1
QRO 90 SUPREME 2
Charakteristika QRO 90 SUPREME je vysokovýkonná Cr-Mo-V legovaná ocel pro práci za tepla, pro kterou jsou charakteristické tyto vlastnosti: Vysoká pevnost a tvrdost při zvýšených teplotách Velmi vysoká odolnost proti popouštění Vynikající odolnost proti tvoření trhlinek z tepelné únavy Vyšší tepelná vodivost než u běžných ocelí pro práci za tepla Vynikající houževnatostí a tažnost v podélném a příčném směru Rovnoměrná a dobrá obrobitelnost Dobré vlastnosti při tepelném zpracování Chemické složení Dodávaný stav C 0,38 Ocel je patentově chráněna Si 0,3 Mn 0,75 Cr 2,6 Měkce žíhané, cca 180 HB Mo 2,25 VYŠŠÍ ŽIVOTNOST NÁSTROJŮ V 0,9 QRO 90 SUPREME je nenormovaná ocel nejvyšší kvality, kterou speciálně vyvinula firma UDDEHOLM, aby bylo možno zaručit maximální výkon u nástrojů pro práci za tepla. Označení SUPREME znamená, že ocel se vyrábí speciálními postupy včetně elektro struskového přetavování, čímž je dosažen vysoký stupeň čistoty a velmi dobré mechanické vlastnosti. Tyto vlastnosti s optimalizovaným chemickým složením řadí ocel QRO 90 SUPREME mezi nejvýkonnější materiály pro práci za tepla. Především kombinace vysoké pevnosti za tepla, odolnosti proti popouštění a vysoké tepelné vodivosti je u této oceli nepřekonatelná. Ocel QRO 90 SUPREME zabezpečuje vyšší životnostnost nástrojů pro tlakové lití, plasty a protlačování barevných kovů a oceli. Použití FORMY PRO TLAKOVÉ LITÍ A PŘÍSLUŠENSTVÍ Při tlakovém lití hliníku a mosazi překonává QRO 90 SUPREME všechny běžné oceli pro práci za tepla. Velmi vysoká pevnost za tepla zamezuje iniciaci trhlin a tím prodlužuje životnost formy. Vysoká tepelná vodivost umožňuje zkrácení cyklu a tím zvýšení produktivity. QRO 90 SUPREME se dá použít na části nástrojů, u kterých se požaduje odolnost proti tvoření trhlinek za tepla, erozi a ohýbání. Typickým použitím jsou jádra, hrotové podpěrky jádra, vložky, malé formy, vtoková pouzdra a pohyblivé části pro tlakové lití hliníku, mosazi a mědi. NÁSTROJE NA PROTLAČOVÁNÍ Ocel QRO 90 SUPREME by se měla používat vždy, když požadované množství výrobků je větší, než množství, které by bylo možné lisovat s nástrojem z běžné oceli pro práci za tepla. Toto se týká: Velkých sérií jednoduchých profilů, při velké spotřebě lisovacích matric Matrice pro komplikované resp. tenkostěnné profily Slitiny, které se dají obtížně lisovat Při protlačování hliníku a oceli mají části nástrojů jako např. vnitřní pouzdra, lisovací podložky, lisovací trny a lisovací razníky z QRO 90 SUPREME vyšší životnost než nástroje z oceli W-Nr. 1.2344. U protlačování mosazi a mědi mají lisovací podložky a držáky z matric z QRO 90 SUPREME rovněž lepší životnost než z oceli pro práci za tepla W-Nr. 1.2344. Podobné zlepšení nastalo u vnitřních pouzder recipientu při protlačování mosazi. 3
NÁSTROJE NA LISOVÁNÍ ZA TEPLA QRO 90 SUPREME je vhodná zejména pro lisování oceli a mosazi za tepla, obzvláště na malé a střední nástroje. QRO 90 SUPREME je dále vhodná na plnoautomatické tváření za tepla, pěchování, protlačovaní za tepla, lisování prášků a všechny procesy, u kterých je nutné velmi intenzivní chlazení vodou. Vlastnosti Všechny vzorky byly odebrány ze středu tyče o rozměru 356 x 127 mm. Pokud není udáno jinak všechny vzorky byly kaleny 30 minut při 1 030 C, ochlazeny na vzduchu a popuštěny 2+2h při 645 C. Tvrdost byla 45±1 HRC. Podélný směr Přibližná pevnost při zvýšené teplotě FYZIKÁLNÍ VLASTNOSTI Kaleno a popuštěno na 45 HRC. Hodnoty při pokojové a vyšších teplotách. Vliv doby při vysokých teplotách na tvrdost Teplota 20 C 400 C 600 C Měrná hmotnost 7 800 7 700 7 600 kg/m 3 Modul pružnosti 210 000 180 000 140 000 N/mm 2 Součinitel tepelné roztažnosti C od 20 C Tepelná vodivost W/m. C 12,6 x 10-6 13,2 x 10-6 33 33 MECHANICKÉ VLASTNOSTI Tvrdost 48 HRC 45 HRC 40 HRC Pevnost v tahu RM Mez průtažnosti Rp0,2 1 620 N/mm 2 1 470 N/mm 2 1 250 N/mm 2 1 400 N/mm 2 1 270 N/mm 2 1 100 N/mm 2 Informativní pevnost v tahu při pokojové teplotě. Vliv zkušební teploty na rázovou houževnatost Charpy V, příčný směr 4
Tepelné zpracování Tvrdost, velikost zrna a zbytkový austenit jako funkce austenitizační teploty ŽÍHÁNÍ NA MĚKKO Ocel prohřát na 820 C a pomalu ochlazovat v peci rychlostí 10 C za hodinu až na 650 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: 600-850 C, obvykle ve dvou stupních. Austenitizační teplota: 1020-1050 C Teplota C 1 020 1 050 Výdrž min 30 15 Tvrdost před popouštěním HRC 51±2 52±2 Výdrž-doba na austenitizační teplotě od okamžiku, kdy nástroj dosáhl austenitizační teplotu v celém průřezu 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 při 450-550 C nebo 180-220 C, následné ochlazení na vzduchu Teplý olej Pozn.1.: 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
POPOUŠTĚNÍ Popouštěcí teplotu volit podle požadované tvrdosti z popouštěcího diagramu. Popouštět min. 2x a min. 600 C s meziochlazením na pokojovou teplotu. Výdrž 1h/20 mm tloušťky, minimálně však 2h. Pro nebezpečí vzniku popouštěcí křehkosti nepopouštět v teplotním rozsahu 500-600 C. Popouštěcí diagram Vzorky 25 x 25 x 40 mm ochlazeny na vzduchu. Větší rozměry, které obsahují po kalení bainit, jsou charakterizovány nižší počáteční tvrdostí a posunutím sekundární tvrdosti k vyšším teplotám. Při popuštění na vyšší teploty jsou ale křivky od 45 HRC víceméně stejné, bez ohledu na velikost průřezu. Přibližná rázová houževnatost při různých popouštěcích teplotách Podélné vzorky, tepelně zpracované po opracování. Popouštění v teplotním rozsahu 500-600 C se nedoporučuje vzhledem k zhoršení houževnatosti. 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 k deformacím. Proto se doporučuje ponechat si přídavek na obrábění před kalením a popouštěním. Obyčejně velikost v nejdelším směru se zmenší a nejmenší rozměr může vzrůst, ale toto vždy také záleží na velikosti formy, jejím tvaru a intenzitě ochlazování při kalení. Pro QRO 90 SUPREME je doporučeno volit přídavek 0,3% na délku, šířku i tloušťku. 6
NITRIDOVÁNÍ Nitridování vytvoří tvrdou povrchovou vrstvu, která je odolná proti opotřebení a obrušování. Nitridační vrstva je ovšem křehká a může prasknout nebo ulomit se, když je vystavená mechanickým nebo tepelným šokům. Riziko roste s tloušťkou vrstvy. Před nitridováním se nástroj zakalí a popustí při teplotě alespoň o 50 C vyšší než je teplota nitridování. Nitridování v plynném čpavku při 510 C nebo plazmové nitridování v 75% vodíku a 25% dusíku při cca 480 C ve výsledku dávají povrchovou tvrdost cca 1000 HV 0,2. Plazmové nitridování je upřednostňovanou metodou vzhledem k lepší kontrole potenciálu dusíku. Zvláště přítomnost tzv. bílé vrstvy není doporučována pro práci za tepla. Ovšem nitridování v plynném čpavku dává také dobré výsledky. QRO 90 SUPREME lze rovněž nitrocementovat v plynu nebo solné lázni. Povrchová tvrdost po nitrocementaci je 800-900 HV 0,2. Hloubka nitridování 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. Proces Čas H Nitridace v plynu při 510 C 10 30 Plazmová nitridace při 480 C Nitrocementace - v plynu při 580 C - v solné lázni při 580 C 10 30 2,5 1 Hloubka mm 0,16 0,27 0,18 0,27 0,20 0,13 Nitridační hloubka >0,2 mm se nedoporučuje pro práci za tepla. QRO 90 SUPREME vykazuje lepší výsledky při nitridování než AISI H13. Z tohoto důvodu může být nitridační čas pro QRO 90 SUPREME kratší v porovnání s H13, jinak je zde značné riziko, že tlouštka nitridační vrstvy bude příliš veliká. QRO 90 SUPREME může být nitridována ve stavu žíhaném na měkko. Tvrdost a tlouštka vrstvy ovšem budou menší. 7