Legovaná nástrojová oceľ pre prácu za studena – vlastnosti a triedy
Nástrojová oceľ legovaná za studena má vďaka svojmu chemickému zloženiu (Cr – chróm, W – volfrám, Mo – molybdén, V – vanád) vysokú kaliteľnosť a tiež zvyšuje svoju odolnosť voči krúteniu, ohybu a oderu. Najmä triedy ocele obsahujúce približne 2 % uhlíka (C) a 12 % chrómu (Cr) sa vyznačujú veľmi vysokou odolnosťou voči oderu . Oceľ s obsahom uhlíka 0,40 – 0,55 % sa používa na výrobu nástrojov pracujúcich pri dynamickom zaťažení. Oceľ s obsahom uhlíka 0,75 – 2,10 % sa používa na výrobu niektorých rezných nástrojov, valčekov atď.
Legovaná nástrojová oceľ na tvárnenie za studena – účel a použitie
Legované ocele na tvárnenie za studena predstavujú najpočetnejšiu a najrozmanitejšiu skupinu nástrojových ocelí, ktorá zahŕňa niekoľko stoviek druhov používaných a vyrábaných v rôznych krajinách. V závislosti od typického použitia sa ich obsah uhlíka pohybuje v mimoriadne širokých medziach; v nástrojových oceliach je to:
— s obzvlášť vysokou odolnosťou proti oderu 1,3÷2,5 % C
— rezanie rezanie 1,0÷1,3% C
— pre spracovanie plastov za studena 0,8÷1,1 % C
— odolnosť voči nárazu 0,4÷06 % C
— na spracovanie plastov 0,1÷0,4 %
Vďaka svojej nízkej kaliteľnosti sa uhlíkové nástrojové ocele môžu používať iba na nástroje na tvárnenie za studena s malými prierezmi a nízkym zaťažením, napr. triedy N9E a N10E. Zavedenie legujúcich prvkov výrazne rozširuje rozsah použitia nástrojových ocelí na tvárnenie za studena. Tieto ocele sa počas prevádzky nezahrievajú nad 200 ° C, čím sa zlepšujú funkčné vlastnosti typické pre túto skupinu ocelí: odolnosť proti oderu, ťažnosť a rázová húževnatosť, odolnosť voči deformácii a deformácii a kaliteľnosť.
Hlavnými prvkami určujúcimi vlastnosti prevažnej väčšiny ocelí v tejto skupine sú uhlík a chróm , ktorých obsah sa pohybuje vo veľmi širokých medziach.
Dôležité sú aj prísady molybdénu a volfrámu, hoci ich obzvlášť cenný účinok (zvýšenie pevnosti za tepla) sa v tejto skupine vôbec nevyužíva. Avšak oneskorením procesu popúšťania tieto prvky umožňujú použitie vyšších teplôt popúšťania a zníženie napätia. Nakoniec sa do mnohých druhov ocele pridáva vanád a do niektorých mangán, nikel a kremík na dosiahnutie jemnejšej veľkosti zŕn, zlepšenie kaliteľnosti, ťažnosti alebo odolnosti voči popúšťaniu.
Proces vývoja legovaných ocelí na tvárnenie za studena, optimalizácia ich chemického zloženia a použitia ešte nie je ukončená; ich sortiment v jednotlivých krajinách vykazuje značné rozdiely. Tieto rozdiely sú obzvlášť zrejmé pri porovnaní ocelí vyrábaných v európskych krajinách a Spojených štátoch, kde existuje tendencia k širšiemu používaniu akostí s vyšším obsahom legujúcich prvkov (veľké množstvo ocelí obsahujúcich približne 5 % a 12 % Cr, ako aj veľmi vysoké prísady vanádu: 4 – 5 % V).
Existuje tiež trend smerom k eliminácii niklu a nahradeniu volfrámu molybdénom s cieľom znížiť výrobné náklady ocele a zvýšiť kaliteľnosť. Okrem tradičných akostí bežne zahrnutých v normách sa na nástroje na tvárnenie za studena niekedy používajú aj iné akosti, ako sú rýchlorezné ocele, nízkouhlíkové martenzitické ocele a dokonca aj ocele odolné voči korózii.
Ocele podľa PN rozdelené do 4 skupín
Legované nástrojové ocele na tvárnenie za studena sa používajú na výrobu nástrojov, ktoré sa počas prevádzky môžu zahrievať, ale spracovávajú materiál pri okolitej teplote.
Patria sem závitníky, matrice, výstružníky, píly a iné nástroje, ktoré sa počas prevádzky len mierne zahrievajú, ako aj nástroje na tvárnenie za studena, sekáče, pneumatické kladivá atď., ako aj matrice na tvárnenie za studena, meradlá a meracie nástroje. Hoci sa nepoužíva žiadne oficiálne rozdelenie, možno ich rozdeliť do nasledujúcich štyroch skupín:
I – druhy: NCV1, NW1 a iné
II — druhy: NC4, NC6, NC4S, NCMS, NWC, NMV
III – stupne: NC10, NC11 atď.
IV — druhy: NZ2, NZ3, NPW atď.
Prvá skupina
zahŕňa triedy s relatívne nízkou kaliteľnosťou, určené na kalenie vo vode, používané na rezné nástroje pri nízkych rýchlostiach.
Druhá skupina
Patria sem ocele s výrazne vyššou kaliteľnosťou, určené na kalenie v oleji. Používajú sa aj na výrobu rezných nástrojov (s obmedzenými reznými rýchlosťami) a vďaka malým rozmerovým zmenám po kalení aj na výrobu iných nástrojov, ako sú zápustky, matrice a kalibre.
Do tretej skupiny
Patria sem ocele s vysokým obsahom uhlíka a chrómu. Tieto ocele majú veľmi vysokú kaliteľnosť a odolnosť voči oderu. Používajú sa na rezné nástroje, nástroje na tvárnenie za studena, meradlá atď.
Ocele štvrtej skupiny
Majú nižší obsah uhlíka ako ocele v troch predchádzajúcich skupinách. Tieto ocele sú odolné voči opakovaným nárazom a nárazom. Používajú sa na pneumatické kladivové nástroje (sekáče, nitovače), strihacie nože, razníky atď. Používajú sa aj na nástroje na prácu za tepla.
Agresívne prostredie
Vzhľadom na ich zamýšľané použitie nie sú legované nástrojové ocele na tvárnenie za studena určené na použitie v agresívnejšom, korozívnom prostredí.
Treba vziať do úvahy, že počas prepravy a skladovania výrobkov vyrobených z týchto ocelí môžu byť vystavené atmosfére s rôznym stupňom vlhkosti s možnými prímesami priemyselných plynov, ako sú SO2 , H2S , CO2 atď . Okrem toho môže byť samotný nástroj v častom kontakte s prostredím emulzií olej-voda, čo predstavuje vysoké riziko korózie.
Chemické zloženie týchto ocelí je vybrané predovšetkým tak, aby zabezpečilo vhodné technologické vlastnosti, preto malé množstvo pridaných legujúcich zložiek neposkytuje zvýšenú odolnosť voči atmosférickej korózii.
Iba legované nástrojové ocele s obsahom 11 – 13 % Cr (NC10, NC11, NC11LV a NCWV) môžu preukázať dobrú odolnosť proti korózii vo vyššie uvedených prostrediach, pričom čím vyššia je odolnosť proti korózii, tým lepší je stav povrchu nástroja.
Leštené nástroje sa môžu používať bez špeciálnej ochrany proti korózii. Medzi rôznymi druhmi nástrojovej ocele s maximálne 1,6 % Cr sa môžu vyskytnúť mierne rozdiely v odolnosti voči atmosférickej korózii v dôsledku ich odlišného chemického zloženia. Tieto rozdiely sú však také malé, že žiadnu z týchto druhov ocelí nemožno rozlíšiť ako ocele so zlepšenou odolnosťou proti korózii.
Zváranie legovaných nástrojových ocelí
Vzhľadom na chemické zloženie jednotlivých akostí patria legované nástrojové ocele na tvárnenie za studena medzi materiály s veľmi obmedzenou zvariteľnosťou. Ich prepojenie s inými druhmi ocelí je vhodné len vo výnimočných prípadoch, napríklad pri opravách.
Zváranie si však vyžaduje použitie špecializovanej technológie. Výber metódy zvárania, tvaru spoja, prídavných materiálov a tepelného spracovania pred a po zváraní by sa mal určiť na základe typu spájaného materiálu, jeho hrúbky, požadovaných vlastností spoja a prevádzkových podmienok. Zvar, najmä po tepelnom spracovaní, bude mať iné vlastnosti ako spájaný materiál.
Tvrdonávar
Povrchy nástrojov vystavené oderu počas prevádzky môžu byť navárané tvrdým návarom a naváranie tvrdým návarom sa môže použiť ako pri výrobe nových nástrojov, tak aj pri regenerácii opotrebovaných nástrojov.
Metóda povrchovej úpravy, spôsob prípravy povrchu na povrchovú úpravu, typ prídavného materiálu a tepelné spracovanie pred, počas alebo po povrchovej úprave by sa mali určiť v závislosti od typu naváraného materiálu a jeho stavu, povahy operácie nástroja a umiestnenia a tvaru povrchovej úpravy.
Keďže zvarové návary majú odlišné chemické zloženie ako zváraný materiál, malo by sa to zohľadniť pri tepelnom spracovaní zváraných nástrojov. Pri výbere teploty tepelného spracovania je dôležité zvážiť predovšetkým jej vplyv na vlastnosti zváraného materiálu.
Na spájanie rôznych druhov ocelí sa môže použiť elektrické odporové alebo trecie zváranie. Je však potrebné zvoliť vhodné podmienky zvárania a tepelné spracovanie pred a po zváraní. Na spájanie tyčí sa používajú metódy odporového ožarovania alebo trecieho zvárania. Zvarové spoje majú vlastnosti podobné vlastnostiam spájaných materiálov a môžu byť podrobené rovnakým tepelným spracovaniam ako spájané materiály.
Spájanie legovaných ocelí
Je tiež možné spájať rôzne druhy ocele, najmä legované nástrojové ocele na tvárnenie za studena s uhlíkovými oceľami, čo sa používa hlavne pri výrobe stopkových nástrojov, napr. vrtákov, výstružníkov, závitníkov, fréz atď., pri ktorých je rukoväť vyrobená z uhlíkovej ocele a pracovná časť z nástrojovej ocele.
Ocele s obsahom chrómu menším ako 1,5 % je možné rezať autogenom alebo plazmovým rezaním. Ocele s vyšším obsahom chrómu je možné rezať iba plazmovým rezaním. Pred rezaním je potrebné diely predhriať, pričom teplota závisí od druhu rezaného materiálu a jeho hrúbky.
V označení triedy označuje písmeno N nástrojovú oceľ na prácu za studena , na druhom mieste (rovnako ako v prípade ocele na prácu za tepla) je písmeno alebo skupina písmen označujúca zložku alebo skupinu zložiek legovanej ocele:
M – mangán
S – kremík
C – Chróm
N – Nikel
L – molybdén
V – Vanád
W – volfrám
K – Kobalt
P – Nikel + Chróm + Volfrám
Z – volfrám + vanád + kremík + chróm
B – Bor
Tretia časť je číslo (v strede alebo na konci označenia triedy), ktoré klasifikuje oceľ z hľadiska rozdielu v množstve
legujúce prvky a uhlík, alebo ako v prípade ocelí s rovnakými legujúcimi prvkami, rozlišuje tieto triedy, napr. NC6-NC10, NZ2-NZ3.
Napríklad oceľ značky NPW – ide o nástrojovú oceľ na tvárnenie za studena s obsahom chrómu, niklu, vanádu a volfrámu.
Ocele na tvárnenie za studena podľa PN
NC6 – chróm-vanádiová oceľ
NPW – nikel-chróm-volfrám-vanádová oceľ
NCMS – chrómmanganová kremíková oceľ
NWC – volfrám-chróm-mangán
NZ3 – volfrámovo-chrómovo-kremíkovo-vanádová oceľ
NMV – mangán-vanádová oceľ
NC11LV – chróm-molybdénovo-vanádová oceľ
Ostatné nástrojové ocele
nástrojová oceľ legovaná na prácu za tepla
legovaná nástrojová oceľ na prácu za studena
uhlíková nástrojová oceľ
rýchlorezná oceľ