STAVAX SUPREME Stainless tool steel
Ogólne dane Wymagania stawiane materiałom na formy stale rosną. Stale na formy muszą posiadać unikatową kombinacje wytrzymałości, odporności na korozje oraz zdolności do osiągnięcia jednakowego poziomu twardości w całym przekroju. STAVAX SUPREME jest właściwym wyborem dla tych zastosowań. STAVAX SUPREME jest nową nierdzewną stalą narzędziową klasy premium o następujących właściwościach: dobra odporność na korozję doskonałe właściwości hartowania skrośnego dobra ciągliwość i wytrzymałość dobra odporność na zużycie doskonała polerowalność Połączenie tych cech sprawia, że stal charakteryzuje się doskonałymi właściwościami w produkcji. Praktyczne korzyści wynikające z dobrej odporności na korozję form do tworzyw to w skrócie: Niższe koszty regeneracji form. Powierzchnia wykrojów matrycy zachowuje pierwotne wykończenie przy długich cyklach produkcyjnych. Formy przechowywane bądź eksploatowane w wilgotnym otoczeniu nie wymagają specjalnych zabezpieczeń. Niższe koszty produkcji. W związku z tym, że kanały chłodzące nie ulegają korozji (w przeciwieństwie do konwencjonalnych stali na formy), wymiana ciepła, a także wydajność chłodzenia są stałe w trakcie eksploatacji formy. Korzyści te, wraz z dużą odpornością na zużycie stali STAVAX SUPREME powodują, że formy nie wymagają częstej regeneracji mają dłuższą żywotność, co ostatecznie daje duże oszczędności. Uwaga! Stal STAVAX SUPREME produkowana jest przy użyciu techniki przetopu elektrożużlowego (ESR). W wyniku tego stal charakteryzuje się niską zawartością wtrąceń dając doskonałą polerowalność materiału. Skład chemiczny % Standardowa specyfikacja Stan dostawy Kod kolorystyczny Stop CrNiMoV AISI 420 zmodyfikowana Zmiękczona do około 250 HB Pomarańczowy/czarny z białą linią Zastosowania Mimo, że stal STAVAX SUPREME jest zalecana dla wszystkich rodzajów narzędzi formierskich, jej szczególne właściwości sprawiają, że jest ona wyjątkowo dobra jako materiał na formy gdzie spełnione mają być następujące wymagania: Odporność na korozję / rdzewienie tj. do formowania materiałów korozyjnych, np. PCV, octanów i do form przeznaczonych do przechowywania / pracy w warunkach wilgotnych. Bardzo dobre wykończenie powierzchni tj. do produkcji części optycznych takich jak obiektywy aparatów i szkła okularów oraz instrumenty medyczne np. strzykawki, ampułki itp. Ciągliwość / wytrzymałość tj. do skomplikowanych form Doskonałe właściwości hartowania skrośnego Właściwości WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE Stal zahartowana i odpuszczona do 50 HRC. Dane w temperaturze pokojowej i podwyższonej. Temperatura 20 C (68 F) Gęstość kg/m 3 7740 lbs/in 3 0,280 Współczynnik sprężystości MPa 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 200 C (390 F) 400 C (750 F) 210 000 200 000 180 000 30,5 x 10 6 29 x 10 6 26,1 x 10 6 460 0,110 11,1 x 10 6 11,7 x 10 6 6,1 x 10 6 6,7 x 10 6 20 139 24 166 Bardzo trudno jest zmierzyć przewodność cieplną. Rozrzut może wynieść nawet ±15%. Forma do produkcji obudowy lampy ulicznej 2
WYTRZYMAŁOŚĆ NA ROZCIĄGANIE W TEMPERATURZE POKOJOWEJ Wartości wytrzymałości na rozciąganie są przybliżeniami. Testowane próbki zostały zahartowane w powietrzu o temperaturze od 1020 C (1870 F) oraz dwukrotnie odpuszczane do wskazanej twardości. Wszystkie próbki pobrano z pręta o średnicy 407 x 203 mm (16 x 8"). Twardość 50 HRC 45 HRC Wytrzymałość na rozciąganie, Rm MPa psi Granica plastyczności, Rp0,2 MPa psi UDARNOŚĆ 1780 1500 2,58 x 10 5 2,18 x 10 5 1290 1200 1,87 x 10 5 1,74 x 10 5 STAVAX SUPREME charakteryzuje się dużo większą udarnością / ciągliwością w porównaniu do innych rodzajów nierdzewnych stali narzędziowych typu W.1.2083/ASI 420. W celu uzyskania maksymalnej udarności i ciągliwości należy stosować niską temperaturę odpuszczania natomiast w celu osiągnięcia maksymalnej odporności na ścieranie stosujemy wysoką temperaturę odpuszczania. Poniższy wykres przedstawia udarność w temperaturze pokojowej zmierzoną dla próbek pobranych z środka kutego bloku. Test został przeprowadzony w kierunku poprzecznym. Oryginalny wymiar pręta: 508 x 306 mm (20 x 12 ). Wymiary próbki: 7 x 10 x 55 mm (0,27 x 0,40 x 2,2 ) Próbka gładka. Hartowanie w temperaturze 1020 C (1870 F) przez okres 30 minut. Chłodzone na powietrzu. Odpuszczone 2 x 2h. ODPORNOŚĆ NA KOROZJĘ Narzędzie wykonane ze stali STAVAX SUPREME charakteryzuje się bardzo dobrą odpornością na rdzewienie oraz większą odpornością na korozyjne działanie otoczenia w porównaniu do innych rodzajów nierdzewnych stali narzędziowych typu W.1.2083/ASI 420. Stal STAVAX SUPREME wykazuje najlepszą odporność na korozję przy odpuszczaniu w niskiej temperaturze i wypolerowaniu na połysk lustrzany. Na poniższym wykresie wartości potencjodynamicznej polaryzacji krzywych zostały wyznaczone w celu zademonstrowania różnicy w odporności na korozję pomiędzy stalą STAVAX SUPREME a W.1.2083/ASI 420 zmierzonej przy niskim i wysokim odpuszczaniu. Rozmiar próbki: 20 x 15 x 3 mm ( 0,8 x 0,6 x 0,1 ) Hartowane w temperaturze 1020 C (1870 F) przez okres 30 minut. Chłodzone na powietrzu. Odpuszczone 2 x 2h. Wpływ temperatury odpuszczania oraz rodzaju stali na odporność na korozję. Względna odporność na korozje Wpływ temperatury odpuszczania na udarność gładkiej próbki w temp. pokojowej Energia uderzenia, J Twardość HRC Temperatura odpuszczania 2 x 2h 3
Obróbka cieplna MIĘKKIE WYŻARZANIE Należy zabezpieczyć stal i nagrzać do 740 C (1365 F). Następnie schładzać w piecu o 15 C (30 F) na godzinę do 550 C (1020 F), a następnie na powietrzu. Twardość i austenit szczątkowy jako funkcja temperatury austenityzacji. Twardość HRC Austenit szczątkowy % 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. HARTOWANIE Temperatura podgrzewania: 600850 C (11101560 F). Zwykle minimalnie dwa stopnie podgrzewania. Temperatura austenityzacji: 10001025 C (18301880 F), zwykle 1020 C (1870 F). Dla bardzo dużych form rekomendowana temperatura 1000 C (1830 F). Temperatura Czas wygrzewania w Twardość przed C F minutach odpuszczaniem (HRC) 1020 1000 1870 1830 30 30 55±2 54±2 Czas wygrzewania = czas całkowitego nagrzania narzędzia w temperaturze hartowania. Należy zabezpieczyć narzędzie przed odwęgleniem i utlenieniem podczas hartowania. ŚRODKI HARTOWNICZE Próżnia, chłodzenie gazem z odpowiednim nadciśnieniem Ciepły olej, około 80 C (175 F) Kąpiel w złożu fluidalnym lub soli w temperaturze 250550 C (4801020 F) następnie chłodzone powietrzem. Szybkobieżny gaz / obieg powietrza W celu uzyskania optymalnych właściwości narzędzia, tempo chłodzenia powinno być szybkie, zachowując jednocześnie dopuszczalny poziom odkształceń. W przypadku nagrzewania w piecu próżniowym zalecane jest nadciśnienie min. 45 bar. Uwaga: Należy odpuszczać narzędzie natychmiast gdy tylko jego temperatura osiągnie 5070 C (120160 F). Temperatura austenityzacji. W przypadku hartowania dużych przekrojów materiału w gatunku W.1.2083/ASI 420, stosunkowo słaba hartowność daje niską twardość i niepożądaną strukturę w przekroju poprzecznym. W niektórych częściach formy odporność na korozję i wytrzymałość będą niższe. STAVAX SUPREME posiada dużo lepszą hartowność w porównaniu do gatunku W.1.2083/ASI 420. Pozwala to uzyskać wysoką twardość nawet w środku dużych przekrojów. Bardzo dobra hartowność ma decydujący wpływ na inne własności jak wytrzymałość i odporność na korozje. Twardość jako funkcja prędkości chłodzenia podczas hartowania Twardość Czas chłodzenia pomiędzy 800500 C (1470930 F) 4
ODPUSZCZANIE Należy dobrać temperaturę odpuszczania w zależności od wymaganej twardości w oparciu o poniższy wykres odpuszczania. Odpuszczać dwa razy stosując przy tym chłodzenie do temperatury pokojowej. Najniższa temperatura odpuszczania to 250 C (480 F). Czas utrzymywania w temperaturze to minimum 2 godziny. Wykres odpuszczania Twardość HRC Austenit szczątkowy % ZMIANY WYMIAROWE Zmiany wymiarowe podczas hartowania i odpuszczania wahają się w zależności od temperatur, rodzaju sprzętu oraz chłodziwa używanego podczas obróbki cieplnej. Wymiary i kształt narzędzia mają również wpływ na odkształcenia i zmiany wymiarowe. Dlatego też zalecane jest pozostawienie naddatku na zmiany wymiarowe w czasie obróbki. Użycie 0,15 % naddatku jako wytycznej dla stali STAVAX SUPREME powoduje że wyżarzanie odprężające jest zalecane pomiędzy zgrubną a częściową obróbką. Zmiany wymiarowe zostały zmierzone dla próbek z materiału STAVAX SUPREME o wymiarach 100 x 100 x 100 mm (3,9 x 3,9 x 3,9 ) poddane obróbce cieplnej według poniższych warunków: Austenityzacja: 1020 C (1870 F) przez okres 30 minut. Chłodzenie w piecu próżniowym z prędkością 1,1 C/s (1,8 F/s) pomiędzy 800 C (1470 F) a 500 C (930 F). Odpuszczanie: 2 x 2h. Temperatura odpuszczania Zmiany wymiarowe podczas hartowania i odpuszczania dla grubości, długości i szerokości. Zmiany wymiarowe % Uwaga : Odpuszczanie w temperaturze 250300 C (480570 F) pozwala na osiągnięcie najlepszego połączenia ciągliwości, twardości i odporności na korozję. Dla bardzo dużych form i skomplikowanych kształtów zalecane jest stosowanie wysokiej temperatury odpuszczania w celu zredukowania do minimum naprężeń szczątkowych. Temperatura odpuszczania 2 x 2h Forma do produkcji dużych kontenerów na lody 5
Obróbka Wartości podane poniżej to przybliżenia, które powinny zostać dopasowane do lokalnych warunków. Stan: Twardość dostawy około 250 HB TOCZENIE Parametry obróbki Szybkość Posuw (f) Głębokość cięcia (ap) mm Kategoria węglika WIERCENIE f.p.m. mm/obr. i.p.r. mm cal ISO Obróbka narzędziami z węglikiem spiekanym Skrawanie narz. ze stali szybkotnącej Zgrubna Precyzyjna Skrawanie precyzyjne 160210 210260 1823 525690 690850 5975 0,20,4 0,050,2 0,050,3 0,0080,016 0,0020,008 0,0020,01 24 0,52 0,53 0,080,16 0,020,08 0,020,1 P20P30 Pokryte węglikiem Wiertła kręte ze stali szybkotnącej P10 Pokryte węglikiem bądź cermetem Średnica wiertła Szybkość Posuw (f) mm cale f.p.m. mm/obr. i.p.r. 5 3/16 1416* 4652* 0,050,15 0,0020,006 510 3/163/8 1416* 4652* 0,150,20 0,0060,008 1015 3/85/8 1416* 4652* 0,200,25 0,0080,010 1520 5/83/4 1416* 4652* 0,250,30 0,0100,014 *) Dla pokrytych wierteł ze stali szybkotnącej vc ~2224 (7279 f.p.m.). Wiertła z węglika Parametry obróbki Szybkość f.p.m. Posuw (fz) mm/obr. i.p.r. Rodzaj wiertła Wymienne Stały węglik Nakładka z węglików spiekanych 1) 210230 689755 80100 262328 7080 230262 0,030,10 2) 0,100,25 2) 0,150,25 2) 0,0010,004 2) 0,0040,01 2) 0,0060,01 2) 1) Wiertło z wewnętrznymi kanalikami chłodzącymi. 2) Zależy od średnicy wiertła. FREZOWANIE Frezowanie czołowe oraz frezowanie czołowe nożem kwadratowym Parametry obróbki Obróbka narzędziami z węglika Zgrubna Szybkość f.p.m 160240 525787 Posuw (fz) mm/ząb 0,20,4 cal/ząb 0,0080,016 Głębokość mm 24 cięcia (ap) cale 0,080,16 Kategoria węglika ISO P20P40 Pokryte węglikiem Frezowanie walcowoczołowe Rodzaj frezu walcowoczołowego Parametry obróbki Stały węglik Wkładka z węglików Szybkość skrawania (vc) f.p.m. Posuw (fz) mm/ząb cal/ząb 120150 390500 160220 525722 Precyzyjna 240280 787919 0,10,2 0,0040,008 0,52 0,020,08 P10P20 Pokryte węglikiem bądź cermetem Narzędzia ze stali szybkotnącej 2530 1) 82100 1) 0,010,20 2) 0,0010,008 2) 0,060,20 2) 0,0020,008 2) 0,010,3 2) 0,00040,01 2) Kategoria obróbki ISO P20P30 1) Dla frezów walcowoczołowych ze stali szybkotnącej vc ~4550 (150165 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 Szlifowanie stali narzędziowej. Zalecane ściernice Rodzaj szlifowania Stal po miękkim Po hartowaniu wyżarzaniu Szlifowanie czołem A 46 HV A 46 HV ściernicy ściernica prosta Szlifowanie czołem A 36 GV A 36 GV ściernicy segmenty Szlifowanie wałków A 60 LV A 60 KV Szlifowanie otworów A 46 JV A 60 IV Szlifowanie profilowe A 100 LV A 120 KV 6
Spawanie Można uzyskać dobre wyniki spawania stali narzędziowych, jeśli zostaną zastosowane odpowiednie techniki. Należy zachować szczególne środki ostrożności podczas obróbki cieplnej, podczas obróbki cieplnej po hartowaniu, w czasie przygotowywania elementów spawanych etc. Najlepsze wyniki po polerowaniu oraz wytrawianiu uzyskuje się przez używanie elektrod o tym samym składzie chemicznym co forma. Sposób spawania Temperatura robocza Spoiwo Twardość po spawaniu Obróbka cieplna po spawaniu Stal po hartowaniu Stal po wyżarzaniu zmiękczającym TIG 200250 C 390480 F STAVAX TIGWELD 5456 HRC Odpuszczać w temperaturze o 1020 C (5070 F) poniżej pierwotnej temperatury odpuszczania. Nagrzać materiał do 700 C (1290 F) przez 5 godzin. Następnie na powietrzu. Dodatkowe 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 i zastosowań stali narzędziowych Uddeholm, wraz z publikacją Stal na formy. Trawienie Stal STAVAX SUPREME ma bardzo niską zawartość wtrąceń żużlowych, co czyni ją odpowiednią do wytrawiania. Specjalny proces wytrawiania może okazać się przydatny, w związku z dobrą odpornością na korozję stali STAVAX SUPREME znaną wszystkim czołowym firmom zajmującym się wytrawianiem. Dodatkowe informacje podano w broszurze Uddeholm pt. Wytrawianie stali narzędziowej. Polerowanie Stal STAVAX SUPREME wykazuje dobrą polerowalność w stanie po hartowaniu i odpuszczeniu. Należy zastosować nieco inną technikę niż w przypadku pozostałych stali na formy Uddeholm. Główną zasadą jest wolniejsze przechodzenie między fazami szlifowania precyzyjnego / polerowania oraz aby nie polerować nierównej powierzchni. Ważne jest też, aby zaprzestać polerowania natychmiast po usunięciu ostatniej nierówności powierzchni. Bardziej szczegółowe informacje dotyczące techniki polerowania podano w broszurze Polerowanie stali narzędziowej. 7