Materiały metalowe. Odkształcenie plastyczne i rekrystalizacja metali. Copyright by L.A. Dobrzaski, IMIiB, Gliwice

Transkrypt

1 Stale szybkotnce to takie stale stopowe, które maj zastosowanie na narzdzia tnce do obróbki skrawaniem, na narzdzia wykrojnikowe, a take na narzdzia do obróbki plastycznej na zimno i na gorco. Stale te posiadaj du twardo w wysokiej temperaturze (ok.600 C)

2 Od materiałów stosowanych na narzdzia skrawajce wymagana jest odporno na odkształcenia plastyczne na gorco i na zimno oraz odporno na zuycie szczególnie cierne i adhezyjne.

3 Stale szybkotnce charakteryzuj si du zawartoci wgla i pierwiastków stopowych takich jak V, Mo, W, Cr, chtnie tworzcych wgliki. Skład chemiczny stali szybkotncych moe zmienia si w zakresie: C 0,7-1,6%, Cr 3,5-5%, W 0-20%, Mo 0-10%, V 1-5%, Co 0-15%

4 Stale szybkotnce wytapiane s na ogół w piecach łukowych lub indukcyjnych wielkiej czstotliwoci. Jednak w ostatnich latach zaczto wytwarza stale szybkotnce nowoczesn metod metalurgii proszków.

5 Najpowszechniejszym sposobem wytwarzania spieków półwyrobów ze stali szybkotncych jest metoda ASEA- STORA. Półwyroby o masie ok.15 ton s wytwarzane przez izostatyczne prasowanie na gorco (HIP) z proszku otrzymanego przez rozpylenie gazem. Spiekane stale szybkotnce odznaczaj si lepszymi parametrami od tych wytwarzanych metod konwencjonaln.

6 OBRÓBKA CIEPLNA STALI NARZDZIOWYCH STOPOWYCH SZYBKOTNCYCH Stale szybkotnce charakteryzuj si mał przewodnoci ciepln, stwarzajc niebezpieczestwo pkni, dlatego te podczas hartowania stosowane jest stopniowe podgrzewanie narzdzi do temp. austenityzowania w kpielach solnych, z wygrzewaniem w temperaturze ok. 550 i 850 C. Czas wygrzewania zaley od wielkoci wsadu. Podczas obróbki cieplnej stali szybkotncych wane jest zastosowanie odpowiedniej temperatury austenityzowania, zwykle ok C niszej od temperatury solidusu dla danego gatunku stali, co umoliwia rozpuszczenie si wglików w osnowie austenitycznej.

7 Wpływ temperatury odpuszczania na twardo wybranych stali szybkotncych [2]

8 Przy prawidłowo dobranej temperaturze austenityzowania do roztworu wprowadzona zostaje taka ilo wglików, aby pozostałe uniemoliwiły nadmierny rozrost ziarn austenitu. Zbyt wysoka temperatura austenityzowania powoduje wyrany wzrost wielkoci ziarna austenitu pierwotnego, sprzyjajc zwikszeniu iloci austenitu szcztkowego po hartowaniu, a przez to obnienie twardoci stali, a niekiedy powstawaniu lokalnych nadtopie. Zbyt niska temperatura austenityzowania, nie zapewnia natomiast prawidłowego rozpuszczenia wglików w osnowie, co powoduje mniejsz twardo stali po odpuszczaniu. W praktyce czas austenityzowania, zapewniajcy wymagan struktur i własnoci przy prawidłowo dobranej temperaturze austenityzowania, wynosi s i jest niezaleny od wielkoci wsadu i jego masy.

9 Grupa stali Znak stali C rednie stenie pierwiastków 1), % Cr W Mo V Co Hartowania Temperatura, C Odpuszczania Minimalna twardo po obróbce cieplnej, HRC HS ,81 4,2-4, HS ,9 4 1,1 4, HS ,99 4,2 2,9 2,7 2, HS ,82 4 1,7 8,5 1, Bezkobaltowe HS2-9-2 HS ,78 4 4,2 1,8 18 8,7-2 1, HS ,84 4,2 6,3 5 1, HS ,05 4,2 6,3 6 2, HS ,2 4,2 6, HS ,33 4,2 5,6 4, Bezkobaltowe o zwikszonym steniu C HS6-5-2C HS6-5-3C 0,9 1,29 4,2 4,2 6,3 6, , Kobaltowe HS HS ,91 1,1 4,2 4 6,3 1,6 5 9,5 1,9 1,1 4, Kobaltowe o zwikszonym steniu C HS HS ,28 1,27 4,2 4,2 6,3 9,5 5 3,6 3 3,3 8, ) P 0,03, S 0.03, Mn 0,4, Si 0,45-0,7.

10 Chłodzenie z temperatury austenityzowania odbywa si stopniowo w kpieli solnej o temperaturze C z wytrzymaniem do 10 min. i nastpnie w spokojnym powietrzu lub w oleju. W wyniku hartowania w optymalnych warunkach uzyskuje si struktur stali w postaci martenzytu listwowego i w ok. 20% austenitu szcztkowego oraz wgliki nie rozpuszczone w roztworze stałym podczas austenityzowania. Optymalne własnoci w stanie odpuszczonym wykazuj stale szybkotnce zahartowane tak, aby wskanik wielkoci ziarn austenitu pierwotnego miecił si w zakresie od 10 do 14 wg. Snydera-Graffa.

11 Schemat redniotemperaturowego solnego pieca wannowego trójelektrodowego firmy Fulmnia [1]

12 W wyniku odpuszczania wykonanego w temperaturze od ok. 550 do 600 C w czasie wygrzewania w stali zachodz procesy wydzielania dyspersyjnych wglików, najczciej M4C3, a niekiedy take M2C, oraz przemiana martenzytyczna austenitu szcztkowego w faz, zachodzca podczas chłodzenia z temperatury odpuszczania. Odpuszczanie odbywa si bezporednio po hartowaniu, zwykle dwukrotnie z kadorazowym wygrzewaniem przez 2 h. Najkorzystniejsza temperatura odpuszczania jest o C wysza od zapewniajcej maksymaln twardo wtórn. Po prawidłowo wykonanej obróbce cieplnej twardo jest o 2-3 HRC wysza od uzyskanej po hartowaniu. Tak dobrana temperatura odpuszczania zapewnia uzyskanie korzystniejszej cigliwoci z zachowaniem odpowiedniej twardoci.

13 ODPR ANIE C TEMPERATURA Wstpna obróbka skrawaniem Wolne chłodzenie z piecem Wykaczajca obróbka skrawaniem CZAS

14 HARTOWANIE Temperatura austenityzowania d s ewentualnie III podgrzewanie 1050 C / 15 min olej TEMPERATURA II podrzewanie 850 C / 15 min b c e powietrze e f a I podgrzewanie 550 C /15 min chodzenie w kpieli solnej 560 C / 5 min 80 C CZAS

15 ODPUSZCZANIE TEMPERATURA I odpuszczanie C Chłodzenie w powietrzu II odpuszczanie + ewentualnie nastepne C h j h j Chłodzenie w powietrzu Kocowe szlifowanie CZAS

16 PRZYKŁADY STRUKTUR WYBRANYCH STALI SZYBKOTNCYCH

17 10µm Struktura stali ASP23 z ujawnionymi ziarnami austenitu pierwotnego, austenityzowanej w temperaturze 1120 C

18 10µm Struktura stali ASP23 z ujawnionymi ziarnami austenitu pierwotnego, austenityzowanej w temperaturze 1150 C

19 10µm Struktura stali ASP23 z ujawnionymi ziarnami austenitu pierwotnego, austenityzowanej w temperaturze 1180 C

20 10µm Struktura stali ASP23 z ujawnionymi ziarnami austenitu pierwotnego, austenityzowanej w temperaturze 1210 C

21 10µm Struktura stali ASP23 z ujawnionymi ziarnami austenitu pierwotnego, austenityzowanej w temperaturze 1240 C

22 C D

23 10µm Struktura stali szybkotncej HS6-5-2 konwencjonalnie odlewanej segregacja pasmowa wglików pierwotnych

24 10µm 10µm Struktura stali szybkotncej HS konwencjonalnie odlewanej segregacja pasmowa wglików pierwotnych Widoczna dysproporcja rozmiaru wglików pierwotnych

25 10µm 10µm Struktura stali szybkotncej HS6-5-2 konwencjonalnie odlewanej skupiska wglików pierwotnych

26 10µm Rozkład powierzchniowy wglików pierwotnych w stali szybkotncej wytwarzanej metod formowania niskocinieniowego gstwy polimerowo-proszkowej na bazie proszku stali typu HS6-5-2

27 10µm Rozkład powierzchniowy wglików pierwotnych w stali szybkotncej spiekanej metod ASEA-STORA typu ASP23, austenityzowanej w temperaturze 1180 o C

28 a) Fe Struktura stali szybkotncej W-Mo-V typu ASP23 austenityzowanej w temperaturze 1240 o C i zahartowanej (a) oraz rozkład powierzchniowy poszczególnych pierwiastków [4]

29 V W Struktura stali szybkotncej W-Mo-V typu ASP23 austenityzowanej w temperaturze 1240 o C i zahartowanej oraz rozkład powierzchniowy poszczególnych pierwiastków [4]

30 Mo Cr Struktura stali szybkotncej W-Mo-V typu ASP23 austenityzowanej w temperaturze 1240 o C i zahartowanej oraz rozkład powierzchniowy poszczególnych pierwiastków [4]

31 a) Fe Struktura stali szybkotncej W-Mo-V typu (obraz kompozycyjny) austenityzowanej w temperaturze 1240oC przez 100 s i zahartowanej (a) oraz rozkład powierzchniowy pierwiastków [4]

32 V W Struktura stali szybkotncej W-Mo-V typu (obraz kompozycyjny) austenityzowanej w temperaturze 1240oC przez 100 s i zahartowanej oraz rozkład powierzchniowy pierwiastków [4]

33 Mo Cr Struktura stali szybkotncej W-Mo-V typu (obraz kompozycyjny) austenityzowanej w temperaturze 1240oC przez 100 s i zahartowanej oraz rozkład powierzchniowy pierwiastków [4]

34 PRZYKŁDY ZASTOSOWA STALI STOPOWYCH SZYBKOTNCYCH

35 FREZY DO OBRÓBKI METALU

36 NOE TOKARSKIE

37 MATRYCE I STEMPLE DO TŁOCZENIA NA ZIMNO

38 WIERTŁA KRTE

39 WIERTŁA STOKOWE, ROZWIERTAKI, GWINTOWNIKI

40 NAYNKI I ROZWIRTAKI

41 Narzdzie skrawajce: wiertło krte długie z chwytem walcowym do eliwa i stali wykonane ze stali szybkotncej HS6-5-2

42 Narzdzie skrawajce frez trzpieniowy walcowo czołowy z chwytem walcowym wykonany ze stali szybkotncej HS18-0-1

43 Narzdzie skrawajce: wiertło krte z chwytem stokowym Morse a do eliwa i stali wykonane ze stali szybkotncej HS6-5-2