Rychlořezné nástrojové oceli – vlastnosti a jakosti
Rychlořezná ocel je nástrojová ocel vysoce legované který se používá hlavně k výrobě řezných nástrojů pracujících rychlostí asi 30 m/min, u kterých je nutné udržet tvrdost a odolnost proti oděru při teplotách 500–650 °CoC. Rychlořezná ocel může být mimo jiné použita k výrobě pružiny pracující v zvýšené teploty a ložiska pracující při teplotách 400–500 °CoC
Rychlořezná ocel obsahuje přibližně 30 % legujících prvků:
-všechny obsahují asi 4 % chromu, 1–5 % vanadu a až 19,5 % wolframu
-většina obsahuje 1–10 % molybdenu
- přibližně 5-10 % kobaltu, což zlepšuje vlastnosti oceli při práci za vyšších teplot
Obsah uhlíku by měl být dostatečný pro tvorbu karbidů W, Mo, V.
Rychlořezná ocel se dělí do skupin:
- rychlořezná wolframová ocel s obsahem W až přibližně 12 %
-rychlořezný wolfram s obsahem W asi 18 %
- wolfram-molybdenová rychlořezná ocel s obsahem wolframu 6-10 % a obsahem molybdenu 3-5,5 %
- rychlořezná molybdenová ocel s obsahem molybdenu 8-9 % a wolframu do 2 %
Rychlořezná nástrojová ocel zaujímá ve skupině nástrojových ocelí zvláštní místo, které se vyznačuje mnoha ohledy: nejvyšším obsahem karbidotvorných legujících prvků, ledeburitickou strukturou po odlití a specifickým tepelným zpracováním umožňujícím maximální využití jevu sekundárního kalení. Mezi obzvláště žádoucí vlastnosti rychlořezných ocelí patří: nejvyšší tvrdost s odolností proti oděru za studena i za tepla, značná tažnost a velmi vysoká prokalitelnost.
Kvantitativně tvoří rychlořezné nástrojové oceli pouze malý zlomek celkové produkce oceli a ztrácejí na pozici ve prospěch slinutých karbidů. Jejich technický význam zůstává značný díky jejich všestrannosti jako nástrojového materiálu a rozšiřujícímu se rozsahu těchto aplikací. Zpočátku se používaly pouze pro vysoce výkonné obráběcí nástroje (odtud jejich název), ale postupem času se začaly používat nejen pro různé nástroje pro práci za studena a za tepla, ale také pro některé strojní součásti, jako jsou valivá ložiska, pružiny a další konstrukční díly vyžadující obzvláště vysokou tvrdost a odolnost proti oděru.
Výroba prvních rychlořezných ocelí, kalených při teplotách blízkých linii solidu, kolem roku 1900 byla jedním z nejúčinnějších úspěchů ve vývoji speciálních ocelí, který umožnil obrovský pokrok v obrábění. Od té doby tato skupina ocelí zaznamenala rychlý rozvoj s úpravami chemického složení, technologie tavení a tepelného zpracování. Tento vývoj byl ovlivněn různými surovinovými, ekonomickými a technologickými faktory, jako je dočasná potřeba nahradit některé legující prvky, změny v cenovém poměru wolframu a molybdenu, vznik nových metalurgických výrobních metod (umožňujících zlepšení strukturální uniformity), pokroky v technologii tepelného zpracování (umožňující vyhnout se obtížím při kalení ocelí s vysokým obsahem molybdenu) atd.
Intenzivní výzkum dále objasnil specifické vlivy jednotlivých legujících prvků a parametrů tepelného zpracování na strukturu a vlastnosti rychlořezných ocelí, což vedlo k optimalizaci jejich chemického složení a použití. Snížil také náklady na legující prvky zabudované do mnoha jakostí těchto ocelí. Fascinující historie vývoje rychlořezných ocelí je diskutována v četných učebnicích a přehledových článcích. Sortiment rychlořezných ocelí v současnosti vyráběných v různých zemích vykazuje značné rozdíly, ale stále více jakostí je standardizováno a začleňováno do mezinárodních norem.
Kromě tří základních typů oceli (molybden, wolfram a wolfram-molybden) existují odvozené jakosti s různým obsahem uhlíku, vanadu a kobaltu, které se vyznačují zvýšenou tvrdostí a odolností proti oděru v závislosti na pracovních podmínkách nástroje.
Protože rychlořezné oceli patří do skupiny ledeburitických ocelí, uvolňují se během tuhnutí primární karbidy, nejčastěji typu M6C, se složením Fe, přímo z tekutého kovu.4 (Z, Po)2C nebo Fe3(Z, Po)3C. Kromě nich se mohou vyskytovat i jiné typy karbidů – M2C s vyšším obsahem uhlíku a molybdenu, nejčastěji v segregačních oblastech, a MC – s vyšším obsahem vanadu.
V označení druhu podle starých standardů PN písmeno S znamená rychlořeznou ocel, na druhém místě je písmeno označující složku slitiny:
M – Molybden
S – Křemík
C – zvýšená koncentrace uhlí (na konci ocelové cedule)
V - Vanad
W – Wolfram
K-kobalt
Třetí část je číslo (uprostřed nebo na konci označení jakosti oceli), které udává průměrný obsah daného legujícího prvku, jehož symbol předchází danému číslu.
Například značka oceli SW12C – znamená rychlořeznou ocel s průměrným obsahem wolframu 12 % a zvýšeným obsahem uhlíku
SW7M – wolfram-molybdenová ocel
SW18 – wolframová ocel
SK10V – kobaltovo-vanadová ocel
Ostatní nástrojové oceli
nástrojová ocel legovaná pro práci za tepla
legovaná nástrojová ocel pro práci za studena
uhlíková nástrojová ocel
rychlořezná ocel