Stosowane s na narzdzia nie przekraczajce w czasie pracy temperatury wyszej ni 200 C. Narzdzia do pracy na zimno mona pogrupowa na narzdzia skrawajce, tnce stosowane do obróbki rónych tworzyw oraz narzdzia do obróbki plastycznej na zimno.
W przypadku narzdzi skrawajcych i tncych podstawow własnoci jest twardo i odporno na cieranie, a take wytrzymało na zginanie, cigliwo i skrawno. Narzdzia do obróbki plastycznej powinny natomiast wykazywa dobr udarno i odporno na odkształcenia plastyczne oraz odporno na cieranie. Dla narzdzi przeznaczonych na sprawdziany i przyrzdy pomiarowe eksponowana jest odporno na cieranie i stało wymiarów.
Skład chemiczny tych stali jest niejednolity. Zawieraj: Cr do 17%, W do 2%, V do 0,8% zwykle jednak ok. 0,25%. Niektóre maj zwikszon zawarto manganu, krzemu, niklu lub molibdenu.
Stale narzdziowe do pracy na zimno s najczciej stalami nadeutektoidalnymi lub klasy ledeburytycznej.
Wysokie własnoci uytkowe stali narzdziowych mona osign przez zastosowanie nowoczesnych metod metalurgicznych. Stal stopowa narzdziowa moe by wytopiona rónymi metodami. Wyróniamy: Proces konwencjonalny Argonowanie w kadzi Próniowa rafinacja argonem Elektroulowe przetapianie
[1] Zawarto tlenu i siarki w stali wytopionej rónymi metodami
Ilo wtrce niemetalicznych w stalach wytopionych rónymi metodami [1]
OBRÓBKA CIEPLNA STALI NARZDZIOWYCH STOPOWYCH DO PRACY NA ZIMNO Stale narzdziowe stopowe do pracy na zimno powinny charakteryzowa si przede wszystkim du twardoci i odpornoci na cieranie. Dlatego poddawane s hartowaniu i niskiemu odpuszczaniu. Temperatura austenityzowania tych stali zwiksza si wraz ze wzrostem stenia pierwiastków stopowych wglikotwórczych, z uwagi na konieczno rozpuszczania w roztworze stałym wystarczajcej iloci trwałych wglików stopowych, np. typu M23C6, M6C lub M4C3.
Poniewa cz wglików zwikszajcych odporno na cieranie powinna pozosta nie rozpuszczona, stale nadeutektoidalne hartuje si z temperatury 3060 C powyej Ac1, natomiast stale ledeburytyczne mona hartowa z temperatur powyej Acm. Zapewnia to nasycenie austenitu tych stali wglem i pierwiastkami stopowymi i zwizane z tym zwikszenie hartownoci stali, umoliwiajc hartowanie w oleju lub w powietrzu, co prowadzi do zmniejszenia napre cieplnych.
Grupa stali Znak stali C rednie stenie pierwiastków 1), % Mn Si Cr Mo V inne Temperatura, C Hartowania Odpuszczania Minimalna twardo po obróbce cieplnej, HRC 105V 1.05 0,25 0,2 0,15 720 61 Niskostopowe, wysokowglowe 102Cr6 70MnMoCr8 90MnCrV8 1,02 0,7 0,9 0,35 2,2 2 0,25 0,3 0,25 1,5 1,1 0,4 1,2 0,13 840 835 790 50 58 60 95MnWCr5 0,95 1,2 0,25 0,5 0,13 W: 0,6 800 60 Wysokostopowe X100CrMoV5 1 0,6 0,25 5,2 1,05 0,25 970 60 Wysokostopowe, ledeburytyczne X153CrMoV12 X210Cr12 X210CrW12 1,53 2,05 2,15 0,4 0,4 0,45 0,35 0,35 0,25 12 12 12 0,85 0,85 W: 0,7 1020 970 970 61 62 62 35CrMo7 0,35 0,8 0,5 1,8 0,45 3) 40CrMnNiMo864 0,4 1,5 0,3 2 0,2 Ni: 1,1 3) redniowglowe 45NiCrMo16 0,45 0,35 0,25 1,4 0,25 Ni: 4,1 850 52 50WCrV8 0,5 0,3 0,85 1,1 0,15 W: 2 920 56 60WCrV8 0,6 0,3 0,85 1,1 0,15 W: 2 910 58 redniowglowe, wysokostopowe X40Cr14 X38CrMo16 0,39 0,39 0,8 1,2 0,8 0,8 13,5 16,5 1,05 Ni 1 1010 52 3) Do nawglania 21MnCr5 0,21 1,25 0,25 1,2 60 4) 1)P 0,03, S 0,03. 2)Stale redniowglowe i wysokostopowe odpuszcza si take w temperaturze wyszej. 3)Zwykle o twardoci ok. 300 HB po hartowaniu i odpuszczaniu. 4)Twardopo nawglaniu, hartowaniu i niskim odpuszczaniu.
W wyniku hartowania stali narzdziowych stopowych do pracy na zimno otrzymuje si struktur martenzytu listwowego z austenitem szcztkowym i wglikami nie rozpuszczonymi podczas austenityzowania, równomiernie rozmieszczonymi w osnowie. Odpuszczanie tych stali przeprowadza si najczciej w zakresie 150260 C. Temperatury odpuszczania ok. 150220 C stosuje si dla stali niskostopowych, natomiast w temperaturze nieco wyszej dla stali zawierajcych pierwiastki stopowe opóniajce rozpad martenzytu i zwizane z tym zmniejszenie twardoci.
Wpływ temperatury odpuszczania na twardo wybranych stali narzdziowych stopowych do pracy na zimno [2]
W przypadku, gdy narzdzia naraone s na działanie obcie dynamicznych, od których wymagana jest wiksza cigliwo, stosuje si odpuszczanie w zakresie 250450 C. Taka obróbka cieplna powoduje jednak zmniejszenie twardoci stali. Szczególn grup stali narzdziowych do pracy na zimno stanowi stale redniowglowe które po zahartowaniu odpuszcza si w zakresie do 400 C.
Obróbka cieplna stali narzdziowych do pracy na zimno powinna by przeprowadzana w warunkach uwzgldniajcych zabezpieczenie ich powierzchni przed utlenianiem i odwglaniem, szczególnie przy koniecznoci długotrwałego wygrzewania lub stosowania wysokich temperatur austenityzowania. Z tego wzgldu due narzdzia s obrabiane cieplnie w piecach z atmosferami ochronnymi, a małe w kpielach solnych.
W wyniku stosowania nieodpowiednich warunków obróbki cieplnej w strukturze stali narzdziowych moe powsta szereg wad. Wady te obniaj własnoci uytkowe narzdzi lub stanowi o ich nieprzydatnoci. W tabeli zestawiono waniejsze wady powstałe podczas obróbki cieplnej stali stopowej narzdziowej do pracy na zimno.
Rodzaj i cechy wady Przegrzanie, gruboziarnisty, krystaliczny przełom, obnione własnoci mechaniczne Przepalanie, błyszczcy, gruboziarnisty przełom, wzrost kruchoci, tlenki na granicach ziarn byłego austenitu Odwglanie Wery. Ubytki materiału na powierzchni przedmiotu punktowe lub pasmowe Odkształcenie i paczenie si przedmiotów Przyczyny powstania wady Zbyt wysoka temperatura lub czas austenityzowania przy hartowaniu Długie grzanie w temperaturze powyej Ac 3 w atmosferze utleniajcej Grzanie przedmiotu w atmosferze odwglajcej lub w kpieli solnej. Niecałkowite usunicie warstwy odwglonej po poprzednich operacjach Obecnodwutlenku siarki w atmosferze pieca lub siarczanów w kpieli solnej. Pozostawienie resztek soli na powierzchni przed odpuszczaniem w atmosferze utleniajcej Oddziaływanie napre własnych powstajcych w wyniku przemian fazowych i nierównomiernego grzania Sposoby usuwania wady i jej zapobiegania Normalizowanie lub wyarzanie zmikczajce i powtórne zahartowanie we właciwych warunkach Wada powodujca zabrakowanie przedmiotu. Stosowanie właciwych warunków austenityzowania Skórowanie powierzchni odkuwek, a w przypadku mniejszych wyrobów odwglanie w piecach z atmosfer regulowan Wada do naprawienia przy dostatecznych naddatkach na obróbk wykaczajc. Stosowanie właciwych składów kpieli i temperatur austenityzowania i odpowiednich odległoci od elektrod Wada trudna do naprawienia. Rozpatrywana jest oddzielnie. Zapobieganie przez stosowanie niszych temperatur hartowania i szybkoci chłodzenia. Hartowanie w prasach lub przyrzdach. Chłodzenie stopniowe lub izotermiczne
PRZYKŁDY ZASTOSOWA STALI STOPOWYCH NARZDZIOWYCH DO PRACY NA ZIMNO
FREZY TRZPIENIOWE I WIERTŁA
NARZDZIA DO OBRÓBKI DREWNA
MATRYCA DO PRASOWANIA PROSZKU
PŁYTKI WZORCOWE DŁUGOCI