Nástrojové oceli. Ing. Karel Němec, Ph.D.

Podobné dokumenty
Tepelné zpracování ocelí. Doc. Ing. Stanislav Věchet, CSc. ; Ing. Karel Němec, Ph.D.

Tepelné a chemickotepelné zpracování slitin Fe-C. Žíhání, kalení, cementace, nitridace

Tepelné a chemickotepelné zpracování slitin Fe-C. Žíhání, kalení, cementace, nitridace

Požadavky na nástroj při stříhání. Charakteristika. Použití STRUKTURA CHIPPER / VIKING

Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích. Institute of Technology And Business In České Budějovice

PRASKÁNÍ VRTÁKŮ PO TEPELNÉM ZPRACOVÁNÍ Antonín Kříž


Rozdělení ocelí podle použití. Konstrukční, nástrojové

Konstrukční, nástrojové

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

FÁZOVÉ PŘEMĚNY. Hlediska: termodynamika (velikost energie k přeměně) kinetika (rychlost nukleace a rychlost růstu = celková rychlost přeměny)

Vlastnosti V 0,2. Modul pružnosti Součinitel tepelné roztažnosti C od 20 C. Tepelná vodivost W/m. C Měrné teplo J/kg C

Druhy ocelí, legující prvky

KALENÍ. Tepelné zpracování kovových materiálů

Charakteristika. Použití TVÁŘECÍ NÁSTROJE STŘÍHÁNÍ RIGOR

Možnosti Impact testu při posuzování správnosti tepelného zpracování ocelí. Ing. Petr Beneš

Metalografie. Praktické příklady z materiálových expertíz. 4. cvičení

TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ KONSTRUKČNÍCH OCELÍ SVOČ Jana Martínková, Západočeská univerzita v Plzni, Univerzitní 8, Plzeň Česká republika

NÁSTROJOVÉ OCELI CPM 10 V

Projekt: 1.5, Registrační číslo: CZ.1.07/1.5.00/ Tepelné zpracování

C Cr N Mo Ni Mn 0,3% 14,0 % 0,4 % 0,1% 0,4% 0,5%

Díly forem. Vložky forem Jádra Vtokové dílce Trysky Vyhazovače (nitridované) tlakové písty, tlakové komory (normálně nitridované) V 0,4


Charakteristika. Vlastnosti. Použití NÁSTROJE NA TLAKOVÉ LITÍ NÁSTROJE NA PROTLAČOVÁNÍ NÁSTROJE PRO TVÁŘENÍ ZA TEPLA VYŠŠÍ ŽIVOTNOST NÁSTROJŮ

III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT

K618 - Materiály listopadu 2013

C Cr V Mo Mn Si 2,45% 5,25 % 9,75 % 1,30% 0,50% 0,90%

Vlastnosti. Charakteristika. Použití FYZIKÁLNÍ HODNOTY VYŠŠÍ ŽIVOTNOST NÁSTROJŮ MECHANICKÉ VLASTNOSTI HOTVAR

Metalografie. Praktické příklady z materiálových expertíz. 4. cvičení

I.) Nedestruktivní zkoušení materiálu = návštěva laboratoří nedestruktivního zkoušení a seznámení se se základními principy jednotlivých metodik.

TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ. Ing. V. Kraus, CSc. Opakování z Nauky o materiálu

VLIV TEPELNÉHO ZPRACOVÁNÍ NA VLASTNOSTI VYSOCEPEVNÉ NÍZKOLEGOVANÉ OCELI. David Aišman

Použití. Části formy V 0,9. Části nástroje. Matrice Podpěrné nástroje, držáky matric, pouzdra, lisovací podložky,

Použití. Charakteristika SLEIPNER PŘÍKLADY:

C Cr N Mo Ni Mn 0,3% 15,0 % 0,5 % 0,95% 0,5% 1,0%

t-tloušťka materiálu te [mm] C Ce 25 < 0,2 < 0,45 37 < 0,2 < 0,41

ŽÍHÁNÍ. Tepelné zpracování kovových materiálů

ŽÍHÁNÍ 1. ŽÍHÁNÍ OCELÍ

Vlastnosti W 1,3. Modul pružnosti Součinitel tepelné roztažnosti C od 20 C. Tepelná vodivost W/m. C Měrné teplo J/kg C

Kvantifikace strukturních změn v chrom-vanadové ledeburitické oceli v závislosti na teplotě austenitizace

Rozhodující vlastnosti nástrojových ocelí pro: POUŽITÍ. Charakteristika OPTIMÁLNÍ VÝKON NÁSTROJŮ VÝROBU NÁSTROJŮ VANCRON 40

US 2000 NÁSTROJOVÁ OCEL. Certifikace dle ISO 9001 CHARAKTER CHEMICKÉHO SLOŽENÍ US 2000 US 2000 US Typické oblasti použití.

VLIV PARAMETRŮ LASEROVÉHO POVRCHOVÉHO ZPRACOVÁNÍ NA MIKROSTRUKTURU OCELÍ

CPM REX 45 (HS) NÁSTROJOVÁ OCEL. Certifikace dle ISO 9001 CHEMICKÉ SLOŽENÍ CPM REX 45. Typické oblasti použití FYZIKÁLNÍ VLASTNOSTI.

Metodika hodnocení strukturních změn v ocelích při tepelném zpracování

OCELI A LITINY. Ing. V. Kraus, CSc. Opakování z Nauky o materiálu

Charakteristika. Použití TVÁŘENÍ STŘÍHÁNÍ SVERKER 21

III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Pracovní list č.6 k prezentaci Kalení

C Cr V Mo 0,80 % 7,50 % 2,75 % 1,30%

Posouzení stavu rychlořezné oceli protahovacího trnu

OK TUBRODUR Typ náplně: speciální rutilová. Ochranný plyn: s vlastní ochranou. Svařovací proud:

Prokalitelnost Prokalitelností Čelní zkouška prokalitelnosti: Stanovení prokalitelnosti výpočtem:

Vliv tepelného zpracování Cr-V ledeburitické oceli

Svařitelnost korozivzdorných ocelí

VANADIS 4 SuperClean TM

NTI/USM Úvod do studia materiálů Ocel a slitiny železa

Děkuji Jng. Janě Sobotové Ph.D za odbornou pomoc a trpělivé vedení během tvorby této bakalářské práce.

Použití. Charakteristika FORMY PRO TLAKOVÉ LITÍ A PŘÍSLUŠENSTVÍ NÁSTROJE NA PROTLAČOVÁNÍ VYŠŠÍ ŽIVOTNOST NÁSTROJŮ QRO 90 SUPREME

Vítězslav Bártl. duben 2012

dělení materiálu, předzpracované polotovary

KALENÍ A POPOUŠTĚNÍ. 0 0,4 0,8 1,2 1,6 1,8 Obsah C (%) Oblasti vhodných kalících teplot v diagramu Fe - Fe3C

Fe Fe 3 C. Metastabilní soustava

TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ RYCHLOŘEZNÝCH OCELÍ SVOČ FST 2010 Lukáš Martinec, Západočeská univerzita v Plzni, Univerzitní 8, Plzeň Česká republika

OK TUBRODUR Typ náplně: speciální rutilová. Ochranný plyn: s vlastní ochranou. Svařovací proud:

Metalurgie vysokopevn ch ocelí

Trvanlivost,obrobitelnost,opotřebení břitu

OPTIMÁLNÍ POSTUPY TEPELNÉHO ZPRACOVÁNÍ MATERIÁLŮ PRO PRÁCI ZA TEPLA. Jiří Stanislav


Tepelné zpracování test

Charakteristika. Použití. Vlastnosti FYZIKALNÍ VLASTNOSTI PEVNOST V TAHU RAMAX 2

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE

Vysoce korozivzdorná specielní ocel, legovaná m.j. dusíkem. Optimální kombinace vysoké korozivzdornosti, tvrdosti a houževnatosti.

Jominiho zkouška prokalitelnosti

2. Struktura a vlastnosti oceli, druhy ocelí Rovnovážné a nerovnovážné struktury oceli, mechanické vlastnosti oceli, druhy konstrukčních ocelí.

E-B 502. EN 14700: E Fe 1

Charakteristika. Vlastnosti. Použití FYZIKÁLNÍ VLASTNOSTI CALDIE. Pevnost v tlaku

Charakteristika. Tepelné zpracování. Použití. Vlastnosti ŽÍHÁNÍ NA MĚKKO NORMALIZAČNÍ ŽÍHÁNÍ ŽÍHÁNÍ NA SNÍŽENÍ VNITŘNÍHO PNUTÍ KALENÍ PEVNOST V TAHU

Tepelné zpracování ocelí. Kalení a popouštění. Chemicko-tepelné zpracování. Tepelné zpracování litin.

LETECKÉ KONSTRUKČNÍ OCELI

E-B 502. EN 14700: E Fe 1

III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Sostružnické nože- učební materiál

1. přednáška OCELOVÉ KONSTRUKCE VŠB. Technická univerzita Ostrava Fakulta stavební Podéš 1875, éště. Miloš Rieger

Abstrakt. Klíčová slova. tepelné zpracování; prokalitelnost; U-křivka; mikrostruktura; martenzit. Abstract

42 28XX nízko středně legované oceli na odlitky odlévané jiným způsobem než do pískových forem 42 29XX vysoko legované oceli na odlitky

Charakteristika. Vlastnosti. Použití FYZIKÁLNÍ VLASTNOSTI MECHANICKÉ VLASTNOSTI UNIMAX

CHEMICKO - TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ

Zvyšování kvality výuky technických oborů

Laserové návarové dráty. Řada LAS

CSM 21 je označení ROBERT ZAPP WERKSTOFFTECHNIK GmbH 0,02 % 15,00 % 4,75 % 3,50 %

A U T O R : I N G. J A N N O Ž I Č K A S O Š A S O U Č E S K Á L Í P A V Y _ 3 2 _ I N O V A C E _ _ T E P E L N É Z P R A C O V Á N Í _ P W

Prášková metalurgie. Výrobní operace v práškové metalurgii

HLINÍK A JEHO SLITINY

METALOGRAFIE II. Oceli a litiny

SMA 2. přednáška. Nauka o materiálu NÁVRHY NA OPAKOVÁNÍ

PŘÍNOS METALOGRAFIE PŘI ŘEŠENÍ PROBLÉMŮ TEPELNÉHO ZPRACOVÁNÍ NÁSTROJOVÝCH OCELÍ. Antonín Kříž

Žíhání druhého druhu. Teorie tepelného zpracování Katedra materiálu Technická univerzita v Liberci Doc. Ing. Karel Daďourek, 2007

18MTY 1. Ing. Jaroslav Valach, Ph.D.

Opakovací MATURITNÍ OTÁZKY Z PŘEDMĚTU TECHNOLOGIE ŠKOLNÍ ROK OBOR STROJNICTVÍ, ZAMĚŘENÍ PPK ZKRÁCENÉ POMATURITNÍ STUDIUM 1.

7. TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ

RYCHLOŘEZNÉ NÁSTROJOVÉ OCELI

Transkript:

Nástrojové oceli Ing. Karel Němec, Ph.D.

Rozdělení nástrojových ocelí podle chemického složení dle ČSN EN Podle ČSN EN-10027-1 Nástrojové oceli nelegované C35U (19065) C105U (19191) C125U (19255) Nástrojové oceli legované 90MnV8 (19312) 35CrMo8 (19520) X210Cr12 (19436) Rychlořezné oceli HS 3-2-2 (19820) HS 6-5-2 (19830) HS 10-5-3-10 (19861) Podle ČSN 420002 Nelegované nástrojové oceli Nízkouhlíkové (0,3 0,6 % C) Středněuhlíkové (0,5 1,1 % C) Vysokouhlíkové (1,0 1,5 % C) Legované nástrojové oceli Nízkolegované (do 5% legur) Střednělegované (5 10% legur) Vysokolegované (nad 10% legur) Rychlořezné oceli Oceli pro běžné použití Výkonné oceli Vysoce výkonné oceli (+ Co)

Rozdělení nástrojových ocelí podle použití (ČSN 42 0075) NA na řezné nástroje NB na nástroje pro střihání NC na nástroje pro tváření (NCS za studena, NCT za tepla) ND na formy NE na nástroje pro drcení a mletí NF na ruční nástroje a nářadí NG na měřidla NH na upínací nářadí

Další dělení nástrojových ocelí Podle druhu ochlazovacího prostředí při tepelném zpracování kalitelné do vody kalitelné do oleje kalitelné na vzduchu

Základní vlastnosti nástrojových ocelí Tvrdost Pevnost v ohybu Houževnatost Kalitelnost a prokalitelnost Odolnost proti popouštění Odolnost proti otěru Odolnost proti otupení (řezivost) Stálost rozměrů

Tvrdost nástrojových ocelí Výše optimální tvrdosti je dána způsobem a podmínkami namáhání nástrojů Tvrdost nástrojů po kalení závisí především na obsahu uhlíku a vzrůstá s jeho zvyšujícím se obsahem Legující přísady ovlivňují výrazněji tvrdost oceli tehdy, tvoří-li s uhlíkem karbidy. Používají se zejména Cr, V, W a Mo

Pevnost v ohybu Pevnost v ohybu u nástrojových ocelí lépe vystihuje způsob namáhání nástroje Obdobně jako tvrdost závisí především na obsahu uhlíku (vzrůstá s jeho zvyšujícím se obsahem) a způsobu tepelného zpracování Významně závisí rovněž na stavu povrchu, protože vysoce pevné materiály jsou citlivé na vruby

Houževnatost Určuje odolnost nástrojů vůči mechanickým rázům (tj. proti tvorbě trhlin a jejich šíření) Houževnatost je důležitá hlavně u materiálů na nástroje pro stříhání a tváření Zvýšení houževnatosti lze dosáhnout zjemněním zrna, rovnoměrným rozložením jemných karbidů a minimalizováním vnitřních pnutí Nežádoucí je struktura s výraznou karbidickou řádkovitostí a přítomnost nečistot a vměstků

Kalitelnost a prokalitelnost U nástrojových ocelí bývá obvykle požadováno prokalení celého průřezu Prokalitelnost závisí hlavně na chemickém složení oceli, velikosti nástroje a rychlosti ochlazování při kalení Podstatně se zvyšuje zejména přísadou Mn, Cr, Mo a W

Prokalitelnost Křivky prokalitelnosti nástrojových ocelí: a C105U (19 191) b 90MnCrV8 (19 313) c X210CrW12 (19 437)

Odolnost proti popouštění Nástrojové oceli si musí zachovat mechanické vlastnosti (hlavně tvrdost) i při práci za vyšších teplot, aby se nesnížila odolnost proti otěru a řezivost, tedy životnost nástroje Dostatečnou životnost nástrojů lze zajistit především vhodným výběrem oceli Odolnost proti popouštění zvyšují hlavně W, Mo, V, Co

Odolnost proti popouštění Vliv V, Mo a W na odolnost proti popouštění u nástrojových ocelí

Odolnost proti popouštění Tvrdost nástrojových materiálů v závislosti na teplotě: a nelegovaná ocel b rychlořezná ocel c slinutý karbid

Odolnost proti otěru a otupení Otěr ovlivňuje velikost opotřebení a tím i řezivost (odolnost proti otupení) nástrojů Odolnost proti otěru je výrazně ovlivňována množstvím, typem a rozložením karbidů ve struktuře Při otěru se funkční části nástroje zahřívají, proto je nutné, aby měla ocel i dobrou odolnost proti popouštění

Stálost rozměrů U většiny nástrojů je požadováno, aby měly po tepelném zpracování minimální rozměrové změny, neboť další opracování (broušení) je velice drahé Navíc u přesných nástrojů musí být zaručena rozměrová stálost i po dlouhých dobách používání

Chemické složení nástrojových ocelí Nástrojové oceli obsahují mimo různé množství uhlíku následující prvky: Doprovodné prvky prospěšné (z výroby) Mn, Si, Al Legující prvky Cr, W, Mo, V, Co, Ni Nečistoty P, S, Cu, O, N, H

Strukturní složky nástrojových ocelí Martenzit Žádoucí struktura - tvrdý, pevný, křehký. Zbytkový austenit Nežádoucí struktura (je měkký), jeho množství závisí na obsahu uhlíku a legujících prvků rozpuštěných v austenitu po výdrži na kalící teplotě. Karbidy Žádoucí struktura, karbidy vyskytující se v matrici nástrojových ocelí jsou tvrdší než základní matrice, takže zvyšují odolnost proti opotřebení. Jejich vliv je tím větší, čím vyšší je jejich tvrdost a plocha povrchu.

Karbidy v nástrojových ocelích Karbidy Tvrdost [HV 0,1] prvky (M) Pozn. M 3 C asi 950 Fe, (Fe,Cr) Karbid cementitického typu, je relativně měkký M 23 C 6 1000-1100 Cr M 6 C 1200-1300 W M 7 C 3 1600-1800 Cr Při ohřevu na kalící teplotu se zcela rozpustí, chrom přechází do tuhého roztoku a zvyšuje prokalitelnost oceli Při ohřevu na kalící teplotu se zčásti rozpustí v austenitu, zčásti zůstává zachován a omezuje růst zrna austenitu. M 2 C 1700-1900 W, Mo Precipitují ve struktuře při popouštění 500-600 C MC (M 4 C 3) 2200-3000 V Jemné velmi tvrdé karbidy, které se při austenitizaci jen zčásti rozpustí a zabraňují zhrubnutí austenitického zrna. Dále precipitují ve struktuře při popouštění 500-600 C

Tepelné zpracování nástrojových ocelí Polotovary se před vlastní výrobou nástroje žíhají naměkko. Smyslem tohoto žíhání je získat strukturu vhodnou pro zpracování oceli - s nízkou tvrdostí a dobrou obrobitelností. Výkon nástroje je podmíněn nejen výběrem vhodné oceli pro daný účel použití, ale rovněž zvoleným postupem tepelného zpracování. Nástroje získávají výsledné vlastnosti dalším tepelným zpracováním, a to obvykle martenzitickým kalením a popouštěním.

Kalení nástrojových ocelí Ohřev na kalící teplotu je pozvolný, často v několika teplotních stupních - kvůli rovnoměrnému ohřevu součásti Výše kalící teploty závisí na chemickém složení oceli Doba výdrže na kalící teplotě je zpravidla 10-15 minut, max. 30 minut (neplatí pro rychlořezné oceli viz. dále) Ochlazovací rychlost nemá být vyšší než je bezpodmínečně nutná, proto jsou jako ochlazovací prostředí používány olej nebo vzduch, voda jen výjimečně

Kalení nástrojových ocelí Kalení - nepřetržité (přímé) - lomené - termální - se zmrazením

Tepelné zpracování nástrojových ocelí na primární a sekundární tvrdost Primární tvrdost cílem nízkoteplotního popouštění (do 200 C) je přeměna tetragonálního martenzitu na martenzit kubický, přeměna zbytkového austenitu na martenzit kubický. Výsledná tvrdost oceli po popouštění je odvozena od tvrdosti kubického martenzitu. Sekundární tvrdost zvýšením popouštěcí teploty na 550 600 C dochází: k precipitaci jemné disperze částic speciálních karbidů (W 2 C, V 4 C 3, Mo 2 C) vzrůst tvrdosti oceli po popouštění při ochlazení z popouštěcí teploty dochází k transformaci ochuzeného zbytkového austenitu na martenzit, čímž dochází opět ke zvýšení tvrdosti oceli po popouštění

Nízkoteplotní popouštění nástrojových ocelí na primární tvrdost a) Popouštěcí křivka (ocel C105U) b) Vrstevnicový diagram

Vysokoteplotní zušlechťování nástrojových ocelí na sekundární tvrdost a) Popouštěcí křivka (HS 6-5-2) b) Vrstevnicový diagram

Mikrostruktura nelegované oceli Martenzit Karbidy (Fe 3 C) ocel C105U (19 191), 850 C/ voda/ 200 C

Mikrostruktura legované oceli Martenzit Karbidy chromu ocel X210Cr12 (19 436), 980 C/ olej/ 200 C Pozn.: Ukázka struktury nevhodně tvářené nástrojové oceli karbidická řádkovitost

Rozdělení a značení RO dle ČSN EN Dělení se provádí dle chemického složení následovně: W-Cr-V W-Cr-Mo-V W-Cr-V-Co W-Cr-Mo-V-Co Označení oceli začíná písmeny HS (High Speed) Následují čísla udávající střední obsahy legujících prvků v pořadí W-Mo-V-Co Příklady: HS18-0-1 (19 824 chem. slož.: 18%W, 0%Mo, 1%V) HS10-4-3-10 (19 861)

Schéma tepelného zpracování rychlořezných ocelí

Mikrostruktura rychlořezné oceli Martenzit ocel HS 6-5-2 (19 830), 1200 C/ olej/ 550 C Karbidy (MC, M 2 C)

Povrchové úpravy nástrojů K zlepšení užitných vlastností nástrojů, zejména řezných a lisovacích, byla vypracována řada postupů povrchových úprav. Nejdůležitější z nich jsou: Naprašování vrstvy nitridu titanu (TiN) podstatně zlepšuje životnost nástrojů, zejména řezných Nitridování zvyšuje tvrdost, odolnost proti opotřebení a zlepšují se kluzné vlastnosti Tvrdé chromování - zvyšuje tvrdost, odolnost proti opotřebení, u řezných a lisovacích nástrojů lze tímto postupem zvýšit životnost až trojnásobně Fosfátování získaná vrstva je porézní, dobře zadržuje mazivo a tím zlepšuje odolnost proti opotřebení

Doporučená literatura Ptáček, L. a kol.: Nauka o materiálu II. Akademické nakladatelství CERM, Brno, 1999, (2. opravené a doplněné vydání 2002) Fremunt, P., Krejčík, J., Podrábský, T.: Nástrojové oceli. Dům techniky Brno, Brno, 1994 Pluhař, J. a kol.: Nauka o materiálech. SNTL, Praha,1989 Askeland, D.R., Phulé, P.P.: The Science and Engineering of Materials. Thomson-Brooks/Cool, 4th ed. 2003 (5th ed. 2005) Callister, W.D., Jr.: Materials Science and Engineering. An Introduction. John Wiley & Sons, Inc., 6th ed., 2003