HOTVAR. Hot work tool steel

Transkrypt

1 Hot work tool steel

2 Ogólne dane HOTVAR jest molibdenowowanadową stalą narzędziową do pracy na gorąco cechującą się: Bardzo dobrą odpornością na wysokie temperatury Bardzo dobrymi właściwościami w wysokich temperaturach Bardzo dobrą odpornością na zmęczenie cieplne Bardzo dobrą wytrzymałością na odpuszczanie Bardzo dobrą przewodnością cieplną Skład chemiczny % Standardowa specyfikacja Stan dostawy Kod kolorystyczny C 0,55 Brak Si 1,0 Mn 0,75 Cr 2,6 Zmiękczona do około 210 HB Czerwony/brązowy LEPSZE WŁAŚCIWOŚCI NARZĘDZI Mo 2,25 V 0,85 HOTVAR jest specjalną stalą do pracy na gorąco typu premium opracowaną przez Uddeholm, aby umożliwić wydajną pracę narzędzi w temperaturach do 650 C. Dobór składników stopowych powoduje, że stal HOTVAR cechuje się wysoką odpornością na zużycie cieplne oraz dobrymi właściwościami w wysokich temperaturach. W produkcji stali HOTVAR zastosowano specjalną technologię. Zastosowania HOTVAR to stal narzędziowa do pracy na gorąco odpowiednia na zastosowania, gdzie zużycie cieplne i/lub odkształcenia plastyczne są podstawowymi czynnikami powodującymi uszkodzenia. Ciekawsze zastosowania i narzędzia: Kucie na gorąco, matryce i stemple Walcowanie na walcach kuźniczych, segmenty walcownicze Kucie obwodowe, stemple i matryce Spęczanie, narzędzia zaciskowe Kucie posuwowe, matryce Kucie osiowe w matrycach zamkniętych, matryce górne i dolne Formowanie krzyżowe, segmenty Gięcie na gorąco, narzędzia Wzorcowanie na gorąco, narzędzia Odlewanie ciśnieniowe cynku, matryce Wyciskanie rur aluminiowych Właściwości Wszystkie próbki pobrano ze środka pręta o średnicy 115 mm (4,5"). O ile nie określono inaczej, wszystkie próbki były hartowane w temperaturze 1050 C (1920 F), chłodzone powietrzem i odpuszczane 2+2h w temp. 575 C (1070 F) do twardości odpowiadającej 56 HRC. WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE Dane w temperaturze pokojowej oraz podwyższonej. Temperatura 20 C (68 F) Gęstość kg/m lbs/in 3 0,281 Współczynnik sprężystości N/mm 2 psi Współczynnik rozszerzalności cieplnej C od 20 C F od 68 F Przewodność cieplna W/m C Btu in (ft 2 h F) ,5x C (750 F) , ,1x ,6x10 6 7,0x WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE 600 C (1110 F) , ,3x ,2x10 6 7,3x Przybliżona wytrzymałość na rozciąganie w temperaturze pokojowej. Twardość 54 HRC 56 HRC 58 HRC Wytrzymałość na rozciąganie Rm 2100 MPa 136 tsi psi 2200 MPa 142 tsi psi 2300 MPa 149 tsi psi Granica plastyczności Rp0, MPa 117 tsi psi 1820 MPa 119 tsi psi 1850 MPa 121 tsi psi Zalecany poziom twardości to 5458 HRC. Celem poprawy odporności na zużycie, narzędzia mogą być poddane azotowaniu plazmowemu lub węgloazotowaniu. 2

3 Wytrzymałość na gorąco Wytrzymałość na gorąco, przekrój wzdłużny Wpływ czasu na twardość w wysokiej temperaturze Poniżej pokazano spadek twardości w wysokiej temperaturze oraz różnych czasach utrzymywania. Próbki zostały najpierw zahartowane i odpuszczone do i 58 HRC. Wpływ temperatury testów na energię uderzenia Próbki CharpyV, przekrój poprzeczny Energia uderzenia stopy funty J Temperatura testów 3

4 Obróbka cieplna ogólne zalecenia MIĘKKIE WYŻARZANIE Zabezpieczyć stal i nagrzać skrośnie do 820 C (150 F). Następnie schładzać w piecu o 10 C (20 F) na godzinę do 60 C (1110 F), a następnie na powietrzu. ODPRĘŻANIE Po obróbce zgrubnej, narzędzie powinno zostać nagrzane skrośnie do 650 C (1200 F), przy czasie utrzymywania 2 godziny. Schładzać powoli do 350 C (660 F), a następnie na powietrzu. HARTOWANIE Temperatura podgrzewania: pierwszy etap C ( F), drugi etap 850 C (1560 F), Temperatura austenityzacji: C ( F), zwykle 1050 C (1920 F), ale gdy wymagana jest maksymalna twardość, wtedy temperatura ta wynosi 1070 C (1960 F). Temperatura Czas wygrzewania w minutach * Twardość przed odpuszczaniem dla średnicy 25 mm (1") C F Olej Powietrze ±1 62±1 59±1 60±1 * Czas wygrzewania = czas całkowitego nagrzania skrośnego narzędzia w temperaturze hartowania. Należy chronić narzędzie przed odwęgleniem i utlenieniem podczas hartowania. ŚRODKI HARTOWNICZE Szybkobieżny gaz / obieg powietrza Próżnia (gaz szybkobieżny przy dostatecznie wysokim ciśnieniu) Kąpiel hartowania stopniowego lub złoże fluidalne w temperaturze C ( F) Kąpiel hartowania stopniowego lub złoże fluidalne w temperaturze ok C ( F) Ciepły olej, ok. 80 C (175 F) Uwaga 1: Należy odpuszczać narzędzie, gdy tylko jego temperatura osiągnie 5070 C ( F). Uwaga 2: W celu uzyskania optymalnych właściwości narzędzia, tempo chłodzenia powinno być szybkie, ale takie, które nie spowoduje nadmiernych odkształceń czy pęknięć. Wykres CCT Temperatura austenityzacji 1050 C (1920 F). Czas utrzymywania 30 minut. A C1 =890 C (1630 F) A C1S =800 C (1470 F) Krzywa chłodzenia nr Twardość HV 10 T (s)

5 Twardość, wielkość ziarna i austenit szczątkowy jako funkcja temperatury austenityzacji. Próbki o średnicy 25 mm (1"). ZMIANY WYMIAROWE PODCZAS HARTOWANIA I ODPUSZCZANIA Podczas hartowania i odpuszczania matryca podlega naprężeniom cieplnym oraz naprężeniom wynikającym z przemian w materiale. Powoduje to nieuniknione zmiany wymiarowe, a w najgorszym wypadku odkształcenia. Dlatego też, zaleca się zawsze pozostawianie naddatku po obróbce skrawaniem, a przed hartowaniem i odpuszczaniem matrycy. Próbki zwykle kurczą się na osi dłuższej, a rozszerzają na osi krótszej, ale zależy to również od wielkości matrycy, jej kształtu oraz szybkości chłodzenia po hartowaniu. W przypadku HOTVAR zalecane jest pozostawienie naddatku wynoszącego 0,4% na długości, szerokości i grubości. AZOTOWANIE I WĘGLOAZOTOWANIE ODPUSZCZANIE Należy dobrać temperaturę odpuszczania w zależności od wymaganej twardości w oparciu o wykres odpuszczania. Odpuszczać minimum dwa razy stosując przy tym chłodzenie do temperatury pokojowej. Czas utrzymywania w temperaturze to minimum 2 godziny. Wykres odpuszczania W wyniku azotowania i węgloazotowania powstaje twarda warstwa powierzchniowa, która jest bardzo odporna na zużycie i erozję. Warstwa naazotowana jest jednakże krucha i może pęknąć bądź wykruszyć się pod wpływem wstrząsu mechanicznego lub cieplnego; ryzyko takie wzrasta wraz z grubością warstwy. Przed azotowaniem, narzędzie powinno zostać zahartowane i odpuszczone w temperaturze przynajmniej o 50 C (90 F) wyższej niż temperatura azotowania. W zasadzie, azotowanie plazmowe jest metodą preferowaną, ponieważ pozwala na lepszą kontrolę potencjału azotu. W wyniku azotowania plazmowego w mieszance 75% wodoru / 25% azotu w temperaturze 480 C (895 F) uzyskana twardość powierzchniowa wynosi 1000 HV0,2. Stal HOTVAR może być węgloazotowana w kąpieli solnej lub gazie. Twardość powierzchniowa po węgloazotowaniu wynosi około 900 HV0,2. GŁĘBOKOŚĆ AZOTOWANIA Proces Czas Głębokość mm cale Azotowanie plazmowe w temp. 480 C (895 F) 10 h 30 h 0,18 0,27 0,0070 0,0106 Węgloazotowanie w gazie w temp. 580 C (1075 F) w kąpieli solnej w temp. 580 C (1075 F) 2,5 h 0,20 0, h 0,13 0,0050 Należy zauważyć, że stal HOTVAR wykazuje lepszą podatność na azotowanie niż AISI H13. W związku z tym, czas azotowania dla stali HOTVAR powinien być krótszy niż w przypadku stali H13, w przeciwnym wypadku istnieje znaczne ryzyko, że grubość warstwy utwardzonej będzie zbyt duża. Odpuszczanie w temperaturze 250 C (485 F), 2 +2 h daje twardość 5658 HRC. 5

6 Obróbka skrawaniem zalecenia Poniższe dane dotyczące skrawania, są poprawne dla stali HOTVAR po wyżarzaniu zmiękczającym. Są to wartości przybliżone, które powinny zostać dopasowane do lokalnych warunków. Bardziej szczegółowe informacje znaleźć można w broszurze Uddeholm pt. "Zalecenia odnośnie skrawania". Parametry obróbki Szybkość skrawania (vc) Posuw (f) Głębokość cięcia (ap) mm Kategoria węglika f.p.m. mm/obr. i.p.r. mm cal ISO US TOCZENIE Obróbka narzędziami z spiekanym Skrawanie narz. ze stali szybkotnącej Zgrubna Precyzyjna Skrawanie precyzyjne ,30,6 0,3 0,3 0,010,024 0,01 0, ,080,24 0,08 0,08 P20P30 C6C5 WIERCENIE P10 C7 bądź cermetem Wiertła kręte ze stali szybkotnącej Średnica wiertła Szybkość skrawania (vc) Posuw (f) mm cale f.p.m. mm/obr. i.p.r. 5 3/16 14* 46* 0,080,20 0,0030, /163/8 14* 46* 0,200,30 0,0080, /85/8 14* 46* 0,300,35 0,0120, /83/4 14* 46* 0,350,40 0,0140,016 *) Dla pokrytych wierteł ze stali szybkotnącej vc ~20 (66 f.p.m.). Parametry obróbki Szybkość skrawania (vc) f.p.m. Posuw (fz) mm/r i.p.r. Wiertła z węglika Rodzaj wiertła Wymienne Stały węglik Nakładka z węglików spiekanych 1) ,050,25 2) 0,0020,010 2) 0,100,25 2) 0,0040,010 2) 0,150,25 2) 0,0060,010 2) 1) Wiertło z wewnętrznymi kanalikami chłodzącymi i nakładką z węglików spiekanych. 2) Zależy od średnicy wiertła. FREZOWANIE Frezowanie czołowe oraz frezowanie czołowe nożem kwadratowym Parametry obróbki Szybkość skrawania (vc) Posuw (fz) Głębokość cięcia (ap) Kategoria węglika f.p.m mm/ząb cal/ząb mm cale ISO US Obróbka narzędziami z węglika Narzędzia ze stali szybkotnącej Zgrubna Precyzyjna Frezowanie precyzyjne ,20,4 0,0080, ,080,2 P20P40 C6C ,10,2 0,0030, ,08 P10 C7 bądź cermetem Frezowanie walcowoczołowe Rodzaj frezu walcowoczołowego Parametry obróbki Stały węglik Wkładka z węglików Szybkość skrawania (vc) f.p.m. Posuw (fz) mm/ząb cal/ząb Kategoria obróbki ISO US ,030,20 2) 0,0010,008 2) ,080,20 2) 0,0030,008 2) ,1 0, ,08 Narzędzia ze stali szybkotnącej 25 1) 80 1) 0,050,35 2) 0,0020,014 2) K10, P40 C3C5 P20P30 C6C5 1) Dla frezów walcowoczołowych ze stali szybkotnącej vc ~40 (130 f.p.m.). 2) W zależności od głębokości promieniowej otworu oraz średnicy. SZLIFOWANIE Ogólne zalecenia dotyczące tarcz szlifierskich podano poniżej. Dodatkowe informacje dotyczące zalecanych ściernic znajdują się w publikacji Uddeholm pt. Szlifowanie stali narzędziowej. Zalecane ściernice Rodzaj szlifowania Stal po miękkim Po hartowaniu wyżarzaniu Szlifowanie czołem A 46 HV A 46 GV ściernicy prosta ściernica Szlifowanie czołem A 24 GV A 36 GV ściernicy segmenty Szlifowanie wałków A 46 LV A 60 JV Szlifowanie otworów A 46 JV A 60 IV Szlifowanie profilowe A 100 LV A 120 JV 6

7 Obróbka elektroiskrowa Jeżeli proces obróbki elektroiskrowej odbywa się na materiale zahartowanym i odpuszczonym, biała warstwa powinna zostać usunięta mechanicznie np. poprzez szlifowanie lub zdarcie. Narzędzie powinno zostać dodatkowo odpuszczone w temperaturze około 25 C (50 F) poniżej pierwotnej temperatury odpuszczania. Bardziej szczegółowe informacje znaleźć można w broszurze Uddeholm pt. Obróbka elektroiskrowa stali narzędziowych. Spawanie Można uzyskać dobre wyniki spawania stali narzędziowych, jeśli zostaną odpowiednio zabezpieczone warunki procesu, między innymi podwyższona temperatura robocza, właściwie przygotowana spoina, dobrane elektrody oraz metody spawania. Sposób spawania TIG MMA Temperatura C C robocza Spoiwo QRO 90 TIGWELD QRO 90 WELD Twardość po spawaniu 5055 HRC 5055 HRC Obróbka cieplna po spawaniu Stal po hartowaniu Odpuszczać w temperaturze o 20 C (40 F) niższej od pierwotnej temperatury odpuszczania Stal po wyżarzaniu zmiękczającym Zmiękczyć materiał w temperaturze 820 C (1500 F) w atmosferze ochronnej. Następnie chłodzić w piecu 10 C (20 F) na godzinę do 650 C (1200 F), a następnie na powietrzu. Bardziej szczegółowe informacje znaleźć można w broszurze Uddeholm p.t. Spawanie stali narzędziowych. Szczegółowe informacje Prosimy o kontakt z lokalnym biurem Uddeholm w celu uzyskania dodatkowych informacji dotyczących doboru, obróbki cieplnej, zastosowań i dostępności stali narzędziowych Uddeholm. Niniejsze informacje oparte są na aktualnym stanie naszej wiedzy i mają służyć jako ogólne wytyczne dotyczące naszych produktów i ich zastosowań. Nie należy ich interpretować jako gwarancji konkretnych właściwości opisanych produktów ani gwarancji przydatności do konkretnego zastosowania. 7