HOTVAR 2
Charakteristika HOTVAR je Cr-Mo-V legovaná vysokovýkonná ocel pro práci za tepla, pro kterou jsou charakteristické tyto vlastnosti: Vysoká odolnost proti opotřebení za tepla Velmi dobré vlastnosti při vysokých teplotách Vysoká odolnost proti tepelné únavě Velmi dobrá odolnost proti popouštění Velmi dobrá tepelná vodivost Chemické složení Dodávaný stav C 0,55 Si,0 Mn 0,75 Cr 2,6 Měkce žíhané, cca 20 HB Mo 2,25 VYŠŠÍ ŽIVOTNOST NÁSTROJŮ V 0,85 HOTVAR je speciální premium ocel pro práci za tepla vyvinutá UDDEHOLMEM umožňující činnost nástroje při teplotách do 650 C. Legující prvky v oceli HOTVAR jsou vyvážené a poskytují vysokou odolnost proti opotřebení a dobré vlastnosti při vysokých teplotách. HOTVAR je vyráběn speciálními postupy. Použití HOTVAR je ocel pro práci za tepla vhodná pro aplikace, kde jsou hlavními příčinami výpadků nástrojů opotřebení a plastická deformace. Oblasti použití: Kování za tepla, zápustky a lisovníky Kování na kovacích válcích, válcovací čelisti Výkyvné kování, zápustky Pěchování, upínací čelisti Plnoautomatické tváření za tepla, matrice Axiální kruhové/zápustkové válce Příčné válce, segmenty válců Ohýbání za tepla, ohýbací segmenty Kalibrace za tepla Tlakové lití zinku, vložky forem Nástroje na protlačování hliníkových trubek Doporučený rozsah tvrdostí je 54-58 HRC. Aby se zvýšila odolnost proti opotřebení, je možné nástroje nitridovat, nebo nitrocementovat. Vlastnosti Všechny vzorky byly odebrány ze středu tyče o průměru 5 mm. Pokud není udáváno jinak vzorky byly kaleny při 050 C, ochlazeny na vzduchu a popuštěny 2+2h při 575 C. Tvrdost byla 56 HRC. FYZIKÁLNÍ HODNOTY Hodnoty při pokojové a vyšších teplotách. Teplota 20 C 200 C 600 C Měrná hmotnost 7 800 7 700 7 600 kg/m 3 Modul pružnosti 20 000 80 000 40 000 N/mm 2 Součinitel tepelné roztažnosti C od 20 C Tepelná vodivost W/m. C 2,6 x 0-6 3,2 x 0-6 3 33 35 MECHANICKÉ VLASTNOSTI Informativní pevnost v tahu při pokojové teplotě. Tvrdost 54 HRC 56 HRC 58 HRC Pevnost v tahu RM 2 00 2 200 2 300 N/mm 2 Mez průtažnosti 800 820 850 Rp0,2 N/mm 2 3
Pevnost za tepla Pevnost za tepla v podélném směru Vliv času na tvrdost při zvýšené teplotě V grafech je znázorněn vliv doby žíhání na tvrdost. Vzorky byly zakaleny a popuštěny na 54, 56 a 68 HRC. Vliv zkušební teploty na rázovou energii Charpy-V v příčném směru 4
Tepelné zpracování ŽÍHÁNÍ NA MĚKKO Tvrdost, velikost zrna a zbytkový austenit jako funkce austenitizační teploty Vzorek ø 25 mm Ocel prohřát na 820 C a pomalu ochlazovat v peci rychlostí 0 C za hodinu až na 600 C a potom volně ochladit na vzduchu. ŽÍHÁNÍ NA SNÍŽENÍ VNITŘNÍHO PNUTÍ Po hrubém opracování nástroj prohřát na 650 C a na této teplotě držet 2 hodiny. Potom pomalu ochladit v peci na 500 C a nakonec ochladit volně na vzduchu. KALENÍ Předehřev: první stupeň 480-600 C, druhý stupeň 850 C Austenitizační teplota: 050-070 C, při požadavku maximální tvrdosti 070 C Teplota C 050 070 Výdrž min 30 20 Tvrdost před popouštěním pro o 25 mm HRC olej 6± 62± vzduch 59± 60± Výdrž-doba na austenitizační teplotě od okamžiku, kdy nástroj dosáhl austenitizační teplotu v celém průřezu POPOUŠTĚNÍ Popouštěcí teplotu volit podle požadované tvrdosti z popouštěcího diagramu. Popouštět 2x na min 250 C s meziochlazením na pokojovou teplotu. Výdrž h/20 mm tloušťky, minimálně však 2h. Popouštěním na 250 C 2+2h se dosáhne výsledná tvrdost 56-58 HRC. Popouštěcí diagram Chrantě díly proti oduhličení a oxidaci během kalení OCHLAZOVACÍ PROSTŘEDÍ Inertní plyn/vzduch s vysokou rychlostí Vakuum (inertní plyn s dostatečnou rychlostí a přetlakem) Solná lázeň nebo fluidní způsob při 450-550 C či 80-220 C Teplý olej cca 80 C Pozn..: Při dosažení teploty 50-70 C ihned nástroj popustit. Pozn.2: Optimálních vlastností je možné dosáhnout při dostatečně rychlém ochlazení, avšak s přihlédnutím na možnou deformaci a vznik trhlin. 5
Austenitizační teplota: 050 C. Výdrž: 30 min ARA diagram Ochlazovací křivka č. 2 3 4 5 6 7 8 9 tvrdost HV 0 772 734 75 707 690 548 473 564 35 T 800-500 (sec) 40 280 450 630 390 525 8360 940 ROZMĚROVÉ ZMĚNY PO KALENÍ A POPOUŠTĚNÍ Během kalení a popouštění je forma vystavena tepelnému a také transformačnímu pnutí. To vede nevyhnutelně k rozměrovým změnám a deformacím. Proto se doporučuje volit před kalením a popuštěním vždy přídavek pro obrábění. Obvykle se rozměr v nejdelším směru zmenší a nejmenší rozměr může vzrůst, toto vždy záleží na velikosti formy, jejím tvaru a rychlosti ochlazení při kalení. Pro HOTVAR je doporučeno ponechat si přídavek 0,4% na délku, šířku i tloušťku. NITRIDOVÁNÍ Nitridování vytvoří tvrdou povrchovou vrstvu, která je odolná proti opotřebení a obrušování. Nitridační vrstva je ovšem křehká a může prasknout nebo se odlomit, pokud je vystavena mechanickým nebo tepelným rázům. Míra rizika roste s tloušťkou vrstvy. Před nitridováním je nutné nástroj zakalit a popustit při teplotě minimálně o 50 C vyšší než je teplota nitridování. Nitridování v plynném čpavku při 50 C nebo plazmové nitridování v 75% vodíku a 25% dusíku při 480 C ve výsledku dávají povrchovou tvrdost cca 000 HV 0,2. Plazmové nitridování je upřednostňovanou metodou vzhledem k lepší kontrole potenciálu dusíku. HOTVAR lze rovněž nitrocementovat v plynu, nebo v solné lázni. Povrchová tvrdost po nitrocementaci je cca 900 HV 0,2. 6
Hloubka nitridování Proces Plazmová nitridace při 480 C Nitrocementace - v plynu při 580 C - v solné lázni při 580 C Čas h 0 30 2,5 Hloubka mm 0,8 0,27 0,20 0,3 HOTVAR má lepší schopnost nitridace než AISI H3. Z tohoto důvodu může být nitridační čas pro HOTVAR kratší v porovnání s H3, jinak je zde značné riziko, že tloušťka vrstvy bude příliš veliká. Elektro-erozivní obrábění Jestliže se tento způsob obrábění aplikuje na nástroji v kaleném a popuštěném stavu, bílá přetavená vrstva by měla být mechanicky odstraněna např. broušením, nebo leštěním. Nástroj by potom měl být opět popuštěn na teplotu o cca 25 C nižší, než byla předcházející teplota popouštění. 7