Oțeluri rapide pentru scule – caracteristici și clase
Oțelul rapid este un oțel pentru scule aliaj înalt care este utilizat în principal pentru a produce scule așchietoare care funcționează cu o viteză de aproximativ 30 m/min, necesare pentru menținerea durității și rezistență la abraziune la temperaturi de 500-650oC. Oțelul rapid poate fi folosit și pentru a produce, printre altele, primăvară lucrând în temperaturi ridicate și rulmenți care funcționează la temperaturi de 400-500oC
Oțelul rapid conține aproximativ 30% elemente de aliere:
toate conțin aproximativ 4% crom, 1-5% vanadiu, până la 19,5% tungsten
majoritatea conțin 1-10% molibden
-aproximativ 5-10% cobalt, îmbunătățind proprietățile oțelului atunci când este prelucrat la temperaturi mai ridicate
Conținutul de carbon ar trebui să fie suficient pentru a forma carburi de W, Mo și V.
Oțelul rapid este împărțit în grupuri:
- oțel tungsten rapid cu un conținut de W de până la aproximativ 12%
-tungstenu de mare viteză cu un conținut de W de aproximativ 18%
- oțel rapid tungsten-molibden cu un conținut de tungsten de 6-10% și un conținut de Mo de 3-5,5%
- oțel molibden rapid cu un conținut de Mo de 8-9% și tungsten de până la 2%
Oțelul rapid pentru scule ocupă un loc special în cadrul grupei oțelurilor pentru scule, distingându-se prin multe aspecte: cel mai mare conținut de elemente de aliere formatoare de carburi, o structură ledeburitică după turnare și un tratament termic specific care permite utilizarea maximă a fenomenului de călire secundară. Printre proprietățile deosebit de dorite ale oțelurilor rapide se numără: cea mai mare duritate cu rezistență la abraziune la rece și la cald, ductilitate semnificativă și călibilitate foarte mare.
Cantitativ, oțelurile rapide pentru scule constituie doar o mică parte din producția totală de oțel, pierzând teren în fața carburilor cimentate. Importanța lor tehnică rămâne semnificativă datorită versatilității lor ca material pentru scule și gamei extinse de aplicații. Inițial, au fost utilizate doar pentru scule de prelucrare de înaltă performanță (de unde și numele lor), dar în timp, au început să fie utilizate nu numai pentru diverse scule de prelucrare la rece și la cald, ci și pentru anumite componente ale mașinilor, cum ar fi rulmenții, arcurile și alte piese structurale care necesită o duritate și o rezistență la abraziune deosebit de ridicate.
Producția primelor oțeluri rapide, călite la temperaturi apropiate de linia de solidus, în jurul anului 1900, a fost una dintre cele mai eficiente realizări în dezvoltarea oțelurilor speciale, permițând progrese enorme în prelucrare. De atunci, acest grup de oțeluri a cunoscut o dezvoltare rapidă, cu modificări ale compoziției chimice, tehnologiei de topire și tratamentului termic. Această dezvoltare a fost influențată de diverși factori legați de materiile prime, economici și tehnologici, cum ar fi necesitatea temporară de a înlocui anumite elemente de aliere, modificările raportului preț-preț dintre tungsten și molibden, apariția unor noi metode de producție metalurgică (care permit o uniformitate structurală îmbunătățită), progresele în tehnologia de tratament termic (care permit evitarea dificultăților întâmpinate la călirea oțelurilor cu conținut ridicat de molibden) și așa mai departe.
În plus, cercetările intensive au clarificat efectele specifice ale elementelor individuale de aliere și ale parametrilor de tratament termic asupra structurii și proprietăților oțelurilor rapide, ducând la optimizarea compoziției chimice și a aplicațiilor acestora. De asemenea, au redus costurile elementelor de aliere încorporate în multe clase ale acestor oțeluri. Istoria fascinantă a dezvoltării oțelurilor rapide este discutată în numeroase manuale și articole de sinteză. Gama de oțeluri rapide produse în prezent în diferite țări prezintă variații considerabile, dar un număr tot mai mare de clase sunt standardizate și încorporate în standardele internaționale.
Pe lângă cele trei tipuri de bază de oțel (molibden, tungsten și tungsten-molibden) există clase derivate cu conținuturi variabile de carbon, vanadiu și cobalt, caracterizate prin duritate și rezistență la abraziune crescute, în funcție de condițiile de lucru ale sculei.
Întrucât oțelurile rapide aparțin grupei oțelurilor ledeburitice, în timpul solidificării, carburile primare, cel mai adesea de tip M6C, cu compoziția Fe, se eliberează direct din metalul lichid.4 (V, Lu)2C sau Fe3(V, Lu)3C. Pe lângă acestea, pot apărea și alte tipuri de carburi – M2C cu o cantitate mai mare de carbon și molibden, cel mai adesea în zone de segregare, și MC – cu o cantitate mai mare de vanadiu.
În desemnarea speciilor conform vechilor standarde PN, litera S înseamnă oțel rapid, în al doilea rând se află litera care desemnează componenta aliajului:
M – Molibden
S – Siliciu
C – concentrație crescută cărbune (la capătul semnului de oțel)
V- Vanadiu
W – Wolfram
K- Cobalt
A treia parte este un număr (la mijlocul sau la sfârșitul desemnării gradului de oțel) care indică conținutul mediu al unui anumit element de aliere, al cărui simbol precede numărul dat.
De exemplu, marcajul de oțel SW12C – înseamnă oțel rapid cu un conținut mediu de tungsten de 12% și un conținut crescut de carbon.
SW7M – oțel tungsten-molibden
SW18 – oțel tungsten
SK10V – oțel cobalt-vanadiu
Alte oțeluri pentru scule
oțel aliat pentru scule, prelucrat la cald
oțel aliat pentru scule pentru prelucrare la rece
oțel carbon pentru scule
oțel rapid