UDDEHOLM VANADIS 10
UDDEHOLM VANADIS 10 UDDEHOLM VANADIS 10 Uddeholm Vanadis 10 is a high vanadium alloyed powder metallurgy tool steel offering a unique combination of an excellent abrasive wear resistance in combination with a good chipping resistance. It is manufactured according to the powder metallurgy process giving a very low amount of nonmetallic inclusions. In tool making Uddeholm Vanadis 10 offers a good machinability and grindability together with a good dimensional stability during heat treatment. It can normally be hardened to 60 65 HRC. 3
Krytyczne właściwości stali gwarantujące: PRAWIDŁOWE DZIAŁANIE NARZĘDZIA Właściwą twardość dla danego zastosowania Wysoką odporność na zużycie Dobrą ciągliwość zapobiegającą przedwczesnym uszkodzeniom w wyniku wykruszania / pękania. Wysoka odporność na zużycie jest często kojarzona z niską ciągliwością i odwrotnie. Jednak w wielu przypadkach, dopiero połączenie wysokiej odporności na zużycie i dobrej ciągliwości zapewniają optymalne działanie narzędzia. VANADIS 10 to stal narzędziowa wytworzona w procesie metalurgii proszków cechująca się połączeniem bardzo wysokiej odporności na zużycie oraz dobrej ciągliwości. PRODUKCJĘ NARZĘDZI Obrabialność Obróbka cieplna Stabilność wymiarowa podczas obróbki cieplnej Obróbka powierzchniowa Zastosowanie wysokostopowych stali narzędziowych do produkcji narzędzi często oznacza większe problemy z obróbką konwencjonalną i cieplną niż w przypadku użycia stali niskostopowych, co oczywiście może przyczynić się do wzrostu kosztów produkcji. Proces metalurgii proszków zastosowany w produkcji stali VANADIS 10 powoduje, iż otrzymana stal posiada podobną procedurę obróbki cieplnej jak gatunek stali D2. Poza tym bardzo dużą zaletą stali VANADIS 10 jest stabilność wymiarowa po hartowaniu i odpuszczaniu, która jest tu znacznie lepsza niż w przypadku innych, konwencjonalnie produkowanych wysokowydajnych stali narzędziowych do pracy na zimno. Oznacza to na przykład, że stal VANADIS 10 jest stalą doskonale nadającą się do naparowywania chemicznego (CVD). Zastosowania Stal VANADIS 10 nadaje się szczególnie do zastosowań, gdzie występują bardzo długie serie produkcyjne oraz gdzie głównym problemem jest zużycie ścierne. Idealna kombinacja wyjątkowo wysokiej odporności na zużycie oraz dobrej ciągliwości również sprawiają, że stal VANADIS 10 jest interesującym rozwiązaniem w zastosowaniach, gdzie narzędzia wykonane z materiałów takich jak węgliki spiekane mają tendencje do wykruszania lub pękania. Przykłady: Wykrawanie i formowanie Wykrawanie precyzyjne Wykrawanie blachy elektrotechnicznej Tłoczenie uszczelek Głębokie tłoczenie Kucie na zimno Noże krążkowe (papier i folia) Prasowanie proszków Noże granulatorów Śruby wytłaczarek, itd. Ogólne dane VANADIS 10 jest chromowomolibdenowowanadową stalą stopową cechującą się: Bardzo wysoką odpornością na zużycie ścierne Wysoką wytrzymałością na ściskanie Bardzo dobrymi właściwościami hartowania skrośnego Dobrą ciągliwością Bardzo dobrą stabilnością wymiarową po hartowaniu Dobrą odpornością na odpuszczanie. Skład chemiczny % Stan dostawy Kod kolorystyczny Właściwości WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE C 2,9 Si 0,5 Mn 0,5 Cr 8,0 Zmiękczona do około 280310 HB Zielony/fioletowy Stal hartowana i odpuszczana do 62 HRC. Temperatura 20 C (68 F) Gęstość kg/m 3 7400 lbs/in 3 0,268 Wspólczynnik 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) Ciepło właściwe J/kg C Btu/lb, F 220 000 31,9 x 10 3 460 0,11 200 C (390 F) 210 000 30,4 x 10 3 10,7 x 10 6 6,0 x 10 6 20 139 Mo 1,5 V 9,8 400 C (750 F) 200 000 29,0 x 10 3 11,4 x 10 6 6,3 x 10 6 22 153 2
UDARNOŚĆ Przybliżona udarność w temperaturze pokojowej przy różnych temperaturach odpuszczania. Wymiary próbki: 7 x 10 x 55 mm (0,27 x 0,40 x 2,2 ), gładka. Hartowana w temperaturze 1020 C (1870 F). Chłodzona powietrzem, odpuszczana dwukrotnie. Obróbka cieplna WYŻARZANIE ZMIĘKCZAJĄCE Należy zabezpieczyć stal i nagrzać do 900 C (1650 F). Następnie schładzać w piecu o 10 C (20 F) na godzinę do 750 C (1380 F), a następnie na powietrzu. ODPRĘŻANIE Po obróbce zgrubnej, narzędzie powinno zostać nagrzane do 650 C (1200 F), przy czasie utrzymywania 2 godziny. Schładzać powoli do 500 C (930 F), a następnie na powietrzu. WYTRZYMAŁOŚĆ NA ZUŻYCIE Test kołka na tarczy. Materiał tarczy: SiC. Stal VANADIS 10 = 62 HRC, D2 = 62 HRC HARTOWANIE Temperatura podgrzewania: 600700 C (11101290 F). Temperatura austenityzacji: 10201100 C (18702010 F). Czas utrzymywania: 30 minut. N.B. Czas utrzymywania = czas w temperaturze hartowania od momentu całkowitego nagrzania narzędzia. Czas utrzymywania poniżej 30 minut spowoduje utratę twardości. Należy zabezpieczyć narzędzie przed odwęgleniem i utlenieniem podczas hartowania. ŚRODKI HARTOWNICZE Wymuszony obieg powietrza / gazu. Piec próżniowy (nadciśnienie gazu 25 barów) Kąpiel hartowania stopniowego lub złoże fluidalne w temperaturze 500550 C (9301020 F). Kąpiel hartowania stopniowego lub złoże fluidalne w temperaturze 200350 C (390660 F), przy czym preferowana temperatura to 350 C (660 F). Uwaga 1: Odpuszczać narzędzie zaraz po osiągnięciu temperatury 5070 C (120160 F). Uwaga 2: Celem uzyskania optymalnych właściwości narzędzia, tempo schładzania powinno być tak szybkie jak jest to możliwe, przy dopuszczalnym poziomie odkształceń. Uwaga 3: Po hartowaniu stopniowym powinno nastąpić schładzanie za pomocą wymuszonego obiegu powietrza, jeśli grubość ścianki przekracza 50 mm (2"). Hartowanie w powietrzu spowoduje utratę twardości. 3
Wykres TTT Temperatura austenityzacji 1020 C (1870 F). Czas utrzymywania 30 minut. Temperatura izotermiczna C Czas godziny Twardość HV10 800 4,5 297 750 18 302 700 1,1 350 675 22 354 650 4 423 600 23 523 500 44 890 425 61 890 400 22,5 890 350 15 858 325 3,5 715 300 7 642 250 22 673 Wykres CCT Temperatura austenityzacji 10201060 C (1870940 F). Czas utrzymywania 30 minut. Krzywa chłodzenia nr Twardość HV 10 T 800500 (s) 1 890 3,8 2 878 10 3 818 232 4 806 481 5 731 695 6 635 1389 7 509 2318 8 325 4633 9 311 6947 4
Twardość, wielkość ziarna i austenit szczątkowy jako funkcje temperatury austenityzacji. Czas utrzymywania 30 minut. Chłodzenie powietrzem. ZMIANY WYMIAROWE PODCZAS HARTOWANIA I ODPUSZCZANIA Wymiary próbki: 65 x 65 x 65 mm (2,5" x 2,5" x 2,5"). Wymiary próbki: 125 x 125 x 25 mm (5" x 5" x 1"). ODPUSZCZANIE Temperatura odpuszczania może być dobrana w oparciu o poniższy wykres odpuszczania. Odpuszczać dwukrotnie stosując chłodzenie do temperatury pokojowej pomiędzy kolejnymi odpuszczaniami. Najniższa temperatura odpuszczania powinna wynosić 180 C (360 F). Minimalny czas utrzymywania w temperaturze to 2 godziny. Celem zmniejszenia ilości austenitu szczątkowego, w przypadku temperatury hartowania wynoszącej 1100 C (2010 F) lub wyższej, stal VANADIS 10 powinna być odpuszczana w temperaturze minimum 525 C (980 F). Wykres odpuszczania Typowe zastosowanie stali VANADIS 10. Narzędzie do wykrawania i formowania taśm ze stali elektrotechnicznej. 5
WYMRAŻANIE Elementy wymagające maksymalnej stabilności wymiarowej mogą być wymrażane w następujący sposób: Natychmiast po hartowaniu, taki element powinien zostać wymrożony w temperaturze pomiędzy 70 a 80 C (95 do 110 F), przy czasie utrzymywania 13 godziny, a następnie poddany odpuszczaniu. Wymrażanie spowoduje wzrost twardości o 1 HRC. Należy unikać skomplikowanych kształtów, ponieważ istnieje ryzyko pęknięć. AZOTOWANIE W wyniku azotowania powstaje twarda warstwa powierzchniowa, zwiększająca wytrzymałość na zużycie oraz ograniczająca tendencję do łuszczenia. Stal VANADIS 10 jest zwykle odpuszczana w wysokiej temperaturze około 525 C (980 F). Oznacza to, że temperatura azotowania nie powinna przekraczać 500 525 C (930980 F). Należy stosować raczej azotowanie jonowe w temperaturze poniżej temperatury odpuszczania. Twardość powierzchniowa po azotowaniu wynosi około 1250 HV0,2 kg. Grubość warstwy powinna zostać dobrana pod dane zastosowanie. Zalecane parametry obróbki skrawaniem Wartości podane poniżej to przybliżenia, które powinny zostać dopasowane do lokalnych warunków. TOCZENIE Parametry obróbki Szybkość skrawania (vc) Posuw (f) Głębokość cięcia (ap) mm Kategoria węglika m/min f.p.m. mm/obr. i.p.r. mm cal Obróbka narzędziami z węglikiem spiekanym Skrawanie narz. ze stali szybkotnącej Zgrubna Precyzyjna Skrawanie precyzyjne 4070 130230 0,30,6 0,010,024 26 0,080,24 70130 230430 0,3 0,01 2 0,08 10 33 0,3 0,01 2 0,08 ISO K15 * K15 * * Używać narzędzi odpornych na zużycie pokrytych węglikiem na przykład Sandvik Coromant GC 3015 lub SECO TP05. WIERCENIE Wiertła kręte ze stali szybkotnącej Średnica wiertła mm cale Szybkość skrawania (vc) m/min f.p.m. Posuw (f) mm/obr. i.p.r. 5 3/16 8* 26* 0,080,20 0,0030,008 510 3/163/8 8* 26* 0,200,30 0,0080,012 1015 3/85/8 8* 26* 0,300,35 0,0120,014 1520 5/83/4 8* 26* 0,350,40 0,0140,016 *) Dla pokrytych wierteł ze stali szybkotnącej vc ~10 m/min (30 f.p.m.). Wiertła z węglika Parametry obróbki Szybkość skrawania (vc) m/min f.p.m. Posuw (fz) mm/obr. i.p.r. Rodzaj wiertła Wymienne Stały węglik Nakładka z węglików spiekanych 1) 80130 260430 35 115 25 85 0,050,25 2) 0,0020,01 2) 0,100,25 2) 0,0040,01 2) 0,150,25 2) 0,0060,01 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 Obróbka narzędziami z węglika Narzędzia ze stali szybkotnącej Zgrubna Precyzyjna Frezowanie precyzyjne Szybkość skrawania (vc) m/min f.p.m 4080 130200 80110 260360 8 26 Posuw (fz) mm/ząb cal/ząb 0,20,4 0,0080,016 0,10,2 0,0040,008 0,1 0,004 Głębokość cięcia (ap) mm cale 25 0,080,20 2 0,08 2 0,08 Kategoria węglika ISO K15 * K15 * * Używać narzędzi odpornych na zużycie pokrytych węglikiem na przykład Sandvik Coromant GC 3015 lub SECO T10M.. Frezowanie walcowoczołowe Rodzaj frezu walcowoczołowego Parametry obróbki Stały węglik Wkładka z węglików Szybkość skrawania (vc) m/min f.p.m. Posuw (fz) mm/ząb cal/ząb 20 65 0,030,20 2) 0,00010,008 2) 5080 165265 0,080,20 2) 0,0030,008 2) Narzędzia ze stali szybkotnącej 8 1) 26 1) 0,050,35 2) 0,0020,014 2) Kategoria obróbki ISO K20 K15 3) 1) Dla frezów walcowoczołowych ze stali szybkotnącej vc ~10 m/min (33 f.p.m.). 2) W zależności od głębokości promieniowej otworu oraz średnicy. 3)Używać narzędzi odpornych na zużycie pokrytych Al2O3,. 6
SZLIFOWANIE Ogólne zalecenia dotyczące tarcz szlifierskich podano poniżej. Dodatkowe informacje dotyczące zalecanych ściernic znajdują się w publikacji Uddeholm Szlifowanie stali narzędziowej. Zalecane ściernice Rodzaj szlifowania Stal po miękkim Po hartowaniu wyżarzaniu Szlifowanie czołem ściernicy ściernica prosta A 46 HV B107 R75 B3 1) 3SG 46 GVS 2) C46 GV Szlifowanie czołem ściernicy segmenty A 24 GV 3SG 46 FVSPF ) A46 FV Szlifowanie wałków A 60 JV B126 R75 B3 1) 5SG 70 IVS 2) C60 IV Szlifowanie otworów A 46 JV B107 R75 B3 1) 3SG 60 JVS 2) C60 HV Szlifowanie profilowe A 100 LV B107 R100 V 1) 5SG 80 JVS 2) C120 HV 1) O ile to możliwe używać ściernic CBN w tym przypadku. 2) Ściernice firmy Norton Co. Obróbka elektroiskrowa (EDM) Jeżeli proces obróbki elektroiskrowej (EDM) odbywa się na materiale zahartowanym i odpuszczonym, wtedy należy zakończyć proces precyzyjną obróbką iskrową, tj. prądem o niskim napięciu i wysokiej częstotliwości. Optymalne wyniki osiągnie się po przeszlifowaniu / wypolerowaniu powierzchni po obróbce elektroiskrowej oraz poddaniu narzędzia ponownemu odpuszczaniu w temperaturze około 25 C niższej od pierwotnej temperatury odpuszczania. Stosując obróbkę elektroiskrową elementów większych lub o skomplikowanym kształcie, stal VANADIS 10 powinna być odpuszczana w temperaturze powyżej 500 C (930 F). Względne porównanie stali narzędziowych Uddeholm do pracy na zimno WŁAŚCIWOŚCI MATERIAŁU A ODPORNOŚĆ NA RÓŻNE MECHANIZMY USZKODZEŃ NARZĘDZI 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
UDDEHOLM VANADIS 10 POWDER METALLURGY PROCESS HEAT TREATMENT ROLLING MILL FORGING MACHINING STOCK The Powder Metallurgy process In the powder metallurgy process nitrogen gas is used to atomise the melted steel into small droplets, or grains. Each of these small grains solidifies quickly and there is little time for carbides to grow. These powder grains are then compacted to an ingot in a hot isostatic press (HIP) at high temperature and pressure. The ingot is then rolled or forged to steel bars by conventional methods. The resulting structure is completely homogeneous steel with randomly distributed small carbides, harmless as sites for crack initiation but still protecting the tool from wear. Large slag inclusions can take the role as sites for crack initiation instead. Therefore, the powder metallurgical process has been further developed in stages to improve the cleanliness of the steel. Powder steel from Uddeholm Tooling is today of the third generation and is considered the cleanest powder metallurgy tool steel product on the market. HEAT TREATMENT Prior to delivery all of the different bar materials are subjected to a heat treatment operation, either as soft annealing or hardening and tempering. These operations provide the steel with the right balance between hardness and toughness. MACHINING Before the material is finished and put into stock, we also rough machine the bar profiles to required size and exact tolerances. In the lathe machining of large dimensions, the steel bar rotates against a stationary cutting tool. In peeling of smaller dimensions, the cutting tools revolve around the bar. To safeguard our quality and guarantee the integrity of the tool steel we perform both surface and ultrasonic inspections on all bars. We then remove the bar ends and any defects found during the inspection. 10
Network of excellence UDDEHOLM is present on every continent. This ensures you highquality Swedish tool steel and local support wherever you are. ASSAB is our whollyowned subsidiary and exclusive sales channel, representing Uddeholm in various parts of the world. Together we secure our position as the world s leading supplier of tooling materials. www.assab.com www.uddeholm.com