Oceli pro práci za tepla

Ferrosta s.r.o V Holešovičkách 1579 / 24 180 00 Praha 8 - Libeň Tel.: 2 8 1 0 9 6 5 1 1, 2 8 1 0 9 6 5 3 2 Fax: 2 8 1 0 9 6 5 0 0 nastrojova@thyssenkrupp-ferrosta.cz www.thyssenkrupp-ferrosta.cz Oceli pro práci za tepla tlakové lití protlačování kování sklářský průmysl výroba trubek hlavní oblasti použití

Nástrojové oceli - THYROTHERM použití: tlakové lití EFS Extra Fein Struktur takto označené oceli THYROTHERM se vyznačují výrazně vyšší kvalitou struktury, jedná se o zcela mimořádně přísnou technologii výroby a to již při třídění šrotu, samotnou kontrolu procesu tavby a tepelného zpracování. Výsledkem je vyšší čistota, rovnoměrnější rozložení a přesnější obsah legur v chem. složení, zlepšení technologických hodnot v délce i průřezu a stálost struktury po tep. zpracovaní. EFS SUPRA tj. elektrostrusk. přetavená ocel (ESU, ESR) se z dokonalenou technologii vlastního přetavovacího procesu. Vysoká hospodárnost a produktivita je základním předpokladem ve výrobě. Krátká životnost nebo dlouhé prostoje přinášejí vícenáklady, vyšší režii. Pro nástroje beztřískového tvarování obrobků ze železa a neželezných kovů a jejich slitiny pro tlakové lití, protlačování za tepla, zápustkové kování, pro výrobu trubek, ale také skla je proto doporučováno použití kvalitních ocelí pro práci za tepla. Oceli EFS / SUPRA ze závodů Edelstahl Witten-Krefeld mají ty nejlepší předpoklady zajistit uživateli maximální spokojenost ve smyslu nástroj / výrobce / spotřebitel. Tlakové odlévání je určeno pro ekonomickou výrobu obrobků svelkou přesností rozměrů a pravidelností ve velkých sériích. Moderní automobilové komponenty kladou zvláště vysoké požadavky na přesnost používaných dílů. Převodové skříně se často vyrábějí z hliníkové tlakové slitiny. Předpokladem pro jejich výrobu je nástroj, který nejen že má optimální konstrukci, ale rovněž je vyroben z optimálního materiálu. Ten hraje klíčovou úlohu pro vysoký počet vstřiků drahých nástrojů. Pečlivým výběrem a cílenou selekcí jednotlivých slitin je možno pomocí speciálních ocelí dosáhnout velkého zvýšení bezpečnosti a životnosti ve srovnání s použitím standardních druhů. Tepelné rozdíly v procesu tlakového odlévání jsou velké a v závislosti na druhu kovů (hliník, magnesium,zinek apod.) velmi variabilní. A to při velmi krátkých sekvencích. Pro slévače je proto odolnost materiálů používaných na výrobu nástrojů vůči tepelným změnám na prvním místě. Ocel proto musí vykazovat velkou houževnatost, tepelnou odolnost a zárověň vynikající tepelnou vodivost.tepelnou vodivost je možno zvýšit například přísadou molybdenu. V katalogu požadavků výše jsou kromě toho uvedena odolnost proti tepelnému opotřebení, tlaku a vhodnosti pro lepení. Pro vysoce namáhané formy tlakového odlévání doporučují naši materiáloví specialisté zásadně oceli elekro-struskově přetavené ze skupiny THYROTERM SUPRA. Tyto vysokovýkonné oceli jsou určeny pro dlouhou životnost formy, ještě větší spolehlivost a tím I vyšší ekonomičnost. Wu2001_337.ppt Druckgießteil

skupiny nástrojových ocelí - kritérium teplota (T) ocel pro práci za studena T < ~ 200 C tvrdost,odolnost vůči tlaku, otěruvzdornost, houževnatost ( korozivzdornost ) ocel pro práci za tepla T < ~ 600 C odolnost vůči popuštění, odolnost vůči teplotě, houževnatost odolnost vůči tepl. rázům rychlořezné oceli T < ~ 600 C odolnost vůči popuštění, odol. vůči teplotě, tvrdost, otěruvzdornost ( houževnatost ) ocel na formy pro plasty odol. vůči tlaku, houževnatost, obrobitelnost, leštitelnost, dezénovatelnost korozivzdornost Wu2001_335.ppt

skupiny rozdělení dle popouštěcí tepl. ocel pro práci za studena - nelegované např. 1.1730 - stř. legované např. 1.2550, 1.2842, 1.2767 - vysoce legované např. 1.2363 - ledeburické Cr oceli např. 1.2080, 1.2436, 1.2379 korozivzdorné oceli např. 1.2083, 1.2361 k zušlechtění např. 1.2162, 1.2764, 1.2341 popuštěcí teplota < 500 C > 500 C ocel pro práci za studena - dle zvl. ujednání např. 1.2379 ocel pro práci za tepla - (ohne Sekundärhärtemaximum) z.b. 1.2713, 1.2714 - (mit Sekundärhärtemaximum) z.b. 1.2343, 1.2344, 1.2367 rychlořezné např. 1.3343, 1.3243 zušlechtěné např. 1.2738, 1.2316, 1.2711 nitridační např. 1.8550, 1.8521, 1.8519 Wu2001_331.ppt např.. 1.2709 martensitické

přehled nejpoužívanějších ocelí pro práci za tepla Werkstoff DIN- ozn. chem. složení (Richtwerte in %) C Si Cr Mo Ni V Co Ti THYROTHERM 2343 X38CrMoV5-1 0,38 1,00 5,30 1,30-0,40 - - THYROTHERM E38K ~ X35CrMoV5-1 0,35 0,30 5,00 1,30-0,40 - - THYROTHERM 2344 X40CrMoV5-1 0,40 1,00 5,30 1,40-1,00 - - THYROTHERM 2365 X32CrMoV3-3 0,32 0,30 3,00 2,80-0,50 - - THYROTHERM 2367 X38CrMoV5-3 0,37 0,30 5,00 3,00-0,60 - - THYROTHERM 2885 X32CrMoCoV3-3-3 0,32 0,30 3,00 2,80-0,50 3,00 - THYROTHERM 2714 55NiCrMoV7 0,56-1,10 0,50 1,70 0,10 - - THYROTHERM 2799 X2NiCoMoTi12-8-8 0,02 - - 8,00 12,00-8,00 0,50 THYROTHERM 2999 X45MoCrV5-3-1 0,45 0,30 3,00 5,00-1,00 - -

tlakové lití Ovlivňující faktory na životnost forem pro tlakové lití vlastnosti oceli výroba nástroje ocel chem. složení rozsah obsahu jednotlivých prvků výroba oceli tavba, rafinace, st. čistoty, struktura stav oceli tepel. zpracování, opracování konstrukce nástroje tvarové přechody, rozměrové poměry, tvarové složitosti opracování složitost povrchu, tvarové přechody - tvary, Erodování - broušení Wu2001_193.ppt pracovní nasazení, udržba provozní teplota předohřev, chlazení teplotní změny počet prac. taktů, ostřiky strojní zařízení uzavírací tlaky, plnící tlaky, rychlost tlakování

oceli pro práci za tepla tlakové lití hlavní požadavky na oceli pro formy na tlakové lití odolnost vůči teplotním změnám- rázům tepelná houževnatost odolnost vůčí otěru při tepl. namáhání THYROTHERM 2343 EFS / THYROTHERM 2343 EFS SUPRA Univerzálně použitelná ocel pro práci za tepla. Vzhledem ke svému vysokému potenciálu houževnatosti se obzvláštˇ s úspěchem používá u forem pro lití lehkých kovů větších rozměrů. THYROTHERM 2344 EFS / THYROTHERM 2344 EFS SUPRA Ocel s rovněž širokým spektrem použití. V porovnání s ocelí Thyrotherm 2343 má nižší houževnatosti, avšak lepší tepelné odolnosti ji předurčují k používání na malé až střední formy na výrobu tlak. odlitků z lehkého kovu. THYROTHERM 2365 EFS / THYROTHERM 2365 EFS SUPRA Kvalitní tepelná vodivost při nižších teplotách poskytuje této oceli schopnost snášet i nadměrné chlazení vodou. Protože navíc i tepelná odolnost dosahuje velmi vysokých hodnot, používá se Thyrotherm 2365 pro formy s vysokou tepelnou zátěží jak je typické při zpracování měděných odlitků. THYROTHERM 2367 EFS / THYROTHERM 2367 EFS SUPRA Thyrotherm 2367 sjednocuje vlastnosti ocelí Thyrotherm 2343 a 2344, přičemž vykazuje lepší tepelnou odolnost. Stále více proto nahrazuje tyto oceli při výrobě tlakových odlitků z lehkých kovů. THYROTHERM 2885 EFS Ve srovnání s ocelí Thyrotherm 2365 zvýšený obsah kobaltu zvyšuje použitelnost této oceli při zpracování měděných slitin. THYROTHERM E 38 K Ve srovnání s jinými oceli pro výrobu tlakově odlévaných forem vykazuje Thyrotherm E 38 K nejvyšší potenciál houževnatosti. Tato výhoda se projevuje zvláště při výrobě velkých tlakově odlévaných forem.

srovnání vlastností ocelí pro práci za tepla (tlakové lití) THYROTHERM... tvrdost otěruvzdornost houževnatost odolnost vůči tepl. rázům tepelná vodivost svařitelnost 2343 EFS Supra E 38 K 2344 EFS Supra 2365 EFS Supra 2367 EFS Supra 2799 Vacumelt 2885 EFS + + ++ + + + + + +++ + + + + ++ + + + + + + + + +++ + + ++ ++ ++ ++ + ++ o + ++ + +++ + + + + +++ + o od +++ do

vliv popouštění na houževnatost (tvrdost: 43 + 2 HRc, zk. místo ½ R) 60 THYROTHERM 2343 EFS Supra (H11 ESR) popuštěno : 1x 40 THYROTHERM 2344 EFS Supra (H13 ESR) popuštěno : 1x 50 40 30 30 20 20 četnost v % 10 0 60 50 40 30 20 10 příčné hodn. délkové hodn. popuštěno : 2x 10 0 40 30 20 10 popuštěno : 2x 0 <150 <200 <250 <300 <350 <400 <450 <150 <200 <250 <300 <350 <400 <450 nárazová prace v ohybu / vrub. (J) 0

Tepelné zpracování Diagram-čas-teplota (oceli pro práci za tepla) žíhaní na snížení pnutí ohřev Austenitizace zakalení popouštění kalící teplota* * teploty dle jednotlivých materiálových listů Teplota ohrubování konečné opr. 600-650 C 3. předehřívací st. 1 min/mm ~ 900 C 2. předehřívací st. 1/2 min/mm ~ 650 C vzduch / olej vyrovnávací tepl. 1. popouštění* Warmbad* 1h/100 mm 2. popouštění * konečné popouštění * pomalé ochlazování 1.předehřívací st. 1/2 min/mm ~ 400 C ~100 C vzduch vzduch vzduch čas

oceli pro práci za tepla vliv obsahu síry na rázovou práci v ohybu 0,040 Max. dovolený obsah S S obsah v % 0,030 0,020 0,010 0,005 0,003 0 rázová práce v ohybu v J 0,003 0,005 0,008 0,030 S obsah v % Thyrotherm 2343 / 2344 / 2365 / 2367 EFS Supra Thyrotherm 2343 / 2344 / 2365 / 2367 EFS VDG-Merkblatt M82 Stahl-Eisen-Liste

Oceli pro práci za tepla intentenzita vylučování legur C, Cr, Mo a V C Cr Marke 1.2344 AISI: H 13 V Mo C V Cr Mo THYROTHERM 2344 EFS* diffuzně žíhaný *Extra Feine Struktur C V Cr Mo THYROTHERM 2344 EFS Supra* diffuzně žíhyný *Elektrostruskově přetavená

Nástrojové oceli vývoj - růst houževnatosti u ocelí pro pro práci za tepla 400 houževnatost v Joule 300 200 100 oblouková pec * ESU = Eletrostruskově přetavená ** CAD = vápená technol. ESU* ESU+ diffuzní žíhaní CAD**+ ESU+ diffuzní žíhání CAD+ ESU+ diffuzní žíhaní+ spec. tepelné zpracování nízky obsah doprovodních prvků CAD+ ESU+ diffuzní žíhaní+ spec. tepelné zpracování 0 1960 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 roky

Tlakové lití houževnatost jednotlivých ocelí pro práci za tepla E 38 K houževnatost THYROTHERM... 2344 EFS 2367 EFS

Teplotní průběh voda příp. olej (150 C) forma na tlakové lití 600 500 Oberfläche Temperiert mit Öl 12 l / min 150 C Oberfläche Temperiert mit Wasser 4 1 / 3 l / min 20 C Temperatur C 400 300 3 mm 15 mm 3 mm 200 15 mm 30 mm 100 30 mm nach Klein 0 0 5 10 15 20 25 30 0 5 10 15 20 25 30 Zeit (s)

Severity: žíhaní - struktura THYROTHERM 2344 EFS AMERICAN DIE CASTING INSTITUTE, INC. Condition: A B C D E F 1 2 3 4 5 acceptable not acceptable 500 x

oceli pro práci za tepla tlakové lití hlavní poškozující vlivy na formy pro tlakové lití Požadované vlastnosti příslušnými normami (NADCA, SNOMO, DGM, VDG)* jsou překonávány již při standardních analýzách. Hlavním požadavkem je vysoká odolnost vůči popouštění, odolnost na náhlé změny teplotních režimů, tepelná houževnatost a vysoká odolnost proti opotřebení otěru. V oblasti materiálů a tepelného zpracování se nacházejí zvláštní možnosti, které uživateli přinesou značné hospodářské výhody. Proto máme na skladě kromě univerzálně použitelných druhů také zcela speciální druhy, popř. můžeme tyto vyrobit na objednávku. Tepelné zpracování je harmonizováno s příslušným materiálem. * NADCA Northamerican discasting association VDG/DGM Specifikace německých výrobců tlakového lití/protlačování za studena CNOMO Francouzská automobilová specifikace lomy, thrliny,vruby 80 % 5 % 15 % trhliny vliven pnutí trhliny vlivem teplotních změn

ocel pro práci za tepla vlastnostní požadavky na oceli stejná struktura a isotropie odolnost vůči popuštění tvarová stálost ( udržení tvaru pří tepl. namáhání) pevnost při tepelném zatížení tepelná vodivost odolnost proti otěru tepelná huževnatost

tepelné zpracování vliv popouštění na jednotlivé jakosti ocelí 65 tvrdost v HRC 60 55 50 45 40 THYRODUR 2842 THYRAPID 3343 THYROTHERM 2344 35 30 100 200 300 400 500 600 700 800 popouštěcí tepl. v C

houževnatost oceli THYROTHERM E 38 K ve srovnání s běžnými jakostmi ocelí pro práci za tepla Werkstoff-Nr. 1.2343 Werkstoff-Nr. 1.2343 přetavená THYROTHERM E 38 K houževnatost okraj přechod jádro

kolísání koncentrace obsahu legur Cr a Mo v závislosti na způsobu výroby oceli Cr Mo 1.2343 X38CrMoV5-1 AISI: H 11 Cr Mo THYROTHERM 2343 EFS* diffuzní žíhání *Extra Feine Struktur Cr THYROTHERM 2343 EFS Supra* diffuzní žíhání Wu2001_022.ppt Mo * elektrostruskově přetavená

Magnesium Druckguss - Produktion Produktion 1994: 51,0 kt 2000: 154,7 kt Wu2001_290.ppt (1000 metric tons) 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000e Quelle: USGS, IMA, CMA u.a.

Warmarbeitsstahl Abhängigkeit der Zähigkeit von der Gefügeausbildung 20 Joule V = 500:1 Primärkarbide in Zeilenform Schlagbiegeproben 300 Joule Wu2001_332.ppt V = 500:1 Aufgelöste Form nach Diffusionsglühung

oceli pro práci za tepla nejvýznamnější rozdíly v normách a spec. země zk. vzorek tvrdost / houževnatost struktura VDG rázová zk. (bez vrubu) Randzone quer, 45 HRc normal: 200 Joule hoch: 250 Joule Chrysler Deutschland DGM rázová zk. (bez vrubu) 1/2 R quer, 45 HRc normal: 200 Joule hoch: 280 Joule SEP (NADCA) Frankreich CNOMO (Automobilhersteller) KCU alle Lagen, 49 HRc > 30 Joule / cm² CNOMO Nordamerika NADCA GM CV CV Kern ST, 45 HRc > 8 ft.lbs Kern ST, 45 HRc > 10 ft.lbs NADCA