Stal narzędziowa do pracy na zimno stopowa chromowo-manganowo-krzemowa NCMS PN H-85023, KHGS, HGS, ChGS, ХГС, 100CrMn6, 1.3520, 100CrMnSi4-4, 1.3518
Porównanie składu chemicznego stali NCMS z zamiennikami ХГС, 100CrMn6. 1.3520, 100CrMnSi4-4, 1.3518
| Gatunek stali | Norma | Skład chemiczny (%) | |||||||||
| C | Mn | Si | P | S | Cu | Cr | Ni | Mo | inne | ||
| NCMS | PN | 0,95 1,10 | 0,90 1,20 | 0,40 0,70 | max 0,030 | max 0,030 | max 0,35 | 1,30 1,65 | max 0,35 | max 0,20 | W max 0,20 V max 0,15 |
| KHGS HGS ChGS ХГС | GOST | 0,95 1,05 | 0,85 1,25 | 0,40 0,70 | max 0,030 | max 0,030 | max 0,30 | 1,30 1,65 | max 0,35 | max 0,20 | W max 0,20 V max 0,15 |
| 100 CrMn 6 100CrMn6 1.3520 | DIN W.nr | 0,93 1,05 | 1,00 1,20 | 0,45 0,75 | max 0,025 | max 0,015 | max 0,30 | 1,40 1,65 | – | max 0,10 | Al max 0,05 gatunek sklasyfikowany przez DIN jako stal łożyskowa, odpowiednik stali ŁH15SG wg PN |
| 100 CrMnSi 4-4 100CrMnSi4-4 100CrMnSi44 1.3518 | DIN W.nr | 0,93 1,05 | 0,90 1,20 | 0,45 0,75 | max 0,025 | max 0,015 | max 0,30 | 0,90 1,20 | – | max 0,10 | Al max 0,05 |
Stal NCMS – stal narzędziowa stopowa do pracy na zimno
Charakterystyka ogólna
Stal NCMS to wysokogatunkowa stal narzędziowa stopowa przeznaczona do pracy na zimno. Łączy dużą twardość, odporność na ścieranie oraz zdolność do zachowania stabilnych właściwości mechanicznych w warunkach intensywnego obciążenia. Należy do grupy stali chromowo-manganowo-krzemowych, stosowanych w narzędziach o wysokich wymaganiach trwałościowych.
Po odpowiedniej obróbce cieplnej stal NCMS osiąga wysoką twardość powierzchniową, przy jednoczesnym zachowaniu plastycznego, odpornego na pękanie rdzenia. Dzięki temu doskonale sprawdza się w elementach narażonych na naciski, uderzenia i ścieranie podczas pracy w niskich temperaturach.
Właściwości mechaniczne i użytkowe
- wysoka odporność na ścieranie w warunkach pracy na zimno,
- dobra wytrzymałość przy dużych naciskach jednostkowych,
- stabilność wymiarowa po hartowaniu i odpuszczaniu,
- odporność na pękanie i deformacje w warunkach dynamicznych,
- umiarkowana podatność na obróbkę skrawaniem – wymaga narzędzi o dużej trwałości.
W stanie ulepszonym cieplnie stal NCMS charakteryzuje się twardością umożliwiającą długotrwałą eksploatację narzędzi i elementów formujących, nawet przy dużych obciążeniach kontaktowych.
Zastosowanie
NCMS znajduje szerokie zastosowanie w przemyśle narzędziowym, maszynowym oraz w produkcji części poddawanych intensywnemu zużyciu. Typowe zastosowania obejmują:
- stemple i matryce do tłoczenia oraz wykrawania blach,
- elementy form do obróbki plastycznej metali,
- rolki i pierścienie robocze w walcarkach,
- noże i ostrza do cięcia na zimno,
- części maszyn wymagające odporności na uderzenia i tarcie (sworznie, tuleje, prowadnice).
Ze względu na dobrą kombinację twardości i ciągliwości, stal NCMS stosowana jest także w produkcji elementów przenoszących obciążenia cykliczne, narażonych na zużycie ścierne w procesach bez smarowania.
Obróbka cieplna
Proces obróbki cieplnej decyduje o końcowych właściwościach stali NCMS. Typowy schemat obejmuje:
- hartowanie – z temperatury ok. 820–860°C, w oleju, w celu uzyskania maksymalnej twardości,
- odpuszczanie – w zakresie 150–250°C, w zależności od wymaganej twardości roboczej,
- wyżarzanie zmiękczające – przed obróbką mechaniczną, w celu poprawy skrawalności i ograniczenia naprężeń.
Przy właściwym prowadzeniu procesu uzyskuje się twardość rzędu 58–62 HRC oraz wysoką odporność na pękanie podczas eksploatacji.
Obróbka mechaniczna
Stal NCMS w stanie zahartowanym charakteryzuje się dużą twardością, co utrudnia skrawanie. Dlatego zaleca się:
- stosowanie narzędzi wykonanych z węglików spiekanych lub ceramiki technicznej,
- zastosowanie chłodzenia intensywnego i ograniczonych prędkości skrawania,
- prowadzenie obróbki w stanie zmiękczonym przed hartowaniem, a po nim tylko obróbkę wykańczającą.
Wysoka jakość powierzchni po obróbce jest kluczowa dla długiej żywotności narzędzia, dlatego często stosuje się dodatkowe zabiegi polerowania lub docierania.
Spawalność i łączenie
Stal NCMS ma ograniczoną spawalność. Wymaga użycia specjalnych elektrod o zbliżonym składzie stopowym i kontrolowanego podgrzewania przed spawaniem (ok. 200–250°C). Po zakończeniu procesu zalecane jest odprężanie cieplne w zakresie 550–600°C w celu redukcji naprężeń. Zbyt gwałtowne chłodzenie może prowadzić do pękania spoin lub utraty twardości roboczej.
Ograniczenia i uwagi eksploatacyjne
- nie jest odporna na korozję – wymaga powłok ochronnych lub pracy w środowisku suchym,
- nie nadaje się do pracy w wysokich temperaturach (utrata twardości powyżej ok. 250°C),
- wymaga precyzyjnego prowadzenia procesów cieplnych i mechanicznych, aby uniknąć mikropęknięć,
- wysoki koszt obróbki wynikający z twardości i konieczności używania specjalistycznych narzędzi.
Podsumowanie
Stal NCMS (100CrMn6 / 1.3520) to materiał o wysokiej odporności na zużycie i dużej trwałości eksploatacyjnej, przeznaczony do pracy na zimno w warunkach dużych nacisków i ścierania. Łączy twardość, udarność oraz stabilność wymiarową, dzięki czemu znajduje zastosowanie w najbardziej wymagających narzędziach przemysłowych i elementach roboczych maszyn.
Stal narzędziowa do pracy na zimno według PN, pozostałe gatunki
NC6 – stal chromowo-wanadowa
NPW – stal niklowo-chromowo-wolframowo-wanadowa
NCMS – stal chromowo manganowo-krzemowa
NWC – wolframowo-chromowo-manganowa
NZ3 – stal wolframowo-chromowo-krzemowo-wanadowa
NMV – stal manganowow-wanadowa
NC11LV – stal chromowo-molibdenowo-wanadowa
Pozostałe stale narzędziowe
stal narzędziowa stopowa do pracy na gorącoe
stal narzędziowa stopowa do pracy na zimno
stale narzędziowe węglowe
stal szybkotnąca