Rýchlorezné nástrojové ocele – vlastnosti a triedy
Rýchlorezná oceľ je nástrojová oceľ vysoko legované ktorý sa používa hlavne na výrobu rezných nástrojov pracujúcich rýchlosťou približne 30 m/min, u ktorých je potrebné udržať tvrdosť a odolnosť proti oderu pri teplotách 500 – 650oC. Rýchlorezná oceľ sa môže použiť okrem iného aj na výrobu pružina pracuje v zvýšené teploty a ložiská pracujúce pri teplotách 400 – 500 °CoC
Rýchlorezná oceľ obsahuje približne 30 % legujúcich prvkov:
-všetky obsahujú približne 4 % chrómu, 1 – 5 % vanádu a až 19,5 % volfrámu
-väčšina obsahuje 1 – 10 % molybdénu
- približne 5 – 10 % kobaltu, čo zlepšuje vlastnosti ocele pri práci pri vyšších teplotách
Obsah uhlíka by mal byť dostatočný na vytvorenie karbidov W, Mo, V.
Rýchlorezná oceľ sa delí do skupín:
- rýchlorezná volfrámová oceľ s obsahom W až približne 12 %
- vysokorýchlostný volfrám s obsahom W približne 18 %
- rýchlorezná oceľ s volfrámom a molybdénom s obsahom volfrámu 6 – 10 % a obsahom molybdénu 3 – 5,5 %
- rýchlorezná molybdénová oceľ s obsahom molybdénu 8-9 % a volfrámu do 2 %
Rýchlorezná nástrojová oceľ zaujíma v skupine nástrojových ocelí osobitné miesto, ktoré sa vyznačuje mnohými aspektmi: najvyšším obsahom karbidotvorných legujúcich prvkov, ledeburitickou štruktúrou po odliatí a špecifickým tepelným spracovaním, ktoré umožňuje maximálne využitie javu sekundárneho kalenia. Medzi obzvlášť žiaduce vlastnosti rýchlorezných ocelí patrí: najvyššia tvrdosť s odolnosťou voči oderu za studena a za tepla, značná ťažnosť a veľmi vysoká kaliteľnosť.
Kvantitatívne tvoria rýchlorezné nástrojové ocele len malú časť celkovej produkcie ocele a strácajú pôdu pod nohami v prospech spekaných karbidov. Ich technický význam zostáva značný vďaka ich všestrannosti ako nástrojového materiálu a rozširujúcemu sa rozsahu týchto aplikácií. Spočiatku sa používali iba na vysokovýkonné obrábacie nástroje (odtiaľ pochádza ich názov), ale časom sa začali používať nielen na rôzne nástroje na prácu za studena a za tepla, ale aj na určité strojné komponenty, ako sú valivé ložiská, pružiny a iné konštrukčné časti vyžadujúce obzvlášť vysokú tvrdosť a odolnosť voči oderu.
Výroba prvých rýchlorezných ocelí, kalených pri teplotách blízkych čiare solidu, okolo roku 1900 bola jedným z najefektívnejších úspechov vo vývoji špeciálnych ocelí, ktorý umožnil obrovský pokrok v obrábaní. Odvtedy táto skupina ocelí zaznamenala rýchly rozvoj s úpravami chemického zloženia, technológie tavenia a tepelného spracovania. Tento vývoj bol ovplyvnený rôznymi surovinovými, ekonomickými a technologickými faktormi, ako napríklad dočasná potreba nahradiť určité legujúce prvky, zmeny v cenovom pomere volfrámu a molybdénu, vznik nových metalurgických výrobných metód (umožňujúcich zlepšenú štrukturálnu rovnomernosť), pokroky v technológii tepelného spracovania (umožňujúce vyhnúť sa ťažkostiam, ktoré sa vyskytujú pri kalení ocelí s vysokým obsahom molybdénu) atď.
Okrem toho intenzívny výskum objasnil špecifické vplyvy jednotlivých legujúcich prvkov a parametrov tepelného spracovania na štruktúru a vlastnosti rýchlorezných ocelí, čo viedlo k optimalizácii ich chemického zloženia a použitia. Znížil tiež náklady na legujúce prvky zabudované do mnohých druhov týchto ocelí. Fascinujúca história vývoja rýchlorezných ocelí je rozobratá v mnohých učebniciach a prehľadových článkoch. Sortiment rýchlorezných ocelí, ktoré sa v súčasnosti vyrábajú v rôznych krajinách, vykazuje značné rozdiely, ale čoraz viac druhov sa štandardizuje a začleňuje do medzinárodných noriem.
Okrem troch základných typov ocele (molybdén, volfrám a volfrám-molybdén) existujú odvodené triedy s rôznym obsahom uhlíka, vanádu a kobaltu, ktoré sa vyznačujú zvýšenou tvrdosťou a odolnosťou proti oderu v závislosti od pracovných podmienok nástroja.
Keďže rýchlorezné ocele patria do skupiny ledeburitických ocelí, počas tuhnutia sa z tekutého kovu priamo uvoľňujú primárne karbidy, najčastejšie typu M6C, so zložením Fe.4 (Z, Po)2C alebo Fe3(Z, Po)3C. Okrem nich sa môžu vyskytovať aj iné typy karbidov – M2C s vyšším obsahom uhlíka a molybdénu, najčastejšie v segregačných oblastiach, a MC – s vyšším obsahom vanádu.
V označení druhu podľa starých noriem PN sa písmeno S znamená rýchloreznú oceľ, na druhom mieste je písmeno označujúce zliatinovú zložku:
M – molybdén
S – kremík
C – zvýšená koncentrácia uhlia (na konci oceľovej tabule)
V- Vanád
W – volfrám
K-kobalt
Tretia časť je číslo (v strede alebo na konci označenia triedy ocele), ktoré udáva priemerný obsah daného legujúceho prvku, ktorého symbol predchádza danému číslu.
Napríklad značka ocele SW12C – znamená rýchloreznú oceľ s priemerným obsahom volfrámu 12 % a zvýšeným obsahom uhlíka
SW7M – volfrámovo-molybdénová oceľ
SW18 – volfrámová oceľ
SK10V – kobaltovo-vanádová oceľ
Ostatné nástrojové ocele
nástrojová oceľ legovaná na prácu za tepla
legovaná nástrojová oceľ na prácu za studena
uhlíková nástrojová oceľ
rýchlorezná oceľ