UDDEHOLM VIDAR 1 ESR
This information is based on our present state of knowledge and is intended to provide general notes on our products and their uses. It should not therefore be construed as a warranty of specific properties of the products described or a warranty for fitness for a particular purpose. Classified according to EU Directive 1999/45/EC For further information see our Material Safety Data Sheets. Edition 1, 10.2009 The latest revised edition of this brochure is the English version, which is always published on our web site www.uddeholm.com SS-EN ISO 9001 SS-EN ISO 14001
VIDAR 1ESR Ogólne dane VIDAR 1ESR jest chromowo-molibdenowowanadową stopową stalą narzędziową do pracy na gorąco cechującą się: Wyjątkową odpornością na wstrząsy cieplne i wytrzymałością na zmęczenie cieplne Dobrą wytrzymałością na wysokie temperatury Doskonałą plastycznością i ciągliwością we wszystkich kierunkach Jednorodną i bardzo dobrą podatnością do obróbki Doskonałymi właściwościami hartowania skrośnego Wysoką stabilnością wymiarową podczas hartowania Skład chemiczny % Standardowa specyfikacja Stan dostawy Kod kolorystyczny C Si Mn Cr Mo V 0,38 1,0 0.4 5.0 1.3 0.4 AISI H11, B H11, W.-Nr 1.2343, AFNOR Z38 CDV 5, UNI X37 CrMoV 51 KU, UNE X37 CrMoV 5 Zmiękczona do około 180 HB Pomarańczowy/czerwony NARZĘDZIA DO ZGRZEWANIA MATRYCOWEGO Materiał Temp. HRC austenityzacji (w przybliżeniu) Stopy glinu, magnezu 1000 C (1832 F) 44-52 Stopy miedzi 1000 C (1832 F) 44-52 Stal 1000 C (1832 F) 40-50 INNE ZASTOSOWANIA Zastosowanie Temp. austenityzacji HRC Wykrawanie na zimno, nożyce złomowe 1000 C (1832 F) Odpuszczanie 250 C (482 F) 52-54 Pierścienie skurczowe (np. do matryc z węglika spiekanego) Części odporne na zużycie 1000 C (1832 F) Odpuszczanie 575-600 C (1067-1112 F) 1000 C (1832 F) Odpuszczanie 575 C (1067 F) + Azotowanie 45-50 Rdzeń 50-52, Powierzchnia ~1000HV 0,2 LEPSZE WŁAŚCIWOŚCI NARZĘDZI Nazwa SUPREME wskazuje, że dzięki specjalnej technologii produkcji oraz ścisłej kontroli procesu produkcji, stal osiąga wysoki stopień czystości i bardzo dobrą strukturę. Co więcej VIDAR 1ESR wykazuje znacznie lepsze właściwości izotropowe w porównaniu do tradycyjnie produkowanych gatunków X38 CrMoV 51 (W.-Nr 1.2343). Jest to szczególnie ważne w przypadku narzędzi poddanych dużym naprężeniom mechanicznym oraz naprężeniom w wyniku zmęczenia cieplnego, są to np. matryce do odlewania pod ciśnieniem, narzędzia kuźnicze oraz oprzyrządowanie do wyciskania. W praktyce oznacza to, iż narzędzia mogą być używane przy nieco wyższych twardościach roboczych (2 HRC) bez utraty ciągliwości. Podwyższona twardość robocza ogranicza powstawanie pęknięć cieplnych, stąd należy oczekiwać lepszej charakterystyki pracy narzędzi. Zastosowania NARZĘDZIA DO ODLEWANIA CIŚNIENIOWEGO Część Stopy cyny, ołowiu i cynku HRC Stopy glinu, magnezu, HRC Matryce 46-50 42-48 Nieruchome rdzenie 48-52 46-50 wkładek Elementy wlewu (ORVAR) (ORVAR) Dysze (ORVAR) (ORVAR) Kołki wyrzutnika (ORVAR) (ORVAR) (azotowane) Suwaki, tuleje prasujące (ORVAR) (ORVAR) (zwykle azotowane) Temperatura austenityzacji 990 C (1814 F) 1000 C (1832 F) 3
VIDAR 1 ESR Właściwości Wszystkie próbki pobrano ze środka pręta o wymiarach 500 x 110 mm (19,7" x 4,3"). O ile nie wskazano inaczej, wszystkie próbki były hartowane w temperaturze 1000 C (1832 F), chłodzone powietrzem i odpuszczane przez 2+2h w temperaturze 610 C (1130 F). Twardość wynosiła 45 ± 1 HRC. Zmiany twardości w czasie pod wpływem wysokich temperatur Temperatura 20 C (68 F) Gęstość kg/m 3 7800 lbs/in 3 0,281 Współczynnik sprężystości Mpa 210 000 psi 30,5x10 6 2 Współczynnik rozszerzalności cieplnej C od 20 C F od 68 F Przewodność cieplna W/m C Btu in (ft 2 h F) - - 25 176 400 C (750 F) 7700 0,277 180 000 26,1x10 6 1 600 C (1110 F) 7600 0,274 140 000 20,3x10 6 1 12,6x10-6 13,2x10-6 7,0x10-6 7,3x10-6 29 204 30 211 Zmiany odporności na uderzenia pod wpływem temperatury WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE Przybliżona wytrzymałość na rozciąganie w temperaturze pokojowej. Twardość 44 HRC Wytrzymałość na rozciąganie, Rm 1410 MPa, 144 kp/mm 2 Granica plastyczności, Rp0,2 1170 MPa, 119 kp/mm 2 Wydłużenie, A 5 12% Zmniejszenie powierzchni, Z 50% Przybliżona wytrzymałość w wysokich temperaturach 4
VIDAR 1ESR Obróbka cieplna - ogólne zalecenia MIĘKKIE WYŻARZANIE Zabezpieczyć stal i nagrzać do 850 C (1562 F). Następnie schładzać w piecu o 10 C (20 F) na godzinę do 650 C (1202 F), a następnie na powietrzu. ODPRĘŻANIE Po obróbce zgrubnej, narzędzie powinno zostać nagrzane do 650 C (1202 F), przy czasie utrzymywania 2 godziny. Schładzać powoli do 500 C (932 F), a następnie na powietrzu. HARTOWANIE ŚRODKI HARTOWNICZE Szybkobieżny gaz / obieg powietrza Próżnia (gaz szybkobieżny przy dostatecznie wysokim ciśnieniu). Kąpiel hartowania stopniowego (sól lub złoże fluidalne) w temperaturze 500-550 C (932-1022 F). Kąpiel hartowania stopniowego (sól lub złoże fluidalne) w temperaturze 180-220 C (356-428 F). Ciepły olej. Uwaga 1: Należy odpuszczać narzędzie gdy tylko jego temperatura osiągnie 50-70 C (122-158 F). Uwaga 2: W celu uzyskania optymalnych właściwości narzędzia, tempo chłodzenia powinno być szybkie, ale takie, które nie spowoduje nadmiernych odkształceń czy pęknięć. Temperatura podgrzewania: 600-850 C (1112-1562 F), zwykle dwa etapy podgrzewania. Temperatura austenityzacji: 990-1010 C (1814-1850 F), zwykle 990-1000 C (1814-1832 F). Czas wygrzewania: 30-45 minut. Czas wygrzewania = czas całkowitego nagrzania narzędzia w temperaturze austenityzacji. Zabezpieczyć narzędzie przed odwęgleniem i utlenieniem podczas hartowania. Wykres CCT Temperatura austenityzacji 1000 C (1832 F). Czas przetrzymywania 30 minut. Krzywa chłodzenia nr Twardość HV 10 T 800-500 (s) 1 715 2 2 715 13 3 695 125 4 654 374 5 642 623 6 642 1248 7 559 5200 8 459 10400 5
VIDAR 1 ESR Twardość, wielkość ziarna i austenit szczątkowy jako funkcje temperatury austenityzacji. Próbki poprzeczne do testów Charpy ego. Nie zaleca się odpuszczania w zakresie temperatur 425-550 C (797-1022 F) w związku z pogorszeniem parametrów ciągliwości. 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 180 C (356 F). Czas utrzymywania w temperaturze to minimum 2 godziny. Aby uniknąć "kruchości odpuszczania", nie odpuszczać w zakresie temperatur 425-550 C (797-1022 F). Wykres odpuszczania Chłodzenie powietrzem próbek 15 x 15 x 40 mm (0,6" x 0,6" x 1,6"). Orientacyjna odporność na uderzenia przy różnych temperaturach odpuszczania. ZMIANY WYMIAROWE PODCZAS HARTOWANIA I ODPUSZCZANIA Podczas hartowania i odpuszczania matryca podlega naprężeniom cieplnym oraz wynikającym z przemian w materiale. Powoduje to zwykle zmiany wymiarowe oraz odkształcenia. Dlatego też zalecane jest pozostawienie 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 VIDAR 1ESR zalecane jest pozostawienie naddatku wynoszącego 0,2% na długości, szerokości i grubości. AZOTOWANIE I WĘGLOAZOTOWANIE 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 to wzrasta wraz z grubością warstwy. Przed azotowaniem, narzędzie powinno zostać zahartowane i odpuszczone w temperaturze przynajmniej o 50 C (120 F) wyższej od temperatury azotowania. W wyniku azotowania w amoniaku w temperaturze 510 C (950 F) czy azotowania plazmowego w mieszance 75% wodoru / 25% azotu w temperaturze 480 C (896 F) uzyskana twardość powierzchniowa wynosi 1100 HV 0,2. W zasadzie azotowanie plazmowe jest metodą preferowaną, ponieważ pozwala na lepszą kontrolę potencjału azotu, a szczególnie procesu tworzenia się tak zwanej białej warstwy, która nie jest zalecana do pracy na gorąco i dzięki temu można jej uniknąć. Jednakże, dobrze wykonane azotowanie gazowe może również dać bardzo dobre wyniki. 6
VIDAR 1ESR VIDAR 1ESR może być również poddane węgloazotowaniu w kąpielach gazowych lub solnych. Twardość powierzchniowa po węgloazotowaniu wynosi 900-1000 HV 0,2. GŁĘBOKOŚĆ AZOTOWANIA Proces Czas Głębokość mm cale Azotowanie gazowe w temp. 510 C (950 F) 10 h 30 h 0,12 0,20 0,0047 0,0079 Azotowanie plazmowe w temp. 480 C (895 F) 10 h 30 h 0,14 0,19 0,0055 0,0075 Węgloazotowanie - w gazie w temp. 580 C (1075 F) - w kąpieli solnej w temp. 580 C (1075 F) 2,5 h 1 h 0,12 0,07 0,0047 0,0028 * Głebokość powierzchniowej warstwy utwardzonej = głębokość na jakiej twardość przekracza twardość podstawową o 50 HV 0,2. Azotowanie do głębokości powierzchniowej warstwy utwardzonej > 0,3 mm (> 0,012 cala) nie jest zalecane dla zastosowań do pracy na gorąco. VIDAR 1ESR może być azotowana w stanie po wyżarzaniu zmiękczającym. Wtedy jednak twardość i głębokość powierzchniowej warstwy utwardzonej będą nieco zredukowane. Obróbka Wartości podane poniżej to przybliżenia, które powinny zostać dopasowane do lokalnych warunków. WIERCENIE Wiertła kręte ze stali szybkotnącej Średnica wiertła Szybkość skrawania (v c ) Posuw (f) mm cale m/min f.p.m. mm/obr. i.p.r. -5-3/16 17* 56* 0,08-0,20 0,003-0,008 5-10 3/16-3/8 17* 56* 0,20-0,30 0,008-0,012 10-15 3/8-5/8 17* 56* 0,30-0,35 0,012-0,014 15-20 5/8-3/4 17* 56* 0,35-0,40 0,014-0,016 *) Dla pokrytych wierteł ze stali szybkotnącej v c ~24 m/min (80 f.p.m.). Parametry obróbki Szybkość skrawania (v c ) m/min f.p.m. Posuw (f z ) mm/obr. i.p.r. Wiertła z węglika Rodzaj wiertła Wymienne Stały węglik Nakładka z węglików spiekanych 1) 180-200 600-735 80 265 60 200 0,03-0,10 2) 0,001-0,004 2) 0,10-0,25 2) 0,004-0,01 2) 0,15-0,25 2) 0,006-0,01 2) 1) Wiertło z wewnętrznymi kanalikami chłodzącymi i nakładką z węglików spiekanych. 2) Zależy od średnicy wiertła. Parametry obróbki Szybkość skrawania (v c ) Posuw (f) Głębokość cięcia (a p ) mm Kategoria węglika m/min f.p.m. mm/obr. i.p.r. mm cal ISO TOCZENIE Obróbka narzędziami z węglikiem spiekanym Skrawanie narz. ze stali szybkotnące j Zgrubna Precyzyjna Skrawanie precyzyjne 150-200 200-250 30 500-665 665-835 100 0,3-0,6-0,3-0,3 0,01-0,024-0,01-0,01 2-6 -2-2 0,08-0,24-0,08-0,08 P20-P30 Pokryte węglikiem FREZOWANIE P10 Pokryte węglikiem bądź cermetem Frezowanie czołowe oraz frezowanie czołowe nożem kwadratowym Parametry obróbki Szybkość skrawania (v c ) Posuw (f z ) Głębokość cięcia (a p ) Kategoria węglika m/min f.p.m mm/ząb cal/ząb mm cale ISO Obróbka narzędziami z węglika Narzędzia ze stali szybkotnące j Zgrubna Precyzyjna Frezowanie precyzyjne 160-210 535-700 0,2-0,4 0,008-0,016 2-5 0,08-0,2 P20-P40 Pokryte węglikiem 210-280 700-930 0,1-0,2 0,004-0,008-2 -0,08 P10-P20 Pokryte węglikiem bądź cermetem Frezowanie walcowo-czołowe Rodzaj frezu walcowo-czołowego Parametry obróbki Stały węglik Wkładka z węglików Szybkość skrawania (v c ) m/min f.p.m. Posuw (f z ) mm/ząb cal/ząb 70 235 130-180 435-600 - 35 115 0,1 0,004-2 -0,08 - Narzędzia ze stali szybkotnącej 35 1) 115 1) 0,03-0,20 2) 0,08-0,20 2) 0,05-0,35 2) 0,001-0,008 2) 0,003-0,008 2) 0,002-0,014 2) Kategoria obróbki ISO K10, P40 P20-P30-1) Dla frezów walcowo-czołowych ze stali szybkotnącej v c ~45 m/min (150 f.p.m.). 2) W zależności od głębokości promieniowej otworu oraz średnicy. 7
VIDAR 1 ESR 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 GV ściernicy - ściernica prosta 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 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 temperatury odpuszczania zastosowanej wcześniej. 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 robocza 325-375 C 620-710 F 325-375 C 620-710 F Spoiwo QRO 90 QRO 90 WELD TIG-WELD Twardość po spawaniu 48-51 HRC 48-51 HRC Obróbka cieplna po spawaniu Stal po hartowaniu Odpuszczać w temperaturze o 10-20 C (20-40 F) niższej od pierwotnej temperatury odpuszczania Stal po wyżarzaniu zmiękczającym Zmiękczyć materiał w temperaturze 850 C (1560 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. Matryca do odlewania ciśnieniowego wykonana ze stali VIDAR 1ESR. 8
VIDAR 1ESR Chromowanie twarde Po chromowaniu, elementy powinny być odpuszczane w temperaturze 180 C (360 F) przez 4 godziny, aby uniknąć ryzyka wystąpienia kruchości wodorowej. Wytrawianie Stal VIDAR 1ESR wyjątkowo dobrze nadaje się do teksturowania za pomocą trawienia. Duża jednorodność tej stali oraz niska zawartość siarki zapewniają dokładne i stabilne odtwarzanie wzorów. Polerowalność VIDAR 1ESR wykazuje dobrą polerowalność w przypadku materiału hartowanego i odpuszczonego. Polerowanie po szlifowaniu może być prowadzone za pomocą tlenku glinu lub pasty diamentowej. Typowa procedura: 1. Szlifowanie wstępne do wielkości ziarna 180-320 przy użyciu ściernicy bądź kamienia. 2. Szlifowanie drobnoziarniste papierem ściernym lub proszkiem do wielkości ziarna 400-800. 3. Polerowanie pastą diamentową klasy 15 (wielkość ziarna 15 µm) przy użyciu narzędzia do polerowania z miękkiego drewna lub włókna. 4. Polerowanie pastą diamentową klasy 3 (wielkość ziarna 3 µm) przy użyciu narzędzia do polerowania z miękkiego drewna lub włókna. 5. Kiedy stawiane są wysokie wymagania odnośnie wykończenia powierzchni, można użyć pasty diamentowej klasy 1 (wielkość ziarna 15 µm) do końcowego polerowania przy wykorzystaniu narzędzia do polerowania z włókna. Szczegółowe informacje Prosimy o kontakt z lokalnym biurem Uddeholm w celu uzyskania dodatkowych informacji dotyczących wyboru, obróbki cieplnej, zastosowań i dostępności stali narzędziowych Uddeholm. 9
UDDEHOLM VIDAR 1 ESR CCT GRAPH Austenitizing temperature 1000 C (1832 F). Holding time 30 minutes. F 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 1100 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 M s M f Carbides Martensite Pearlite Bainite 1 2 3 4 5 6 7 8 Austenitizing temperature 1000 C (1832 F) Holding time 30 min. 1 10 100 1 000 10 000 100 000 Seconds A c 3 = 915 C (1680 F) A c1 = 850 C (1562 F) Cooling Hardcurve ness T 800 500 No. HV 10 (sec) 1 715 2 2 715 13 3 695 125 4 654 374 5 642 623 6 642 1248 7 559 5200 8 459 10400 1 10 100 1 000 Minutes 1 10 100 Hour 0.2 1.5 10 90 600 0.0079 0.059 0.394 3.54 23.6 Air cooling of bars, Ø mm inch HARDNESS, GRAIN SIZE AND RETAINED AUSTENITE AS A FUNCTION OF AUSTENITIZING TEMPERATURE Grain size ASTM Hardness, HRC 10 60 Hardness 58 8 6 4 2 56 54 52 50 48 46 44 42 Grain size Retained austenite Retained austenite % 980 990 1000 1010 1020 C 1796 1814 1832 1850 1868 F Austenitizing temperature 8 6 4 2 Tempering Choose the tempering temperature according to the hardness required by reference to the tempering graph below. Temper twice with intermediate cooling to room temperature. Lowest tempering temperature 180 C (356 F). Holding time at temperature minimum 2 hours. Tempering in the range of 425 550 C (797 1022 F) for the intended final hardness will result in a lower toughness. TEMPERING GRAPH Air cooling of specimen 15 x 15 x 40 mm (0.6" x 0.6" x 1.6") Hardness, HRC Retained austenite % 70 65 60 Austenitizing temperature 1000 C (1832 F) 55 50 45 40 Retained austenite 8 6 35 200 300 400 500 600 C 392 572 752 932 1112 F Tempering temperature (2 + 2h) 4 4
Network of excellence UDDEHOLM is present on every continent. This ensures you high-quality Swedish tool steel and local support wherever you are. ASSAB is our wholly-owned 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