Acciaio per utensili
Acciaio per utensili: proprietà, tipologie e applicazioni
L'acciaio per utensili è uno speciale acciaio legato o non legato sviluppato appositamente per la produzione di utensili da taglio, deformazione, punzonatura e stampaggio. Si distingue per l'elevata durezza, la resistenza all'usura, la resistenza al calore e – a seconda della tipologia – un'adeguata tenacità. L'acciaio per utensili rappresenta quindi un gruppo di materiali fondamentale nella costruzione di utensili, stampi e macchinari.
Importante: l'acciaio per utensili non è un materiale standard per elementi di fissaggio come viti, perni o spine. Tali componenti vengono generalmente realizzati in acciai da bonifica, poiché questi ultimi offrono un migliore equilibrio tra resistenza, tenacità e sicurezza.
Acciaio per utensili – Composizione ed elementi di lega
Gli acciai per utensili contengono – a seconda dell'impiego previsto – diversi elementi di lega che influenzano in modo mirato determinate proprietà:
| Elemento di lega | Effetto |
|---|---|
| Carbonio (C) | Aumenta la durezza e la resistenza all'usura |
| Cromo (Cr) | Migliora la temprabilità e la resistenza all'usura (non inossidabile) |
| Vanadio (V) | Affinamento del grano, elevata stabilità del tagliente |
| Molibdeno (Mo) | Aumenta la resistenza al calore e la resistenza al rinvenimento |
| Tungsteno (W) | Durezza al caldo molto elevata, tipica dell'HSS |
Nota: nonostante il contenuto di cromo, gli acciai per utensili non sono resistenti alla corrosione nel senso degli acciai inossidabili. Se necessario, devono essere rivestiti, oliati o protetti in altro modo.
Tipologie di acciaio per utensili
La classificazione avviene solitamente in base alla temperatura di lavoro:
Acciaio per lavorazioni a freddo
Per applicazioni a temperature inferiori a circa 200 °C.
- Impiego: taglio, punzonatura, deformazione a freddo
- Proprietà: durezza e resistenza all'usura molto elevate
- Materiali tipici: 1.2379 (X153CrMoV12), 1.2842 (90MnCrV8)
Acciaio per lavorazioni a caldo
Per utensili soggetti a carico termico ciclico superiore a 200 °C.
- Impiego: utensili per forgiatura, pressofusione ed estrusione
- Proprietà: elevata resistenza al calore, resistenza al rinvenimento
- Materiali tipici: 1.2343 (X38CrMoV5-1), 1.2367
Acciaio superrapido (HSS – High Speed Steel)
Per utensili da taglio ad altissima velocità di asportazione.
- Impiego: filiere per filettatura, frese, maschi, filiere
- Proprietà: durezza al caldo molto elevata (fino a circa 600 °C)
- Materiali tipici: HS6-5-2 (1.3343), HS10-4-3-10
Produzione e trattamento termico
Le proprietà d'uso dell'acciaio per utensili si ottengono solo attraverso un trattamento termico accuratamente calibrato:
- Tempra: ottenimento di un'elevata durezza mediante trasformazione martensitica
- Rinvenimento: regolazione della tenacità e riduzione delle tensioni
- Rifusione (ad es. ESR, PM): struttura omogenea a grano fine
- Trattamento superficiale: nitrurazione, rivestimenti PVD (ad es. TiN) per la riduzione dell'usura
Applicazioni tipiche dell'acciaio per utensili
L'acciaio per utensili viene impiegato ovunque siano richieste un'elevata precisione, durezza e resistenza all'usura:
- Utensili da taglio: punte, frese, lame
- Utensili da punzonatura e deformazione
- Inserti per stampi nel settore dello stampaggio ad iniezione e della pressofusione
- Calibri di misurazione e controllo
Differenziazione: gli elementi di fissaggio come viti, perni o spine sono solitamente realizzati in acciai da bonifica (ad es. 42CrMo4) – e non in classico acciaio per utensili.
Proprietà tipiche (in base al tipo di acciaio per utensili)
| Proprietà | Classificazione |
|---|---|
| Durezza | tipica 58–65 HRC, a seconda del materiale e del trattamento termico |
| Resistenza all'usura | molto elevata, in particolare negli acciai per lavorazioni a freddo e HSS |
| Tenacità | limitata, a seconda del grado di legante |
| Durezza al caldo | elevata negli acciai per lavorazioni a caldo e HSS |
| Resistenza alla corrosione | assente, è necessaria una protezione aggiuntiva |
Esempio: Acciaio per utensili 1.2379 (X153CrMoV12)
Un acciaio altamente legato per lavorazioni a freddo con una resistenza all'usura molto elevata.
- Durezza tipica: fino a circa 60–62 HRC
- Ottima stabilità del tagliente
- Impiego: utensili da punzonatura, lame, piastre di taglio
Acciaio per utensili spiegato in modo semplice
L'acciaio per utensili è un acciaio sviluppato appositamente per utensili soggetti a forti sollecitazioni. Attraverso la lega e un trattamento termico mirato, raggiunge proprietà che i normali acciai da costruzione o da bonifica non offrono. È indispensabile per utensili di precisione da taglio, deformazione e stampaggio – ma non per i classici elementi di fissaggio.