Stal narzędziowa-stal stopowa do pracy na gorąco

Stale narzędziowe do pracy na gorąco

Stale narzędziowe stopowe do pracy na gorąco służą do wyrobu narzędzi, które obrabiają materiał nagrzany do wysokiej temperatury (w celu zmniejszenia jego oporu odkształcenia), Są to: matryce i wkładki matrycowe, narzędzia do kuźniarek, kowadła, okrojnice, oraz formy do odlewania pod ciśnieniem, jak również matryce, stemple i tłoczniki do wyciskania na gorąco. Przed używaniem narzędzi wykonanych ze stali stopowych do pracy na gorąco, należy je nagrzewać do temperatury około 200-250oC. Stale te charakteryzują się dużą wytrzymałością i twardością w wyższych temperaturach pracy, stosunkowo małą skłonnością do zmęczenia termicznego, dużą odpornością na ścieranie i niszczenie przez obrabiany materiał.

W stalach narzędziowych do pracy na gorąco, choć nie stosuje się oficjalnie dalszego podziału, można wyodrębnić trzy grupy:

pierwsza grupa obejmuje gatunki, z których wykonuje się matryce do pras i formy na odlewy pod ciśnieniem. Wspólną cechą tych zastosowań jest stosunkowo długi kontakt materiału z narzędziem i w związku z tym silniejsze nagrzewanie się powierzchni pracującej. Są to stale wolframowe: WWV, WWS1, WWN1 i chromowo-molibdenowe: WCL.

druga grupa obejmuje gatunki używane przede wszystkim na matryce i kowadła do młotów. Cechuje je stosunkowo krótki kontakt gorącej odkuwki z matrycą, a równocześnie duże naciski i wstrząsy w czasie pracy. Są to stale niklowo-molibdenowe — WNL, WNLV, chromowo-manganowe — WCMB.

trzecia grupa obejmuje stale używane na walce do walcowania na gorąco. Należy do niej stal chromowo-wanadowa WCV.

Niskostopowe i średniostopowe, stale narzędziowe przeznaczone do pracy na gorąco nie należą do stali odpornych na działanie agresywnych środowisk korozyjnych i w sprzyjających korozji warunkach niezabezpieczone lub niewłaściwie zabezpieczone rdzewieją, zwłaszcza w czasie magazynowania i transportu. Intensywność procesu rdzewienia poszczególnych gatunków stali jest jednak różna i w jednakowych warunkach ekspozycji zależy przede wszystkim od składu chemicznego stali oraz stanu powierzchni narzędzi. Największą skłonność do rdzewienia wykazują stal bez chromu lub z małą jego zawartością, najmniejszą natomiast stale zawierające do 5,5% tego pierwiastka oraz molibden. Równocześnie te ostatnie wykazują zwiększoną odporność na utlenianie przy wysokich temperaturach. Zwiększona gładkość powierzchni narzędzi zmniejsza mniej lub bardziej wyraźnie, (co zależy od rodzaju środowiska korozyjnego) ich skłonność do rdzewienia. Wszystkie narzędzia wykonane ze stali dostosowanych do pracy na gorąco powinny być zabezpieczone przed rdzewieniem najlepiej za pomocą zdzieralnych powłok czasowej ochrony lub — najmniej pewnie, ale za to najtaniej — za pomocą cienkiej warstwy oleju maszynowego.

Stale narzędziowe do pracy na gorąco ze względu na skład chemiczny należą do materiałów o bardzo ograniczonej spawalności. Ich wzajemne łączenie i z innymi rodzajami stali może znajdować zastosowanie tylko w wyjątkowych przypadkach, np. przy naprawach. W razie spawania konieczne jest jednak stosowanie specjalnej technologii, przy czym dobór metody spawania i kształtu połączenia, spoiw oraz zabiegów cieplnych przed i po spawaniu trzeba ustalić w zależności od gatunku materiału łączonego, jego grubości, wymaganych własności połączenia oraz warunków jego pracy. Należy się jednak liczyć z tym, że spoina, zwłaszcza po poddaniu połączenia spawanego ulepszeniu cieplnemu, będzie miała odmienne własności od materiału łączonego.

Powierzchnie narzędzi narażone na ścieranie w czasie eksploatacji można natomiast napawać, przy czym napawanie można stosować zarówno przy produkcji narzędzi nowych, jak też i przy regeneracji narzędzi zużytych. Metodę napawania, sposób przygotowania powierzchni do napawania, rodzaj spoiwa oraz zabiegi cieplne zarówno przed, jak też w czasie lub po napawaniu należy ustalić w zależności od gatunku materiału napawanego oraz jego stanu, rodzaju spoiwa, charakteru pracy narzędzia oraz usytuowania i kształtowania napom. Ponieważ napoiny mają przeważnie odmienny skład chemiczny od napawanego materiału, fakt ten należy wziąć pod uwagę przy ewentualnym poddawaniu obróbce cieplnej napawanych narzędzi. Proces napawania prowadzony jest z zastosowaniem zabiegów cieplnych, zatem przy wyborze przede wszystkim wysokości temperatury należy brać pod uwagę jej wpływ na własności napawanego materiału.

Do łączenia poszczególnych gatunków stali z sobą lub z innymi gatunkami stali można stosować zgrzewanie elektryczne oporowe lub tarciowe. Konieczne jest dobranie odpowiednich warunków zgrzewania oraz zabiegów cieplnych przed i po zgrzewaniu do łączenia prętów stosuje się metody zgrzewania oporowego iskrowego lub tarciowego. Połączenia zgrzewane mają własności zbliżone do własności łączonych materiałów i mogą być poddawane takim samym zabiegom cieplnym, jakim poddaje się materiały łączone. Istnieje również możliwość wzajemnego łączenia z sobą różnych gatunków stali, a zwłaszcza stali narzędziowych do pracy na gorąco ze stalami węglowymi, co stosuje się głównie przy produkcji narzędzi trzpieniowych, w których część chwytowa wykonana jest ze stali węglowej, a część robocza ze stali narzędziowej.

Stale, w których zawartość chromu nie przekracza 1,5%, można ciąć metodą acetylenowo-tlenową lub plazmową. Natomiast stale o większej zawartości chromu można ciąć tylko metodą plazmową. Żłobienie elektropowietrzne można prowadzić na wszystkich gatunkach stali. Przed przystąpieniem do cięcia stali lub żłobienia należy elementy wstępnie podgrzewać, przy czym wysokość temperatury zależy od gatunku ciętego materiału oraz jego grubości. Również szybkość studzenia po cięciu oraz zabiegi cieplne ciętych powierzchni w celu umożliwienia ich obróbki mechanicznej zależą od gatunku materiału.

W oznaczeniu gatunku litera W 1 oznacza stal do pracy na gorąco, na drugim miejscu ( tak jak w przypadku stali do
pracy na zimno) jest litera lub grupa liter oznaczających dodatek stopowy lub grupę składników:
M – mangan
S – Krzem
C – Chrom
N – Nikiel
L – Molibden
V – Wanad
W – Wolfram
K – Kobalt
P – Nikiel+Chrom+Wolfram
Z – Wolfram+Wanad+Krzem+Chrom
B – Bor
Trzeci człon jest to liczba (na środku lub na końcu oznaczenia gatunku) która klasyfikuje stal pod względem różnicy w ilości dodatków stopowych i węgla.
Np stal WNLV – oznacza stal narzędziową do pracy na gorąco zawierającą w składzie nikiel, molibden, wanad.

1 Rzadko stosowane normy BN mogą mieć oznaczenia takie same jak w przypadku stali stopowych konstrukcyjnych.

Liczba na początku znaku gatunku oznacza średnią zawartość węgla w setnych % ,następnie
M – molibden
F – wanad
S – krzem
G – mangan
H – chrom
N – nikiel
jeśli występuje liczba po literze oznacza średnią zawartość składnika w % ,litera A na końcu oznacza mniejszą dopuszczalną zawartość fosforu i siarki.
Np. znak 32N4M oznacza stal o średniej zawartości C 0,32%, zawierającą średnio 4% niklu oraz molibden.

Huta hala kuźni 1922
WLV – stal molibdenowo-wanadowa X32CrMoV33, 1.2365
WNL – stal niklowo-molibdenowa 55NiCrMoV6, 1.2713

WWV – stal wolframowo-chromowo-wanadowa X30WCrV93, 1.2581
WWS1 – stal wolframowo-krzemowa

WWN1 – stal wolframowo-niklowa
WCL – stal chromowo-molibdenowa X38CrMoV51, 1.2343
WCLV – stal chromowo-molibdenowo-wanadowa X40CrMoV51, 1.2344
WCMB – stal chromowo-manganowa z dodatkiem boru
40NHF – stal niklowo-chromowo-wanadowa
50NHFM – stal niklowo-chromowo-wanodowo-molibdenowa
20H2M – stal chromowo-molibdenowa

Pozostałe stale narzędziowe

stal narzędziowa wysokostopowa szybkotnąca
stal narzędziowa węglowa
stal narzędziowa stopowa do pracy na zimno
stal narzędziowa stopowa do pracy na gorąco