UDDEHOLM SLEIPNER
Ogólne dane SLEIPNER jest chromowomolibdenowowanadową stopową stalą narzędziową charakteryzującą się: dobrą odpornością na zużycie dobrą odpornością na wykruszanie dobrą wytrzymałością na ściskanie wysoką twardością (>60 HRC) po odpuszczaniu w wysokich temperaturach dobrymi właściwościami hartowania skrośnego dobrą stabilnością wymiarową podczas hartowania dobrą odpornością na odpuszczanie dobrymi właściwościami po obróbce elektroiskrowej drutem dobrą obrabialnością i szlifowalnością dobrymi właściwościami po obróbce powierzchniowej Skład chemiczny % C 0,9 Si 0,9 Mn 0,5 Cr 7,8 Standardowa Brak specyfikacja Stan dostawy Zmiękczona do około 235 HB Kod kolorystyczny Niebieski/brązowy Zastosowania Mo 2,5 SLEIPNER jest uniwersalną stalą narzędziową do pracy na zimno. Charakteryzuje się odpornością zużycia ściernego i mieszanego oraz dobrą odpornością na wykruszanie. Ponadto, uzyskuje wysoką twardość (>60 HRC) po odpuszczania w wysokiej temperaturze. Oznacza to, że obróbka powierzchniowa, np. azotowanie lub osadzanie fizyczne fazy gazowej (PVD) może odbywać się na podłożu o dużej wytrzymałości. Oznacza to też, że stosując obróbkę elektroiskrową, można wycinać elementy o skomplikowanym kształcie i twardości >60 HRC w blokach o stosunkowo grubych przekrojach, przy mniejszym ryzyku pękania. Uddeholm SLEIPNER zalecana jest do zastosowań, gdzie występują długie serie produkcyjne, gdzie wymagana jest odporność na zużycie mieszane lub ścierne, oraz dobra odporność na wykruszanie. Przykłady: Wykrawanie i wykrawanie precyzyjne Ścinanie Formowanie Wybijanie Kucie na zimno Wyciskanie na zimno Walcowanie gwintów Tłoczenie i głębokie tłoczenie Prasowanie proszków V 0,5 Właściwości WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE Stal zahartowana i odpuszczona do 62 HRC. Dane w temperaturze pokojowej i podwyższonej. Temperatura 20 C (68 F) Gęstość kg/m 3 7730 lbs/in 3 0,279 Współczynnik sprężystości MPa 205 000 ksi 297 000 Współczynnik rozszerzalności cieplnej po odpuszczaniu w niskiej temperaturze (60 HRC) C od 20 C F od 68 F po odpuszczaniu w wysokiej temperaturze 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 460 0,11 200 C (390 F) 7680 0,277 190 000 276 000 12,7x10 6 7,1x10 6 11,6x10 6 6,4x10 6 20 140 WYTRZYMAŁOŚĆ NA ŚCISKANIE Poniższe wartości powinny być traktowane jako przybliżone. 400 C (750 F) 7620 0,275 180 000 261 000 12,4x10 6 6,9x10 6 25 170 Twardość Granica plastyczności przy ściskaniu Rc0,2 HRC MPa ksi 50 1 700 250 55 2 050 300 60 2 350 340 62 2 500 360 64 2 650 380 ODPORNOŚĆ NA WYKRUSZANIE Względna odporność na wykruszanie dla stali SVERKER 21, SLEIPNER oraz RIGOR przy tym samym poziomie twardości. Względna odporność na wykruszanie 2
ODPORNOŚĆ NA ZUŻYCIE ŚCIERNE Względna odporność na zużycie ścierne dla stali SVERKER 21, SLEIPNER oraz RIGOR przy tej samej wartości twardości (niska wartość oznacza lepszą odporność na zużycie). Współczynnik względnego zużycia ściernego ŚRODKI HARTOWNICZE Wymuszony obieg gazu / powietrza Próżnia (gaz szybkobieżny o odpowiednim nadciśnieniu) Kąpiel hartowania stopniowego lub w złożu fluidalnym w temperaturze 500550 C Kąpiel hartowania stopniowego lub w złożu fluidalnym w temperaturze 200350 Olej (tylko dla bardzo prostych kształtów) Uwaga: Należy odpuszczać narzędzie natychmiast, gdy tylko jego temperatura osiągnie 5070. Twardość, austenit szczątkowy i wielkość ziarna jako funkcje temperatury austenityzacji. Obróbka cieplna WYŻARZANIE ZMIĘKCZAJĄCE Należy zabezpieczyć stal i nagrzać do 850 C. Następnie schładzać w piecu o 10 C na godzinę do 650 C, a następnie na powietrzu. ODPRĘŻANIE Po obróbce zgrubnej, narzędzie powinno zostać nagrzane do 650 C, przy czasie utrzymywania 2 godziny. Schładzać powoli do 500 C, a następnie na powietrzu. Temperatura austenityzacji (30minut) HARTOWANIE Temperatura podgrzewania: 650750 C. Temperatura austenityzacji: 9501080 C, ale zwykle 10301050 C. Czas utrzymywania: 30 min. Podczas hartowania należy zabezpieczyć element przed odwęgleniem i utlenieniem. 3
ODPUSZCZANIE Należy dobrać temperaturę odpuszczania w zależności od wymaganej twardości w oparciu o poniższy wykres odpuszczania. Odpuszczać co najmniej dwa razy stosując przy tym chłodzenie do temperatury pokojowej. Najniższa temperatura odpuszczania to 180 C. Czas utrzymywania w temperaturze to minimum 2 godziny. Temperatura odpuszczania (2h+2h) Wykres CCT Temperatura austenityzacji 1030 C (1890 F). Czas utrzymywania 30 min. 4
Wykres TTT Temperatura austenityzacji 1030 C (1890 F). Czas utrzymywania 30 min. ZMIANY WYMIAROWE Zmiany wymiarowe zmierzono po austenityzacji i odpuszczaniu. Austenityzacja: 1030 C/30 min, chłodzenie w piecu próżniowym w temperaturze 0,75 C/s pomiędzy 800 C a 500 C. Odpuszczanie: 2 x 2 h w różnych temperaturach Wymiary próbki: 100 x 100 x 100 mm Zmiany wymiarowe jako funkcja temperatury odpuszczania. WYMRAŻANIE Elementy, dla których wymagana jest maksymalna stabilność wymiarowa powinny być wymrażane. Wymrażanie redukuje zawartość austenitu szczątkowego i zmienia twardość w sposób przedstawiony na wykresie poniżej: Austenityzacja: 1030 C/30 min Odpuszczanie: 2 x 2 h w różnych temperaturach Twardość i austenit szczątkowy jako funkcja temperatury odpuszczania i wymrażania. Temperatura odpuszczania 5
Obróbka powierzchniowa Niektóre stale narzędziowe do pracy na zimno są poddawane obróbce powierzchniowej, celem zmniejszenia tarcia i zwiększenia odporności na zużycie. Najczęściej stosowanymi rodzajami obróbki jest azotowanie oraz pokrywanie powierzchni narzędzia warstwami odpornymi na zużycie poprzez osadzanie fizyczne z fazy gazowej (PVD) lub chemiczne z fazy gazowej (CVD). Dzięki wysokiej twardości i dobrej odporności na wykruszanie oraz ze względu na dobrą stabilność wymiarową stal SLEIPNER stanowi odpowiednie podłoże do pokrywania różnymi warstwami powierzchniowymi. AZOTOWANIE I WĘGLOAZOTOWANIE W wyniku azotowania i węgloazotowania powstaje twarda warstwa powierzchniowa, która jest bardzo odporna na zużycie i zatarcia. Twardość powierzchniowa po azotowaniu wynosi około 1100 HV 0,2 kg. Grubość warstwy powinna zostać dobrana pod dane zastosowanie. OSADZANIE FIZYCZNE FAZY GAZOWEJ (PVD) Osadzanie fizyczne z fazy gazowej (PVD) to metoda nakładania warstwy odpornej na zużycie w przedziale temperatur 200500 C (390930 F). OSADZANIE CHEMICZNE FAZY GAZOWEJ (CVD) Osadzanie chemiczne z fazy gazowej (CVD) stosowane jest do pokrywania warstwami odpornymi na zużycie w temperaturze około 1000 C (1830 F). Zaleca się, aby narzędzia były oddzielnie hartowane i odpuszczane w piecu próżniowym po obróbce powierzchniowej. Zalecenia odnośnie obróbki Dane obróbki podane poniżej to przybliżenia, które powinny zostać dopasowane do lokalnych warunków. Dodatkowe informacje znajdują się w publikacji Uddeholm Zalecenia odnośnie obróbki. Warunek: Stal po wyżarzaniu zmiękczającym do około 235 HB. TOCZENIE Parametry obróbki Szybkość skrawania (v c) Posuw (f z) Głębokość skrawania (a p) mm Kategoria węglika m/min f.p.m. mm/obr. i.p.r. mm cale ISO US Obróbka narzędziami z węglikiem spiekanym Skrawanie narz. ze stali szybkotnące j Zgrubna Precyzyjna Skrawanie precyzyjne 100150 150200 1722 328492 492656 5672 0,20,4 0,080,16 24 0,080,16 K20, P20 C2C6 Pokryte węglikiem 0,52 0,020,08 0,52 0,020,08 K10, P15 C3, C7 Pokryte węglikiem WIERCENIE Wiertła kręte ze stali szybkotnącej 0,53 0,020,12 0,53 0,020,12 Średnica wiertła Szybkość skrawania (v c) Posuw (f) mm cale m/min f.p.m. mm/obr. i.p.r. 5 3/16 15* 49* 0,050,10 0,0020,004 510 3/163/8 15* 49* 0,100,20 0,0040,008 1015 3/85/8 15* 49* 0,200,25 0,0080,010 1520 5/83/4 15* 49* 0,250,30 0,0100,012 * Dla wierteł z powlekanej stali szybkotnącej v c ~25 m/min (82 f.p.m./min). 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) 140160 460525 80100 262328 4555 148180 0,050,15 2) 0,0020,006 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. 6
FREZOWANIE Frezowanie czołowe oraz frezowanie czołowe nożem kwadratowym Parametry obróbki Szybkość skrawania (v c) Posuw (f z) Głębokość skrawania (a p) Kategoria węglika m/min f.p.m mm/ząb cal/ząb mm cale ISO US Obróbka narzędziami z węglika Zgrubna 140180 460590 0,20,4 0,0080,016 25 0,080,2 K20, P20 C2, C6 Pokryte węglikiem Frezowanie walcowoczołowe Parametry obróbki Szybkość skrawania (v c) m/min f.p.m. Posuw (f z) mm/ząb cal/ząb Precyzyjna 180220 590722 0,10,2 0,0040,008 2 0,08 K10, P15 C3C7 Pokryte węglikiem Rodzaj frezu walcowoczołowego Stały węglik Wkładka z Narzędzia ze węglików stali szybkotnącej 80120 262394 0,0060,20 2) 0,0002 0,008 2) 100140 328460 1318 1) 4359 1) 0,060,20 2) 0,010,35 2) 0,0020,008 2) 0,0004 0,014 2) Kategoria węglika ISO K10, P40 P15P40 US C3, C5 C6C5 1) Dla frezów walcowoczołowych z powlekanej stali szybkotnącej v c ~30 m/min (98 f.p.m./min). 2) W zależności od głębokości promieniowej skrawania oraz średnicy narzędzia. SZLIFOWANIE Ogólne zalecenia dotyczące tarcz szlifierskich podano poniżej. Dodatkowe informacje dotyczące zalecanych ściernic znajdują się w publikacji Uddeholm Szlifowanie stali narzędziowej. Szlifowanie ściernicą Rodzaj szlifowania Stal po wyżarzaniu W stanie zahartowanym zmiękczającym 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 7
Spawanie Można uzyskać dobre wyniki spawania stali narzędziowych, jeśli zostaną odpowiednio zabezpieczone warunki procesu. Spoiny powinny zostać odpowiednio przygotowane. Spoiny naprawcze powinny być wykonywane w wyższych temperaturach. Pierwsze dwie warstwy powinny być nałożone elektrodą o takiej samej średnicy i/lub przy jednakowym napięciu. Należy zawsze utrzymywać możliwie najkrótszą długość łuku. Elektroda powinna być nachylona pod kątem 90 do krawędzi styku spawanych elementów, aby ograniczyć podtopienie. Ponadto, elektroda powinna być trzymana pod kątem 7580 do kierunku spawania. W przypadku dużych napraw, należy spawać pierwsze warstwy za pomocą miękkiego spoiwa (warstwa osłonowa). Spoiwo Typ AWS ER312 UTP A67S UTP A696 CastoTig 5* SPOIWO Elektrody do spawania TIG Twardość po spawaniu 300 HB (dla warstw osłonowych) 5558 HRC 6064 HRC 6064 HRC * Nie powinna być stosowana przy większej ilości warstw niż 4, w związku ze zwiększonym ryzykiem pękania Hartowanie płomieniowe Stosować palnik tlenowoacetylenowy o wydajności 8001250 l/h. Ciśnienie tlenu 2,5 bar, ciśnienie acetylenu 1,5 bar. Należy wyregulować w celu uzyskania normalnego płomienia. Temperatura 9801020 C. Schładzać na powietrzu. Twardość wynosić będzie 5862 HRC na powierzchni i 41 HRC (400 HB) na głębokości 3 3,5 mm. 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 o około 25 C (80 F) niższej od pierwotnej temperatury odpuszczania. Stosując obróbkę elektroiskrową elementów większych lub o skomplikowanym kształcie, stal SLEIPNER powinna być odpuszczana w temperaturze powyżej 500 C (930 F) Elektrody do spawania MMA (SMAW) Spoiwo Twardość po spawaniu Typ AWS E312 300 HB (dla warstw osłonowych) CASTOLIN 2 5460 HRC UTP 67S 5558 HRC UTP 69 6064 HRC CASTOLIN 6 6064 HRC Więcej informacji na temat spawania stali narzędziowej można znaleźć w publikacji Uddeholm Spawanie stali narzędziowej. 8
Względne porównanie stali narzędziowych Uddeholm do pracy na zimno WŁAŚCIWOŚCI MATERIAŁU A ODPORNOŚĆ NA RÓŻNE MECHANIZMY USZKODZEŃ NARZĘDZI Gatunek Uddholm Twardość odporność na plast. deformację Obrabialność Szlifowalność Stabilność wymiarowa Odporność na Zużycie Zużycie adhezyjne ścierne przywier. Odporność na pęknięcia zmęczeniowe Ciągliwość Udarność odporność odporność na łuszczenie na pęknięcia Konwencjonalne stale do pracy na zimno Stale proszkowe narzędziowe Stale proszkowe szbykotnące Konwencjonalna stal szybkotnąca Szczegółowe informacje Prosimy o kontakt z lokalnym biurem Uddeholm w celu uzyskania dodatkowych informacji dotyczących doboru, obróbki cieplnej, zastosowań i dostępności stali narzędziowych Uddeholm. 9