spesse.

Resistenza, tenacità e comportamento all'usura

Al di là dei numeri di durezza, agli ingegneri interessa:

• Resistenza allo snervamento e alla trazione
  • In condizioni di completa tempra e rinvenimento, la resistenza alla trazione può superare i 2000 MPa in sezioni sottili.
  • Il carico di snervamento aumenta con la durezza, ma la duttilità diminuisce.
• La robustezza
  • W1 presenta una tenacità moderata con durezza inferiore a circa 58 HRC.
  • A livelli di durezza più elevati, i valori del nodo V di Charpy diminuiscono drasticamente.
  • Spigoli vivi, nastri sottili e brusche variazioni di sezione richiedono una pratica conservativa della tempra per evitare cricche.
• Resistenza all'usura
  • Principalmente governato da martensite ad alto tenore di carbonio e carburi dispersi.
  • Adeguata per produzioni medio-brevi che comportano un'abrasione lieve o moderata.
  • Non è paragonabile ai gradi di lavorazione a freddo in alta lega, dove i carburi di cromo e molibdeno dominano il comportamento all'usura.

In parole povere, la W1 è adatta agli utensili in cui l'elevata durezza e gli spigoli vivi sono più importanti della durata in caso di forte usura abrasiva o di forti impatti.

Stabilità dimensionale e distorsione

La tempra in acqua introduce forti gradienti termici nei pezzi, combinati con il grande aumento di volume dalla trasformazione dell'austenite in martensite. Gli effetti includono:

• Distorsione della lunghezza o della planarità
• Condizioni di fuori giri nei perni o nelle punzonature
• Rischio di fessurazione in corrispondenza dei concentratori di sollecitazioni interne

Le sezioni di spessore inferiore a circa 20 mm di solito si induriscono in modo affidabile. Le sezioni più grandi possono presentare gradienti di durezza dalla superficie al nucleo. Gli ingegneri spesso progettano utensili W1 leggermente sovradimensionati, quindi rettificano le dimensioni finali dopo il trattamento termico.

Le sezioni successive forniscono maggiori dettagli sulle tecniche che migliorano il controllo dimensionale.

Come deve essere trattato termicamente l'acciaio per utensili W1 nell'industria?

La pratica del trattamento termico ha un'enorme influenza sulle prestazioni. I seguenti parametri rappresentano valori di partenza tipici, non prescrizioni assolute. Allineare sempre le impostazioni finali con i dati del fornitore e le dimensioni dell'utensile.

Riepilogo dei cicli di trattamento termico più comuni

Ogni fase ha delle sfumature che influenzano il rischio di fessurazione e la durezza risultante.

Pratica di ricottura

Fornitori come MWalloys solitamente spediscono il W1 in condizioni di ricottura sferoidale o di ricottura completa. Quando è necessario un ulteriore ammorbidimento prima di una lavorazione pesante:

1. Riscaldare lentamente a 760 - 790 °C
2. Tenere premuto per un tempo sufficiente a uniformare la temperatura in tutta la sezione.
3. Raffreddare nel forno ad una velocità controllata, in genere 10-20 °C all'ora, fino a circa 540 °C.
4. Quindi raffreddare all'aria a temperatura ambiente

Questo ciclo produce una fine struttura perlitica o sferoidale, con durezza intorno a 180-200 HB, che conferisce una buona lavorabilità e un comportamento stabile durante i successivi trattamenti termici.

Austenitizzazione e tempra

Una corretta pratica di austenitizzazione bilancia la trasformazione completa con una crescita limitata dei grani:

• Preriscaldare
  • Aumentare gradualmente la temperatura fino a circa 400-600 °C.
  • Sui pezzi grandi o complessi, un preriscaldamento in due fasi vicino a 400 °C e poi intorno a 650 °C può aiutare a ridurre lo shock termico.
• Austenitizzare
  • Intervallo target di circa 770-800 °C per la maggior parte delle sezioni.
  • Lo spessore e il contenuto di carbonio influenzano la scelta esatta.
  • Il tempo di ammollo è in genere di 10-20 minuti una volta che il nucleo raggiunge la temperatura desiderata in piccoli utensili.
  • Un tempo o una temperatura eccessivi favoriscono l'ingrossamento della grana e una maggiore fragilità.
• Spegnimento
  • Usare acqua agitata a circa 20-30 °C.
  • Tempra diretta dal forno di austenitizzazione alla vasca di tempra.
  • Muovere le parti con un leggero movimento su e giù o circolare per ridurre la persistenza della coltre di vapore, evitando però un'agitazione intensa.
  • Rimuovere quando la temperatura scende al di sotto di circa 100 °C e la parte risulta tiepida.

Alcune officine talvolta adottano la tempra in olio leggero su utensili W1 molto sottili o intricati per ridurre il rischio di cricche. Questa pratica può ridurre leggermente la durezza e la profondità di tempra passante, quindi la convalida del processo è essenziale prima della produzione in serie.

Strategie di temperamento

Il rinvenimento deve iniziare non appena i pezzi raggiungono lo stato di riscaldamento a mano dopo la tempra. Se si lascia il W1 completamente temprato senza rinvenirlo, si rischia la formazione di cricche a causa delle tensioni interne trattenute.

Regole generali:

• Tempra singola a 150-200 °C
  • Utilizzato negli utensili da taglio che richiedono la massima durezza del tagliente ed elevate prestazioni di usura in condizioni di carico leggero.
  • La durezza conservata può superare i 62 HRC.
• Temperare a 200-300 °C
  • Scelta comune per punzoni e utensili sottoposti a un impatto leggermente superiore.
  • Durezza nell'intervallo 58-62 HRC con una migliore tenacità.
• Temperare a 350-400 °C
  • Usato raramente in W1, perché altri gradi spesso svolgono meglio i ruoli di servizio pesante.
  • La durezza scende a circa 50 HRC, con una migliore tenacità rispetto a condizioni di durezza più elevate.

I tempi di mantenimento sono in genere dell'ordine di un'ora minimo a temperatura, con una regola empirica di almeno un'ora ogni 25 mm di spessore. Per sezioni inferiori a 25 mm, un'ora è generalmente sufficiente.

Nei casi critici, il doppio rinvenimento può contribuire ad alleviare ulteriormente le tensioni residue, soprattutto dopo la rettifica.

Dove viene utilizzato l'acciaio W1 per utensili e componenti?

Profilo di applicazione

W1 occupa una nicchia in cui gli utenti hanno bisogno:

• Taglienti molto affilati
• Capacità di trattare termicamente con forni di base e serbatoi d'acqua
• Costo del materiale per pezzo relativamente basso
• Resistenza all'usura ragionevole nella produzione di volumi medio-bassi

Gli usi industriali e di officina più comuni includono:

• Strumenti manuali per la lavorazione del legno
  • Scalpelli
  • Lame di aereo
  • Raschiatori
• Utensili manuali per la lavorazione e la manutenzione dei metalli
  • Maschi e filiere per la filettatura manuale degli acciai dolci
  • Alesatori, brocce manuali
  • Scriba, punzoni, perni di trascinamento
• Utensili semplici per la lavorazione a freddo
  • Stampi di tranciatura e formatura per bassi volumi
  • Lame di cesoia per la manipolazione di metalli leggeri e morbidi
  • Utensili di piegatura in cui l'attrito e l'usura abrasiva rimangono modesti
• Strumenti di misura e layout
  • Squadre, punte dritte
  • Misuratori che richiedono una buona stabilità e lucidatura

Molti di questi utensili hanno sezioni trasversali relativamente piccole, che si adattano ai gradi di indurimento ad acqua.

Settori in cui W1 domina ancora

Sebbene gli acciai da utensili altamente legati sostituiscano spesso il W1 nelle matrici e nei punzoni per la produzione di massa, il W1 mantiene una posizione di rilievo in diversi settori:

• Utensili manuali per la lavorazione del legno e la falegnameria
• Modellismo, costruzione di strumenti e laboratori di meccanica fine
• Operazioni di manutenzione e riparazione in cui il trattamento termico in loco con torce o forni semplici rimane comune.
• Ambienti didattici che dimostrano i principi di base del trattamento termico

In questi ambienti, la possibilità di temprare e rinvenire la W1 con metodi semplici, tra cui il riscaldamento locale con una torcia su utensili di piccole dimensioni, può essere più interessante rispetto alle esigenze di controllo prolungato dei gradi di alta lega.

Situazioni in cui W1 potrebbe non essere ideale

Gli ingegneri dovrebbero evitare W1 in diverse circostanze:

• Stampi di tranciatura ad alta produzione che trattano materiali in fogli abrasivi
• Strumenti esposti a forti urti o impatti
• Parti complesse con grandi variazioni di sezione o angoli interni taglienti
• Componenti che richiedono una stretta stabilità dimensionale dopo il trattamento termico
• Utensili per lavori a caldo o utensili da taglio ad alta velocità sottoposti a temperature elevate

In questi casi, il passaggio alla tempra in olio (O1), alla tempra in aria (A2, A6) o agli acciai per lavorazioni a freddo altamente legati (D2, M2) comporta una migliore aspettativa di vita, anche se il costo iniziale e i requisiti di trattamento termico aumentano.

Come si colloca il W1 rispetto all'O1, all'A2 e ad altri acciai per utensili per lavorazioni a freddo?

Il confronto con gradi alternativi è spesso alla base delle decisioni di selezione del materiale. La tabella seguente riassume le caratteristiche tipiche.

Panoramica comparativa

Principali risultati:

• W1 vince per il costo del materiale e la semplicità del trattamento termico.
• O1 offre una migliore tenacità e una minore distorsione, pur mantenendo un costo ragionevole, sostituendo spesso W1 in stampi e punzoni di piccole dimensioni.
• A2 e D2 sono ideali quando il volume di produzione e le esigenze di usura giustificano i costi e una lavorazione più complessa.

Considerazioni pratiche sulla selezione

Quando uno stampato specifica semplicemente “acciaio per utensili”, ingegneri e acquirenti hanno spesso libertà di scelta. I fattori decisionali includono:

• Dimensione della sezione e complessità della geometria
• Durata richiesta in cicli o metri di taglio
• Impianti di trattamento termico disponibili
• Requisiti di tolleranza dopo il trattamento termico
• Vincoli di budget e costi di scarto

In molti laboratori, W1 rimane il luogo preferito:

• I pezzi sono piccoli e non fortemente sollecitati
• La leggera distorsione può essere gestita durante la rettifica finale
• I cicli di produzione rimangono brevi
• I costruttori di utensili esperti apprezzano la “sensazione” di W1 durante l'affilatura e la rettifica.

Il personale tecnico di MWalloys discute abitualmente di questi compromessi con i clienti, aiutandoli ad adeguare la scelta del grado agli obiettivi di processo, progettazione ed economici.

Quali sono le pratiche di lavorazione e rettifica che funzionano meglio con la W1?

Lavorabilità in condizioni di ricottura

In condizioni di ricottura sferoidale, il W1 si lavora in modo approssimativamente simile a un acciaio al carbonio liscio di alta qualità vicino allo 0,90% di carbonio. Caratteristiche di lavorazione:

• Le operazioni di foratura, tornitura, fresatura e maschiatura si svolgono senza problemi utilizzando utensili convenzionali in acciaio rapido o in metallo duro.
• Il comportamento del chip rimane costante, senza instabilità estrema.
• Le velocità di taglio possono superare quelle raccomandate per gli acciai da utensili legati, a causa del minore contenuto di leghe, anche se è necessario prestare attenzione per evitare l'indurimento in superficie.

Raccomandazioni tipiche per una pianificazione approssimativa:

• Velocità di taglio con utensili in acciaio rapido: 18-25 m/min in tornitura e sfacciatura.
• Velocità di taglio con utensili in metallo duro: 120-180 m/min a seconda della rigidità della configurazione.
• L'uso di fluidi da taglio appropriati migliora la durata dell'utensile e l'integrità della superficie.

In termini di approvvigionamento, questa lavorabilità relativamente facile riduce i costi di produzione prima del trattamento termico.

Lavorazione in condizioni di tempra

Una volta temprato e rinvenuto al di sopra di circa 58 HRC, il W1 diventa difficile da lavorare in modo convenzionale. Le opzioni includono:

• Rettifica con mole e refrigeranti adeguati
• Lavorazione a scarica elettrica in determinate geometrie
• Tornitura dura con utensili avanzati in ceramica o CBN su macchine rigide

La rettifica rimane l'approccio più affidabile, in particolare per le dimensioni finali di punzoni, matrici e calibri.

Raccomandazioni per la rettifica

Per evitare bruciature da molatura e microfratture su W1 duro:

• Selezionare le specifiche delle mole adatte all'acciaio per utensili ad alto tenore di carbonio, spesso in ossido di alluminio bianco o rosa con struttura relativamente aperta.
• Utilizzare un flusso di refrigerante adeguato con un filtraggio appropriato per evitare la raccolta di sostanze abrasive.
• Eseguire più passate leggere piuttosto che un'unica passata di rimozione pesante, soprattutto in prossimità di angoli acuti o nastri sottili.
• Lasciare che le parti si stabilizzino a temperatura ambiente tra le fasi di rettifica se si verifica una significativa asportazione di materiale.

La tempra di distensione post-macinazione è talvolta utile quando i pezzi presentano elevate tensioni residue e lievi movimenti dopo la lavorazione.

Quanto è stabile W1 durante la tempra e il rinvenimento e come si può ridurre la distorsione?

Fattori che determinano la distorsione e la fessurazione

Gli acciai da tempra in acqua devono intrinsecamente affrontare una maggiore severità di tempra rispetto agli acciai da tempra in olio o in aria. La distorsione è dovuta a diverse cause:

• Gradienti termici durante il quench
• Ceppi di trasformazione da austenite a martensite
• Spessore della sezione non uniforme o geometria asimmetrica
• Tensioni residue dovute a precedenti lavorazioni o rettifiche

Il rischio di fessurazione aumenta quando:

• Gli spigoli vivi o le scanalature profonde concentrano le sollecitazioni
• Le sezioni trasversali differiscono notevolmente all'interno di un pezzo
• La lavorazione ha lasciato elevate tensioni superficiali di trazione, in particolare nelle sezioni tornite.

Pratiche di progettazione che aiutano W1 a sopravvivere al trattamento termico

Per migliorare i tassi di sopravvivenza e il controllo dimensionale:

• Se possibile, utilizzare raggi generosi negli angoli interni.
• Mantenere sezioni trasversali uniformi, o almeno evitare brusche transizioni tra regioni sottili e spesse.
• Prevedere una tolleranza di stock sulle superfici critiche, prevedendo la rettifica finale dopo il trattamento termico.
• Evitare fori ciechi profondi o scanalature taglienti con raggi di curvatura ridotti.
• Sbavare tutti i bordi prima della tempra, poiché le bave agiscono come iniziatori di cricche.

Nei casi in cui il progetto non può essere modificato, il passaggio al grado O1 o A2 può rappresentare una decisione ingegneristica migliore.

Strategie di processo per il controllo del movimento

Le officine possono implementare fasi di controllo del processo per domare il comportamento di W1:

• Alleggerimento delle tensioni prima della lavorazione finale
  • Il riscaldamento a circa 600-650 °C seguito da un lento raffreddamento aiuta a ridurre le sollecitazioni indotte dalla lavorazione.
• Preriscaldo e austenitizzazione controllati
  • Evitando il superamento della temperatura e mantenendola solo per il tempo necessario a saturare le sezioni, si evita la crescita di grani grossolani che favoriscono la formazione di crepe.
• Tempra direzionale
  • L'immersione dei pezzi nel mezzo di tempra con un orientamento costante può ridurre la flessione o la torsione.
  • Piastre, lame e rettangoli sottili traggono vantaggio dall'immersione sul bordo, non in piano.
• Raddrizzamento durante il rinvenimento
  • Le lievi correzioni di piegatura a volte riescono se eseguite tempestivamente quando il pezzo è ancora a temperatura di tempra e prima del raffreddamento finale della tempra.

Tuttavia, esistono dei limiti. Se il rischio di distorsione appare inaccettabile nonostante queste strategie, è necessario modificare il progetto o il grado.

Cosa devono controllare gli acquirenti quando si riforniscono di W1 dai fornitori?

Voci chiave delle specifiche sugli ordini di acquisto

Per garantire una qualità costante e una risposta prevedibile al trattamento termico, gli acquirenti devono definire:

• Designazione del materiale
  • AISI W1 o numero di norma nazionale equivalente.
• Condizioni di fornitura
  • Ricotto, sferoidizzato, o temprato e rinvenuto fino a una particolare durezza.
• Tolleranze dimensionali e finitura
  • Laminato a caldo, rettificato di precisione, trafilato a freddo, pelato, rettificato senza centri.
• Requisiti delle proprietà meccaniche
  • Durezza massima allo stato ricotto.
  • Intervallo di durezza richiesto in barre o piastre temprate, se fornite in tale condizione.
• Test e certificazione
  • Rapporti di prova del mulino con composizione chimica e durezza.
  • In caso di criticità, ispezione a ultrasuoni o altri requisiti NDT.

MWalloys fornisce tipicamente W1 con una tracciabilità completa e può corrispondere a standard specifici del cliente o a specifiche aziendali, ove richiesto.

Esempio di tabella delle specifiche del materiale

La tabella seguente illustra il livello di dettaglio che spesso compare in una descrizione tecnica dell'acquisto.

Definizioni chiare aiutano a evitare controversie e a garantire che il W1 proveniente da diversi riscaldamenti si comporti in modo coerente durante la lavorazione a valle.

In che modo MWalloys fornisce l'acciaio per utensili W1 all'industria?

Sebbene questo articolo si concentri sugli aspetti tecnici, l'affidabilità della catena di fornitura influenza direttamente il successo del progetto.

Le gamme di prodotti comunemente disponibili presso MWalloys

MWalloys mantiene in genere scorte di W1 nelle seguenti forme:

I tempi di consegna variano a seconda delle dimensioni e delle finiture richieste. MWalloys può spesso fornire taglio, lavorazione di base e pre-tempra su richiesta, supportando i clienti che non dispongono di attrezzature interne.

Servizi a valore aggiunto per gli utenti W1

Per supportare ingegneri e acquirenti, MWalloys fornisce spesso:

• Guida alla selezione del grado in base alle esigenze dell'applicazione
• Raccomandazioni sulle finestre di trattamento termico in base alle dimensioni della sezione
• Consigli sui gradi comparabili quando sono richiesti gli equivalenti internazionali o le seconde fonti
• Assistenza nell'interpretazione dei certificati di prova e nella correlazione dei valori con l'esperienza dell'impianto

Questo approccio di partnership aiuta i clienti a evitare le tipiche insidie associate agli utensili per la tempra in acqua a base di carbonio semplice, come le cricche o la durezza incoerente.

Come si comporta W1 in relazione alla corrosione, alla finitura superficiale e alla saldatura?

Comportamento alla corrosione

W1 non contiene leghe intenzionalmente resistenti alla corrosione, a parte tracce di cromo in alcune varianti. Caratteristiche:

• In ambienti umidi, la W1 arrugginisce facilmente se non protetta.
• Le superfici rettificate e i bordi lucidati si corrodono più rapidamente se esposti all'umidità, alle impronte digitali e ai liquidi da taglio senza essere puliti.
• Lo stoccaggio a lungo termine richiede oli antiruggine, imballaggi VCI o umidità controllata.

Per gli utensili sottoposti a condizioni di bagnatura intermittente, i trattamenti superficiali come l'ossido nero, i rivestimenti di fosfato o sottili strati di cromo duro possono fornire una protezione pratica, anche se l'acciaio di base arrugginisce comunque se i rivestimenti si danneggiano.

Trattamenti di superficie e rivestimenti

Diverse opzioni di finitura possono migliorare le prestazioni:

• Nitrurazione o nitrocarburazione
  • Crea strati di mescola dura e zone di diffusione che aumentano la durezza della superficie e la resistenza all'usura.
  • La temperatura di trattamento rimane al di sotto dell'intervallo di tempra utilizzato in precedenza per evitare di ammorbidire il materiale sfuso.
• Cromatura dura
  • Migliora la resistenza all'usura e alla corrosione su superfici selezionate.
  • Richiede attenzione all'infragilimento da idrogeno; la post-cottura a 180-200 °C aiuta a ridurre il rischio.
• Rivestimenti PVD
  • I rivestimenti TiN, TiCN o simili sui bordi degli utensili da taglio aumentano la durata dell'usura.
  • La superficie deve essere pulita e priva di bruciature o microfratture per poterne trarre il massimo beneficio.

MWalloys è spesso in grado di coordinare tali trattamenti attraverso strutture partner quando i clienti richiedono soluzioni chiavi in mano.

Considerazioni sulla saldabilità

Gli acciai da utensili semplici ad alto tenore di carbonio, come il W1, rispondono male alla saldatura convenzionale a causa della loro natura:

• Elevata sensibilità alle cricche nelle zone colpite dal calore
• Variazioni significative della durezza in prossimità delle saldature
• Rischio di distorsione e perdita di controllo dimensionale

Se la saldatura su W1 diventa inevitabile, ad esempio durante la riparazione di stampi:

• Il preriscaldamento a temperatura moderata riduce i gradienti termici e le cricche.
• I consumabili per la saldatura a basso contenuto di idrogeno e l'apporto termico controllato diventano essenziali
• L'attenuazione delle tensioni post-saldatura e il trattamento di riscaldo locale migliorano la microstruttura delle regioni saldate

Tuttavia, le modifiche alla progettazione o la sostituzione selettiva degli inserti rappresentano spesso soluzioni migliori a lungo termine rispetto alla saldatura di utensili fortemente caricati in W1.

In che modo le considerazioni sui costi e sul ciclo di vita influiscono sulla scelta di W1?

Confronto dei costi di materiale e lavorazione

Il fascino della W1 inizia con il basso contenuto di lega e la semplice pratica di tempra:

• Il prezzo della materia prima al chilogrammo si colloca nella fascia bassa delle opzioni di acciaio per utensili.
• Il trattamento termico può essere effettuato in forni di base e vasche di tempra ad acqua, riducendo i costi delle attrezzature.
• La durata dei cicli è relativamente breve rispetto ai gradi di alta lega che richiedono temperature più elevate e forni ad atmosfera controllata.

A fronte di ciò, gli ingegneri devono considerare:

• Rischio di scarti dovuti a cricche durante la tempra di pezzi complessi.
• Per correggere la distorsione è necessario un ulteriore stock e una rettifica.
• Vita dell'utensile più breve in presenza di carichi d'usura e d'impatto elevati.

In molte applicazioni a basso volume, il costo totale del ciclo di vita è ancora a favore della W1, in particolare negli utensili manuali o nelle maschere di manutenzione che vengono utilizzati in modo intermittente.

Durata e manutenzione degli utensili

La durata degli utensili nei componenti a base di W1 dipende in larga misura dalle condizioni operative:

• Nel taglio leggero di materiali più morbidi, gli utensili possono funzionare adeguatamente per intervalli prolungati.
• In ambienti abrasivi, i bordi si opacizzano più rapidamente rispetto agli equivalenti in acciaio D2 o ad alta velocità.
• La frequenza di riaffilatura aumenta in condizioni di servizio più severe, anche se la facilità di affilatura compensa in parte.

Le squadre di manutenzione apprezzano spesso W1 perché:

• Si affila rapidamente su mole o pietre standard.
• Se affilato con cura, dà un bordo affilato.
• Si comporta in modo prevedibile una volta stabilito un regime di trattamento termico appropriato in un determinato impianto.

Quando si valuta il costo totale di proprietà, fattori come i tempi di inattività, la manodopera per l'affilatura e i pezzi di scarto devono aggiungersi al prezzo del materiale.

Domande frequenti sull'acciaio per utensili W1