HEAT TREATMENT OF TOOL STEEL

HEAT TREATMENT OF TOOL STEEL

TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ NÁSTROJOVÉ OCELI HEAT TREATMENT OF TOOL STEEL

1


Cover to right: BöhlerUddeholm UddeholmČeská Czech Republic, Foto naphotos obalufrom zlevaleft doprava: Böhler republika, Uddeholms AB/HÄRDtekno, Ionbond Sweden AB/HÄRDtekno, Sweden Sweden and a Ionbond Sweden AB.AB.

Tyto informace vyplývají z našich současných znalostí a majíand za cíl poskytnout obecnégeneral This information is based on our present state of knowledge is intended to provide poznámky ohledně našich užití. je nelze chápat jako notes on our products and produktů their uses.aItjejich should notProto therefore be construed as záruku a warranty of specifi vlastností popsaných jako záruku způsobilosti pro určitýpurpose. účel. specificckých properties of the products produktů described nebo or a warranty for fitness for a particular Classified according to EU Directive 1999/45/EC Klasifi kováno dle Směrnice EU 1999/45/EC For further information our “Material Safety Data listy“ Sheets”. Další informace viz našesee „Materiálové bezpečnostní Edition8,8,03.2012 03.2012 Edice The latest revised editionvydání of thistéto brochure is the English version, Nejnovější zrevidované brožury je anglická verze, which je is vždy always published on webwebových site www.uddeholm.com která publikována na our našich stránkách www.uddeholm.com

2


OBSAH CONTENTS What is tool steel? Co je nástrojová ocel?

4

Hardening and tempering Kalení a popouštění

4

Dimensional and shape stability Rozměrová a tvarová stálost

11

Surface treatment Povrchová úprava

12

Testing ofmechanických mechanical properties Testování vlastností

14

Some words of advice to tool designers Několik rad konstruktérům nástrojů

15

Hardness and tempering Tvrdost poafter kaleníhardening a popouštění

17

Hardness conversion table Tabulka převodu tvrdosti

18

3

HEAT TREATMENT OF TOOL STEEL TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ NÁSTROJOVÉ OCELI

The of thisjebrochure is to Cílempurpose této brožury poskytnout provide a general idea of howzpůsotool obecný přehled o tom, jakým steel is tepelně heat treated and how it bem se zpracovává nástrojobehaves this process. vá ocel a during jak se během tohotoSpecial proceattention is paid to hardness, su chová. Zvláštní pozornost jetoughvěnováness and dimensional stability. na tvrdosti, houževnatosti a rozměrové stálosti.

What is tool steel? Co je nástrojová ocel? Tool steels oceli are high-quality Nástrojové jsou vysocesteels kvalitní madevyrobené to controlled chemical compooceli s přesným chemickým sition and processed to develop složením a zpracované k dosažení vlastproperties usefulpro for práci working and maností potřebných s jinými shaping of other materials. The car-uhteriály a jejich zpracováním. Obsah bonvcontent in toolocelích steelsmůže may range líku nástrojových být as low 0.1% to as high asnež vfrom rozmezí od as 0,1% až do výše více moreCthan 1.6% C obvykle and many are le1,6% a tyto oceli obsahují alloyed with alloying elements such as gující prvky, jako jsou chróm, molybden achromium, vanad, atd.molybdenum and vanadium. Nástrojové oceli se používají na Tool are lisování used forplastických applicastříhání steels a tváření, tions such as blanking and forming, hmot, tlakové lití, extruzi a kování. plastic moulding, die casting, extruSložení slitiny, výrobní proces oceli andtepelného forging. zpracování jsou klíasion kvalita Alloy design, the manufacturing čové faktory ovlivňující vývoj nástroroute of the steel and quality jů nebo jeho částí s vylepšenýmiheat vlasttreatment aremůže key factors in order nostmi, které nabídnout pouzeto develop tools nástrojová ocel.or parts with the enhanced properties that only tool Výhody jako životnost, pevnost, steel can offer. odolnost vůči korozi a stabilita za vysoBenefits strength, kých teplot like jsoudurability, zajímavé také pro další corrosion resistance and high-temúčely než pro pouhé nástrojové využití. perature stability se arenástrojová also attractive Z tohoto důvodu ocel vyfor other purposes than pure tool užívá pro kritické součástky v různých applications. For thisa nahrazuje reason, tool odvětvích průmyslu často steel is a better konstrukční ocel.choice than construction engineering steel forlze Použitímormoderních materiálů lehce dosáhnout nižšíchinnákladů na strategic components the different údržbu, snížení hmotnosti součástek, industries. vyšší přesnosti a zvýšené spolehlivosti. More advanced materials easily Uddeholm zaměřuje svoji řaducosts, nástroresult in lower maintenance

lighter ocelí parts,nagreater jových vysokoprecision legované and typy increased reliability. oceli, určené primárně pro účely jako Uddeholm has concentrated its jsou lisování plastických hmot, stříhátool steel range on high alloyed types ní a tváření, tlakové lití, extruze, kování, of steel, intended primarily for purdřevozpracující průmysl, recyklační průposesa such as součástek. plastic moulding, blanmysl výroba Součástí této king and die casting, extruřady jsou forming, taktéž oceli vyrobené prášsion, forging, wood-working industry, kovou metalurgií (PM) . recycling industry and component Nástrojová ocel se standardně dodábusiness. (PM) vá ve stavuPowder žíháno metallurgy na měkko. To umožsteelsjednoduché are also included in the range. ňuje opracování materiálu Tool steelnástroji is normally delivered in obráběcími a poskytuje mikrothe soft annealed condition; this strukturu vhodnou pro kalení. makes the materialpoeasy to machine Mikrostruktura žíhání na měkko with cutting tools and it provides a se skládá z matrice, ve které jsou rozlomicrostructure suitable forníže. hardenženy karbidy - viz. obrázek ing.U uhlíkových ocelí se jedná o karbidy železa, zatímco u legované oceli se jedThe soft annealed microstructure ná také oofkarbidy wolfraconsists a soft chromu matrix in(Cr), which mu (W), molybdenu (Mo)See nebo vanadu carbides are embedded. picture (V) v závislosti na složení oceli. Karbidy below. jsou uhlíku a legujících In sloučeniny carbon steel, these carbides prvare ků a charakterizuje vysoká Iron carbides, whilejeinvelmi alloyed steeltvrdost. Vyšší obsah karbidů znamená vyšthey are chromium (Cr), tungsten ší odolnost vůči opotřebení. (W), molybdenum (Mo) or vanadium se používají legující (V)Dále carbides, depending on prvky, the které netvoří karbidy které jsou rozpuštěny composition of athe steel. Carbides vare matrici, jako je of např. kobalt (Co), nikl compounds carbon and (Ni) a mangan (Mn). Kobalt se běžně alloying elements and are characterpoužívá pro zlepšení životnosti za vysoized by very high hardness. Higher kých teplot u rychlořezných ocelí, zacarbide content means a higher tímco nikl se resistance topoužívá wear. pro zlepšení vlastností prokalitelnosti a také kealloying zvýšení Also non-carbide forming houževnatosti ve stavu po zakalení. elements are used in tool steel, such

Hardening Kalení a popouštění and tempering Výsledek kalení oceli ovlivňuje mnoho faktorů.

When a tool is hardened, many factors influence the result.

Některé teoretické aspekty Some theoretical aspects

Ve stavu žíháno na měkko je většina In soft annealed legujících condition,prvků most vázaof karbidotvorných the carbide-forming alloying elements ných s uhlíkem v karbidech. areKdyž bound up with carbon car- tepse ocel ohřeje až nainkalící bides.matrice se změní z feritu na austelotu, the steel heated up to nit.When To znamená, že is atomy železa změhardening temperature, the matrix ní svoji pozici v atomové mřížce a vy-is transformed from ferrite to austenite. tvoří novou mřížku s odlišnou krystalicThisstavbou. means that the Iron atoms kou

change their position in the atomic lattice and generate a new lattice with different crystallinity. = atomy železa Iron atoms = možné atomů Possiblepozice positions foruhlíku carbon atoms

2.86 A

Základní krystalu feritu. Unit cell inbuňka a ferrite crystal. Prostorově centrovaná mřížka (BCC). Body centred cubic (BCC).

as cobalt (Co) and nickel (Ni) which are dissolved in the matrix. Cobalt is normally used to improve red hardness in high speed steels, while nickel is used to improve through-hardening properties and also increase the toughness in the hardened conditions. 3.57 A

Základní krystalucrystal. austenitu. Unit cell inbuňka an austenite Kubická plošně středěná Face centred cubic (FCC).mřížka (FCC).

2.98 A

20μm

4

Uddeholm Dievar, struktura Uddeholmve Dievar, materiálu stavusoft žíháno annealed na měkkostructure.

2.85 A

Základní buňka v krystalucrystal. martenzitu. Unit cell in a martensite Tetragonální. Tetragonal.

HEAT TREATMENT TOOL STEEL TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ OF NÁSTROJOVÉ OCELI

Austenite higher solubility limit Austenithas má avyšší hranici rozpustfor carbon alloyingprvků elements, and nosti uhlíku and a legujících a karbithesecarbides will dissolve the dy do jisté míry rozpustíinto do matrimatrix tozpůsobem some extent. this waylece. Tímto získáInmatrice the matrix acquires an alloying congující obsah karbidotvorných prvků, tent of carbide-forming elements které umožňují kalení, aniž by došlothat ke gives the zrna. hardening effect, without zhrubnutí becoming grained. kalePokud jecoarse ocel v procesu If the steel is quenched sufficiently ní ochlazena dostatečně rychle, atorapidly in nemají the hardening process, athe my uhlíku čas se přeskupit tím carbon atoms do austenitu not have na theferit, time umožnit přeměnu to reposition themselves to allow the jako tomu je například při žíhání. Místo reforming of ferrite from austenite, toho jsou zafixovány na pozicích, kdeas in for instance they nemají dostatekannealing. prostoru. Instead, Výsledkem are fixed in mikropnutí, positions where jsou vysoká kteráthey přispívado nottvrdosti. have enough room,strukand jíreally ke zvýšení Tato tvrdá the result is high micro-stresses that tura se nazývá martenzit. Proto lze na martenzit jako nahardness. přesycený contributepohlížet to increased tuhý uhlíku veisferitu. zakaleThisroztok hard structure calledPo martennísite. se Thus, matrice nikdy zcela martensite cannepřemění be seen asnaa martenzit. Ve struktuře zůstává vždy forced solution of carbon in ferrite. nějaký se nazýváthe zbytkoWhenaustenit. the steelTen is hardened, vý austenit. Množství zbytkového ausmatrix is not completely converted tenitu se zvyšuje sThere narůstajícím obsainto martensite. is always some hem legujících vyšší teplotou austenite that prvků, remains in the struc-kalení, delší výdrží na kalící teplotě a poture and it is called retained austenite. malejším ochlazováním. The amount increases with increasing Po kalení má ocel mikrostruktualloying content, higher hardening ru skládající se longer z martenzitu, temperature, soakingzbytkovétimes ho austenitu a karbidů. Tato struktura and slower quenching. obsahuje které After inherentní quenching,pnutí, the steel hasmůže a způsobit praskání. Tomu se of alemartendá zamicrostructure consisting bránit opětovným zahřátím na ursite, retained austenite and oceli carbides. čitou teplotu, čímž se sníží vnitřní This structure contains inherent pnutístresses a dojde that k přeměně zbytkového auscan easily cause cracktenitu. opětovný ohřev po ing. ButTento this can be prevented bykaleníreheating se nazýváthe popouštění. Po kalení násteel to a certain temstrojové oceli by vždy mělo okamžitě perature, reducing the stresses and následovat popouštění. transforming the retained austenite popouštoJeandůležité extent poznamenat, that depends že upon the tění při nízkých teplotáchThis má reheating vliv poureheating temperature. ze na martenzit, zatímco vysokých after hardening is called při tempering. teplotách má vliv také na zbytkový ausHardening of tool steel should always tenit. be followed immediately by temperPo prvním popouštění za vysoké ing. teploty obsahuje mikrostruktura poIt should be noted that tempering pouštěný martenzit, nově utvořený at low temperatures only affects the martenzit, austenit aatkarbidy. martensite,zbytkový while tempering high Vyloučené sekundární (nově temperature also affects theutvořené) retained karbidy a nově utvořený martenzit moaustenite. houAfter zvýšitone tvrdost běhematpopouštětempering a high temníperature za vysoké teploty. Typické pro toto the microstructure consists jeoftzv. sekundární kalení např. u rychtempered martensite, newly lořezné oceli a vysoce legovaných formed martensite, some retainednástrojových ocelí. austenite and carbides.

Precipitated Obvykle je secondary požadovaná(newly určitá tvrformed) carbides and newly formed dost pro různé aplikace nástrojové martensite can increase hardness oceli. Parametry tepelného zpracováduring high temperature tempering. ní se proto vybírají tak, aby bylo dosaTypical of this is tvrdosti the so called secženo požadované a optimálondary hardening of e.g. high speed ních vlastností. Je velice důležité mít na steels and high alloyed tool steels. paměti, že tvrdost je výsledkem někocertain hardness level is likaUsually různýcha faktorů, jako je množství required for each individualmikropnutí applicauhlíku v matrici martenzitu, tion of the steel, and therefore heat obsažené v materiálu, množství zbytkotreatment parameters are chosen to vého austenitu a precipitovaných karbisome extent in order to achieve the dů během popouštění. desired hardness. is verykombinací important Je možné využít It různých to have in mind that hardness the těchto faktorů, výsledkem čehožis bude Tvrdost Hardness

C B D

A Teplota popouštění Tempering temperature A == popouštění martensitemartenzitu tempering B == precipitace karbidu carbide precipitation C == přeměna zbytkového austenituaustenite to transformation of retained namartensite martenzit D == diagram popouštění ocel tempering diagrampro for rychlořeznou high speed steel highlegovanou alloy toolnástrojovou steel a and vysoko ocel A+B+C A+B+C == D D

Diagram ukazuje faktorů The diagram showsvlivtherůzných influence of na sekundární different factorskalení. on the secondary hardening.

is possiblezpracování to make use ofna different luIttepelného a ne dosacombinations žené tvrdosti. of these factors that will resulttepelné in the same hardness level. Kvalitní zpracování poskytuEach of these combinations correje nejen požadovanou tvrdost, ale také sponds to a different heat treatment optimalizované vlastnosti materiálu pro cycle, but certain hardness does not vybrané použití. guarantee anyoceli specific set of properNástrojové by vždy měly být ties of thedvakrát material. The material minimálně popouštěné. Druhé properties zajistí are determined by its popouštění popuštění martenzimicrostructure and během this depends on tu, který nově vznikl ochlazovátreatment cycle, and not on níthe poheat prvním popouštění. the obtained hardness. Trojnásobné popouštění se doporuQuality heat treatment delivers not čuje v následujících případech: only desired hardness but also opti• rychlořezná ocel s vysokým mized properties obsahem uhlíkuof the material for the chosen application. • komplikované nástroje pro práci Tool steelszejména should valways be forem at za tepla, případě pro tlakové lití least double tempered. The second • velké formy zpracování plastů tempering takespro care of the newly • když martensite se požadujeduring vysokácooling stabilita formed rozměrů např. v případě after the first(jako tempering. měřidel nebo nástrojů pro Three temperings are recomintegrované obvody) cases: mended in the following • high speed steel with high carbon content • complex hot work tools, especially in the case of die casting dies • big moulds for plastic applications • when high dimension stability is a demand (such as in the case of gauges or tools for integrated circuits)

stejná tvrdosti. Každá z těchto resultúroveň of several different factors, kombinací odpovídá such as the amountrůznému of carbonrežimu in the tepelného zpracování. Samotná martensitic matrix, the micro- hodnotastresses tvrdosticontained přitom nezaručuje dosažein the material, the níamount požadovaných vlastností materiálu. of retained austenite and the Vlastnosti materiálu jsou určeny vlastprecipitated carbides during temperníing. mikrostrukturou a ta závisí na cyk-

20μm

Uddeholm Dievar, Dievar, zakalená hardened struktura. structure.

5


Stress relieving Snižování vnitřního pnutí

Distortion due to hardening must be

Během obrábění nahrubo zvyšutaken into account when se a tool is je vnitřní pnutí, které způsobuje deforrough machined. Rough machining mace Hrubéand obrábění způsobuje causesdílu. thermal mechanical tepelné a mechanické pnutí, které ovlivstresses that will remain embedded ní materiál. To nemusí být důležité in the material. This might not be pro jednoduché součásti, ale můžepart být of velisignificant on a symmetrical ce významné součássimple design,pro butkomplikované can be of great ti, jako jsou například formy pro tlakoimportance in an asymmetrical and vé lití. Zde se vždy doporučuje tepelné complex machining, for example of zpracování snížení vnitřního pnutí. one half of na a die casting die. Here, Toto tepelné zpracování se provástress-relieving heat treatment is dí po obrábění nahrubo, před kalením always recommended. a vyžaduje ohřev nais teplotu 550–700°C. This treatment done after rough Materiál se ohřívá tak dlouho, do-and machining and before hardening kud se nedosáhne rovnoměrné teploty entails heating to 550–700°C (1020– v celém průřezu součásti. Doba výdr1300°F). The material should be že je 2–3 hodiny a poté součást pomaheated until it has achieved a uniform lu chladne, např. v peci. Důvodem pro temperature all the way through, pomalé ochlazování je snaha vyhnout se where it remains 2–3 hours and then vzniku nového pnutí tepelného původu. cooled slowly, for example in a furPrincipem snižování pnutí je to, že mez nace. The reason for a necessary kluzu materiálu je při zvýšených teploslow cooling is to avoid new stresses tách tak nízká, že materiál nemůže udrof thermal origin in the stress-free žet pnutí v něm obsažené. Mez kluzu je material. překročena a pnutí se uvolní. The idea behind stress relieving is Výmluva, že žíhání na snížení vnitřthat the yield strength of the material ního pnutí trvá příliš dlouho, neobstoat elevated temperatures is so low jí, zvážíme-li potenciální dopady. Oprathat the material cannot resist the va rozměrů nástroje je vždy levnější stresses contained in it. The yield před kalením, než úpravy rozměrů běstrength is exceeded and these hem konečného obrábění již zakalenéstresses are released, resulting in a ho nástroje.

greater or lesser degree of plastic deformation.

exceptions cheaper than making di-

In the case of big tools with complex

Ohřev na kalící teplotu mensional adjustments during finish

Výdrž na kalící teplotě geometry a third preheating step

Jak již bylo of vysvětleno, pnutí obsažemachining a hardened tool. né v materiálu během tepelného zpraThe correct work sequence before hardcování způsobí deformaci. Z tohoto důening operaiton is: vodu je třeba minimalizovat také tepelrough machining, stress relieving and ná pnutí. semi-finish machining. Základním pravidlem pro ohřev na kalící teplotu je to, že by se měl uskutečňovat Heatingpomalu, to zvyšovat teplotu jen o několik stupňů za minutu. V každém hardening temperature tepelném zpracování se používá postupAsplynulý has already explained, ný ohřev. been Postupný ohřev by se stresses contained in the material měl provádět v několika krocích. Ty se will produce distortion during běžně nazývají kroky předehřátí. heat Důtreatment. For this teplot reason,mezi thermal vodem je vyrovnání postresses during heating should be vrchem a středem dílu. Typicky voleavoided. né teploty předehřátí jsou 600–650°C The fundamental rule for heating a 800–850°C. to Vhardening temperature is therepřípadě, že se jedná o velké náfore, that it should take place slowly, stroje s komplexní geometrií, doporuincreasing a few degreeszaper čuje se třetíjust krok předehřátí teploty minute. In every heat treatment, blízko úplné přeměny na austenit. the

Není stanovitregion přesnáis closemožné to the stručně fully austenitic doporučení tak, aby to zahrnovalo recommended. všechny situace ohřevu. Je vždy nutné Holding timepřihlížet at k proměnným, jako jsou: typ pece, kalící teplota, hardening temperature hmotnost vsázky ve vztahu k velikosti It is not possible to briefly state exact pece, geometrie různých dílů ve vsázce, recommendations to cover all heatatd. Použití více termočlánků poskytuing situations. je přehled rozdělení teploty v různých Factors such as furnace type, hardmístech vsázky. ening temperature, the weight of the Krok postupného ohřevu končí, charge in relation to the size of the když je dosaženo požadované teplofurnace, the geometry of the different ty v jádře dílů. Poté se teplota udržuje parts in the charge, etc., must be konstantní po určitou dobu. Tato doba taken intovýdrž. consideration in each case. se nazývá The use of thermocouples Obecně doporučovaná výdržpermits činí an minut. overview of the temperature in 30 V případě rychlořezné ocethe different areas of the various li bude výdrž kratší, je-li kalící teplota tools1100°C in the charge. přes (2000°F). Pokud je výdrž The ramping step finishes when the prodloužena, mohou se objevit problécore of the parts in the furnace reach my v mikrostruktuře materiálu, jako je the chosen temperature. Then the růst zrn.

heating process is named ramping. The ramping for hardening should be made in different steps, stopping the process at intermediate temperatures, commonly named preheating steps. The reason for this is to equalise the temperatures between the surface and the centre of the part. Typically choosen preheating temperatures are 600–650°C (1100– 1200°F) and 800–850°C (1450– 1560°F).

temperature is maintained constant for a certain amount of time. This is called holding time. The generally recommended holding time is 30 minutes. In the case of high speed steel, the holding time will be shorter when the hardening temperature is over 1100°C (2000°F). If the holding time is prolonged, microstructural problems like grain growth can arise.

Správný pracovní postup před kalením je: The excuse that stress obrábění nahrubo, žíhání na relieving snížení pnutí too smuch time is atakes obrábění přídavkem nahardly kalení. valid

when the potential consequences are considered. Rectifying a part during semi-finish machining is with few MPa

mez pevnosti Yield strength

zbytkovéstresses pnutí Residual obsažené vinmateriálu contained the material plastická Plastic deformation deformace Temperature Teplota

. Použití poskytuje teploty různých částechinběhem tepelného The usetermočlánků of thermocouples givespřehled an overview of vthe temperature different areas during zpracování. Foto:Photo: Böhler Uddeholm ČeskáCzech republika heat treatment. Böhler Uddeholm Republic 6


Quenching Kalení

Temperature Teplota

The choice between a fast and a slow

Volba mezi rate vysokou a nízkou rychlosquenching is usually a comprotímise. ochlazení obvykle kompromis. To getjethe best microstructure Pro optimální the mikrostruktuand dosažení tool performance quenching ry a výkonu nástroje by měla být rychrate should be rapid. To minimize lost ochlazení vysoká. Pro co nejmendistortion, a slow quenching rate is šírecommended. deformace se volí pomalá rychlost ochlazení. Slow quenching results in less Pomalé ochlazení vedebetween k menší-the temperature difference mu teplotnímu rozdílu mezi povrchem surface and the core of a part, and asections jádrem dílu, průřezy různých tloušof different thickness will těk mítuniform rovnoměrnější havebudou a more cooling rychlost rate. ochlazování. This is of great importance when Tvorba martenzitu k nárůsquenching through thevede martensite tu pnutí v materiálu. To je také důvod, range, below the Ms temperature. proč by se kalení mělo přerušit dříve, Martensite formation leads to an než se dosáhne pokojové teploty,inobincrease in volume and stresses vykle při 50–70°C. the material. This is also the reason Avšak pokud should je rychlost chlazení why quenching be interrupted příliš nízká, zejména u větších before room temperature has been průřezů, nechtěné reached, mohou normallyseatobjevit 50–70°C (120– transformace v mikrostruktuře, 160°F). přičemž vzniká riziko špatné kvality However, if the quenching rate is nástroje. too slow, especially with heavier Kalící prostředky, které se dnes pocross-sections, undesirable transforužívají pro legovanou ocel, jsou: kamations in the microstructure can lící olej, polymerový roztok, vzduch take place, risking a poor tool pera inertní plyn. formance. Navzdory ekologickým aspektům Quenching media used for alloyed jsou stále v provozu kalírny, které pousteel nowadays are: hardening oil, žívají solné lázně.

polymer solutions, air and inert gas.

AC3 AC1

Jádro Core Surface Povrch

MS

Martenzit Martensite

Proces prudkéhoprocess ochlazení vyjádřený in a The quenching as expressed na grafu. CCTCCT graph.

in two steps. First it is cooled from the hardening temperature until the kračuje ochlazování. Tato metoda dotemperature at thei surface just voluje, aby se jádro povrch is přeměnithe Ms temperature. Then pnuit loabove na martenzit a snižuje tepelné must be held there until the temtí. Tento typ chlazení je také možné perature has been equalised between použít ve vakuových kalících pecích. the surfacerychlost and thechlazení, core. After this,lze Maximální které process continues. This uthe dílucooling dosáhnout závisí na tepelné vomethod permits the core and the divosti použité oceli, schopnosti chlasurface to transform into martensite zení kalícího prostředku a na průřeat dílu. more or less the same time and zu diminishes thermal stresses. Step Nízká rychlost ochlazování povequenching is also a possibility when de k precipitaci karbidů na hranicích quenching in vacuum zrn v jádře dílu, což jefurnaces. velice nepřízniThe rate that can vé promaximum vlastnosticooling oceli. Také dosažená be obtained in a part depends on the tvrdost na povrchu hmotnějších dílů heat conductivity of the steel, thedílů, by mohla být nižší než u menších jelikož množství tepla, ktecoolingvysoké capacity of the quenching rémedia musí and být the přeneseno z jádraof nathe pocross-section vrch, part. vytváří efekt samovolného popouštění. Temperature Teplota

deformace a trhlin AirRiziko hardening is reserved forvzniklých steel při kalení lze zmenšit pomocí with high hardenability, whichpřerušein most ného chlazení nebo termálního kaleof the cases is due to the combined ní. V tomto procesu je materiál chlapresence of manganese, chrome and zen ve dvou krocích. Nejprve je ochlamolybdenum. zen z kalící teploty, dokud není tepRisk of distortion and hardening lota na povrchu jen mírně nad teplocracks can be reduced by means of tou MS. Následuje výdrž, která trvá step quenching or martempering. In tak dlouho, dokud se nevyrovná teplothis process the material is quenched ta mezi povrchem a jádrem. Poté po-

Kalící teplota Hardening temperature

Oil Olej Polymer MS

Vzduch Air Vacuum Vakuum Solnábath lázeň Salt

Voda Water Pokojová Room teplota temperature Time Čas

Cooling for various media. Rychlostirates chlazení pro různé prostředky. Temperature Teplota

A poor quenching rate will lead to carbide precipitation at the grain boundaries in the core of the part, and this is very detrimental to the mechanical properties of the steel. Also the obtained hardness at the surface of larger parts could be lower for tools with bigger cross-sections than that for smaller parts, as the high amount of heat that has to be transported from the core through the surface produces a self-tempering effect.

AC3 AC1

Vsázkaprepared připravená zpracování. Batch for pro heattepelné treatment. Foto: Böhler Photo: BöhlerUddeholm UddeholmČeská Czechrepublika. Republic. Core Jádro

Olej a polymerové roztoky se obIt is still possible find some heat vykle používají protonízko legovanou treatment shops that use salt baths, ocel a pro nástrojovou ocel s nízkým but this technique obsahem uhlíku. is disappearing due toKalení environmental aspects. na vzduchu je určeno pro Oil and polymer solutions are ocel s dobrou kalitelností, jež je usually utilised for low alloyed steel ve většině případů způsobena kombiand for tool steel with low carbon novanou přítomností manganu, chrócontents. mu a molybdenu.

Surface Povrch MS

Martenzit Martensite Time Čas

Termální chlazení nebo přerušené chlazení. Martempering or step-quenching.

7


SOME PRACTICAL ISSUES

VACUUM TECHNOLOGY

NĚKTERÉ PRAKTICKÉ ZÁLEŽITOSTI At high temperature, steel is very Při vysokých teplotách je ocel náchyllikely to suffer oxidation and varianá k oxidaci a změnám v obsahu uhlítions in the carbon content (carburiku na povrchu (nauhličení nebo oduhzation or decarburization). Protected ličení). Řešením problému jsou atmospheres andtohoto vacuum technology ochranná atmosféra a vakuové techare the answer to these problems. nologie. Decarburization results in low surmá za následek nízkou faceOduhličení hardness and a risk of cracking. povrchovou tvrdost a riziko praskání. Carburization, on the other hand, můžeproblems: vyústit canNaopak result innauhličení two different ve dva rozdílné problémy: • the first and easiest to identify is •theprvním a jednoduše formation of a harder surface identifi kovatelným je vytvoření layer, which can have negative tvrdší povrchové vrstvy, což může effects mít negativní vliv na následné • the second possible problem is opracování retained austenite at the surface

VAKUOVÁ TECHNOLOGIE Vacuum technology is the most used Vakuová technologie dnes nejčastěji technology nowadaysjefor hardening využívaná technologie of high alloyed steel. pro kalení vysoko legované oceli.treatment is a clean Vacuum heat Vakuové zpracování je čisprocess, so tepelné the parts do not need to tý proces, takže díly poté není třebe cleaned afterwards. It also offers a ba čistit. process Nabízí také spolehlivé řízereliable control with high níautomation, procesu s vysokou automatizací, low maintenance and malou údržbou friendliness. a je ohleduplné k žienvironmental All these votnímu prostředí. Všechny tyto factors make vacuum technologyfaktory činí vakuovou velice especially attractivetechnologii for high-quality atraktivní, zejména pro vysoce kvalitparts. ní díly.

• druhým možným problémem je

Retained austenite canna in povrchu many cases zbytkový austenit be confused with ferrite when observing through the optical microV mnohait případech si lze splést zbytscope. These two phases also have kový austenit s feritem, když je zkousimilar hardness, and therefore, what mán pod optickým mikroskopem. at first sight betaké identified as a tvrTyto dvě fázecan mají podobnou decarburization in první somepohled cases be dost a proto, co can se na

Horní plynová klapka Top gas flap

• When the furnace reaches a temof approx. 850°C (1560°F), •perature Po dosažení teploty přibližně the850°C effect nahradí of radiation ohřevheating pomocí konvekce, ohřev Proto that se snímechanisms willradiací. overshadow of tlak dusíku ones na 0,7mbar, aby se thežíconvection in the heat optimalizovaly účinky mechanismu transfer process. Therefore the radiačního ohřevu. Důvod pro Nitrogen pressure is lowered, in zachování tohoto zbývajícího tlaku order to optimize the effects of je ten, abyand se convection zabránilo sublimaci radiation heating legujících prvků, tzn., ztrátě legujímechanisms are negligible under cíchnew prvků do vakua. Nízký tlak these physical conditions. These během poslední části ohřevu udrnew value of the nitrogen pressure žuje neměnný, stejně během is around 0.7 mbar. Thejako reason for výdrže kalící teplotě. having thisnaremaining pressure is to avoid sublimation of the alloying

Topné články Heating elements Heat exchanger Tepelný výměník

Nádoba Furnace pece vessel

jeví jako oduhličení, může v některých Bottom gas flap Dolní plynová klapka

Chladící větrák Cooling fan Topná Hotkomora zone

Konvekční Convectionvětrák fan

Fáze ochlazování, ochlazování. Schmetz GmbH Vakuové pece, Germany. Německo. Cooling phase, top horní cooling. IllustrationIlustrace: from Schmetz GmbH Vacuum Furnaces,

Batch type pec furnace with controlled Komorová s kontrolovanou atmosphere. Foto Photo: BodycoteStockholm, Stockholm, atmosférou. Bodycote Švédsko. Sweden.

případech být problém opačný. the completely oppositezcela problem. Z těchto For thesedůvodů reasonsjeitvelice is verydůležité, impor- aby atmosféra, veatmosphere které se provádí tepelné tant that the in which zpracování, neměla vliv na obsah uhlíthe heat treatment takes place does ku v dílu. not affect the carbon content of the Určitou ochranu při zpracovápart. ní v komorové peci poskytuje také zaWrapping in a hermetically closed balení dílů do fólie z nerezové oceli. stainless-steel foil also provides some Ocelová fólie by měla být před chlazeprotection when heating in a muffle ním odstraněna.

The different steps in the functioning Jednotlivé kroky postupu kalení of a vacuum furnace can schematically ve vakuové peci lze schematicky pobe listed as follows: psat takto: • •When the furnace closed after Po vložení vsázkyis se pec uzavře, charging operation, air is pumped odčerpá se vzduch, aby se zabránioutlofrom thepovrchu heating chamber oxidaci součástí. in order to avoid oxidation. • Poté se pec naplní inertním ply• Annem inert(nejčastěji gas (mostdusík), commonly dokud se Nitrogen) is injected into 1–1,5 the heatnedosáhne tlaku okolo baru. ing chamber until a pressure of • Spustí se topný systém. Přítomaround 1–1.5 bar plynu is reached. nost inertního umožní pro-

elements, i.e. to avoid the loss of

• Ochlazování se provede za pomoci alloying elements to the vacuum. napuštění inertního plynu (nejběžThis low pressure condition will be něji dusíku) do ohřívací komory, až maintained invariant during the last je dosaženo předem naprogramopart of the heating process, as well vaného přetlaku. Pomocí výkonnéas during the holding time at the ho motoru je dusík ve střídavých chosen hardening temperature. směrech poháněn přes tepelný vý• The cooling down will be carried měník. Maximální přetlak je hodnoouttaby a massive injection inert každé pece, která dáváofpředstagasvu(most commonly nitrogen) o maximální rychlosti chlazení.

into the heating chamber in alter-

výměny tepla isdíky přestupu • Theces heating system started. tepla konvekcí. To je nejúčinnější The presence of the inert gas will způsob ohřátí teplotu přimake possible thepece heatnatransfer bližněthrough 850°C convection mechaprocess nisms. This is the most efficient way to heat up the furnace to a temperature of approx. 850°C(1560°F).

furnace. The steel foil should be removed before quenching.

Topná komora s grafitovou izolací.Photo: Foto: Hot zone with graphite insulation. Schmetz GmbH Vacuum VakuovéFurnaces, pece, Německo. Germany. 8


Vertikální chlazení Vertical cooling

FromShora top todolů bottom

From bottom to top Zdola nahoru

Horizontal cooling Horizontální chlazení

Zprava doleva From right to left

From to right Zlevaleft doprava

Fáze chlazení. dusíku procházípasses ohřívací komorou různýmichamber směry. in different Cooling phase. Proud Nitrogen gas stream through the heating Ilustrace: GmbH Německo. directions.Schmetz Illustration from Vakuové Schmetzpece, GmbH Vacuum Furnaces, Germany.

nating directions and reaching the overpressure that was previously chosen when programming the furnace. The maximum overpressure is a nominal characteristic of each furnace and it gives an idea of its cooling capacity.

Charging vsázky. operation. Photo: Böhler Uddeholm Czech Republic. Vkládání Foto: Böhler Uddeholm Česká Republika.

Vacuum Photo: Schmetz GmbH Vakuová furnace. pec. Foto: Schmetz GmbH Vacuum Germany. Vakuové Furnaces, Pece, Německo. 9


Tempering Popouštění

The material should be tempered Materiál by seafter měl quenching. popustit okamžitě immediately po zakalení. should Kalení je ukončit Quenching betřeba stopped at apři teplotě mezi 50-70°C, přičemž okamžitemperature of 50–70°C (120–160°F) tě následuje popouštění. and tempering should bePokud done to at není možné, musí se materiál temperovat, once. If this is not possible, the např. ve speciálním zařízení, kde je in umísmaterial must be kept warm, e.g. a těn do doby, než dojde k popouštění. special “hot cabinet” awaiting tempering. Prosím, všimněte si, že pnutí Please, notice that the stresses v materiálu v zakaleném stavu contained in the as-quenched může vést k porušení krystalické material result invznik breakage strukturycan a zapříčinit of the crystalline structure and prasklin, pokud není popouštění the formation of cracks if the provedeno okamžitě po kalení. tempering is not done immediPorušení krystalické struktury ately the quenching promůžeafter mít velmi rychlý průběh. cess. This breakage of the crysProto je požadováno včasné talline structure can nejen take place zahájení popouštění in a violent way. Therefore z důvodu ochrany daného the importance of tempering as dílu od prasklin, ale je to také soon as possible is not only to záležitost bezpečnosti obsluhy.

safeguard the part from cracks, but it is also a matter of perSpolečnost Uddeholm provedla širosonal safety. kou škálu experimentů a měření a shromáždila do grafů výsledná data ohledně Uddeholm has made a wide range of tvrdosti, houževnatosti, rozměrových experiments and measurements and změn a hodnoty zbytkového austenicollected the resulting data regardtu. Tyto grafy jsou k dispozici pro různé ing hardness, toughness, dimensional třídy oceli a představují pomoc při changes and retained austenite in výběru správné popouštěcí teploty. graphs. These graphs are available for prioritou při výběru theHlavní different steel grades and popoušare of těcí teploty by měly být mechanické great help in order to choose the vlastnosti. Mechanické a fyzikální vlastcorrect tempering temperature. nosti získané po popouštění budou záThe first priority when choosing viset na zvolené popouštěcí teplotě. the tempering temperature should be Popouštění za vysoké teploty bude mít the mechanical properties, as some za následek nižší obsah zbytkového aussmall dimensional adjustments can be tenitu, než při popouštění za nízké tepmade in a last fine machining step. loty. Materiál proto bude mít vyšší pevThe mechanical and physical propernost v tlaku a zlepší se tím také rozměties obtained after tempering will rová stabilita (například při použití a při depend greatly on the chosen tempovlakování). pering temperature. High-temperaPři popouštění za vysoké teploty lze ture tempering will result in a lower pozorovat také další rozdíly ve vlastcontent of retained austenite than nostech, jako například vyšší tepelná low-temperature tempering. The vodivost. material will therefore have higher Precipitace sekundárních karbidů se compressive strength and improved vyskytne při popouštění vysoko legodimensional stability (in service and vané oceli za vysoké teploty. To sice at surface coating). uškodí odolnosti vůči korozi, ale poWhen tempering at high temperaskytne vyšší odolnost vůči opotřebeture, other differences in properties are also noticeable, like higher heat conductivity.

10

Precipitation of secondary carbides willJe-li occur when tempering highly ní. nástroj určen k elektro-erozivalloyed steel atnebo a highk povrchové temperature. nímu obrábění úpraThis will be detrimental to its corrově, je nezbytné popouštění za vysoké sion resistance but will give to it teploty. somewhat higher wear resistance. If the tool is to be electrical discharge KOLIKANÁSOBNÉ POPOUŠTĚNÍ machined JE NUTNÉ?(EDM) or coated, hightemperature tempering is necessary. Pro nástrojovou ocel se obecně doporučuje dvojnásobné popouštění, s výHOW nástrojů MANY TEMPERS jimkou s velkým průřezem, AREs REQUIRED? dílů komplexní geometrií nebo velice přísných požadavků na rozměrovou Two tempers are generally recomstabilitu. případech je in obvykle mended V fortěchto tool steel, except the nutné třetí popouštění. cases of large cross-sections, parts Základním kalení je přewith complexpravidlem geometries or very rušit jej při 50-70°C. Proto v okamžihigh demands on dimensional staku, kdy materiál připraven k popoušbility. Injethese cases, a third tempering tění, zůstává určité množství austenitu is usually needed. nepřeměněno. Až se materiál po prvním popouštění ochladí, většina aus-

The basic rule of quenching is to interrupt at 50–70°C (120–160°F). tenitu se přemění do nově vzniklého Therefore a(nepopuštěný). certain amount of austemartenzitu Teprve drunite remains untransformed when the hé popouštění dává materiálu optimálmaterial is ready to be tempered. ní houževnatost pro zvolenou hodnoWhen the material cools after temtu tvrdosti. pering, most of the austenite is transformed to formed martensite VÝDRŽ NAnewly POPOUŠTĚCÍ TEPLOTĚ (untempered). A second tempering Zde také existuje obecně platné pravigivesjakmile the material toughdlo: dojde koptimum celkovému prohřáat theudržujte chosen hardness level. tíness nástroje, jej na popouštěcí teplotě po dobu nejméně dvou hodin.

HOLDING TIMES IN CONNECTION WITH TEMPERING Here there is also a general rule, applicable in most of the cases: once the tool has been heated through, hold it for at least two hours at full temperature each time.

Austenit Austenite

Untempered martensite Nepopouštěný martenzit Popuštěný Tempered martenzit martensite

}

Zbytkový Retained austenit austenite

After Po ohřátí heating

After Po ochlazení quenching

After first Po prvním tempering popouštění

After second Po druhém tempering popouštění

After third Po třetím tempering* popouštění*

*HSS ocel velké na vysokotlaké lití dies steel aand bigformy high-pressure die casting

Vývoj obsahu jednolivých Evolution of the phase strukturních content alongfází thev různých etapách different tepelného steps of the zpracování. heat treatment.

Spodní A lowerdíl dieformy for pro hliníkové aluminiumkolo rimtěsně just před tepelným zpracováním before heat treatment na přípravku. on šaržovacím charging grid. Foto: Photo:ASSAB ASSABÇelik Çelik (Turecko) (Turkey)


Dimensional and Rozměrová stability ashape tvarová stabilita Distortion during hardening and tempering Deformace během kalení of tool steel a popouštění nástrojové When a piece of tool steel is hardoceli ened and tempered, some warpage

V průběhu kalení a popouštění součásor distortion normally occurs. This is tí z nástrojových ocelí, se obvykle obwell known and it is normal practice jeví určité tvarové deformace. Toto je to leave some machining allowance obecně známo a je obvyklou praxí poon the tool prior to hardening, maknechat na nástroji přídavky pro obráing it possible to adjust the tool to bění. Kalený a popuštěný nástroj se po the correct dimensions after hardentepelném zpracování obrobí na konečing and tempering by grinding, for né rozměry např. broušením.

example .

Jak dojde deformaci? How doesk distortion take place? Příčinou je pnutí v materiálu. Toto The cause is stresses the material. pnutí můžeme rozdělitinna: These stresses can be divided into: • pnutí po obrábění tepelné pnutí •• machining stresses transformační •• thermal stressespnutí • transformation stresses PNUTÍ PO OBRÁBĚNÍ Pnutí po obrábění vzniká během obráMACHINING běcích operací, STRESSES jako jsou soustružení, Machininga stresses generated frézování broušeníare nebo jakýkoli typ during machining operations such as zpracování za studena. turning, milling and grinding or any Pokud se pnutí v díle nashromáždí, type ofsecold working. uvolní během zahřátí. Zahřátí snistressespnutí havetím, builtžeup a part, žuje Ifvelikost jejinuvolňuje theymístní will bedeformace. released during heating. skrz To může vést Heating reduces strength, releasing k celkové deformaci. stresses local distortion. This Aby sethrough snížila deformace při ohřecanběhem lead to overallkalení, distortion. vu procesu měla by se

Mez kluzu Rp0.2 Yield strength Rp0.2 MPa 400 350 300 250 200 150 100 50 100 200 300 400 500 600 °C 210 390 570 750 930 1110 °F Temperature Teplota

Vliv teploty na mez kluzu Uddeholm Effect of temperature on the yield Orvar Supreme, žíhanéOrvar na měkko. strength of Uddeholm Supreme, soft annealed.

In order to reduce distortion while heating operace during the hardening process, provést žíhání ke snížení pnustresspřed relieving operation shouldsebe tía ještě kalením. Doporučuje carriedpnutí out prior to the hardening uvolnit mezioperačním žíháním operation. It is recommended to po obrábění nahrubo. stress relieve the material after rough machining.PNUTÍ Any distortion can then be TEPELNÁ adjustedpnutí during machining Tepelná se semi-finish vyskytnou vždy, prior to hardening operation. když je v materiálu teplotní gradient, tj. když teplota v jádře a na povrchu součásti není rovnoměrná. THERMAL STRESSES Tepelné pnutí stoupá se zvyšujístresses ariseNerovnoměrevery time cíThermal se rychlostí ohřevu. ný ohřev způsobit gradient lokální změthere is amůže temperature in the ny objemu.i.e. Towhen taktéž k vzniku material, thepřispěje temperature is pnutí a deformace. not even all over the part. Řešením poThermal tohoto stressesproblému grow withje instupný ohřev materiálu s vyrovnáním creasing heating rate. Uneven heating teplot meziinpovrchem a jádrem. can result local variations in volSnahou je optimální ohřev, který ume due to uneven dilatation rateszabezpečí vyrovnanou teplotu v celém and this will also contribute to the průřezu dílu. arising of stresses and distortion. Co bylo řečeno o ohřevu, platí také In order to tackle this problem, it pro chlazení.practice Během kalení is common to heatvznikají up thevelmi silná pnutí. Jakoinobecné pravidlo material in steps, order to equalise platí, že čím pomaleji probíhá the temperature between thekalení, surface tím méně deformací. Jak již ale bylo andjethe centre. Linear expansion mm/100 mm Lineární roztažnost mm/100 mm

0.8 0.6

thermal stresses. But as earlier mentioned, a faster quenching TRANSFORMAČNÍ PNUTÍwill result in better mechanical properties. Transformační pnutí vznikají důsledIt is important that the quenching kem přeměny mikrostruktury oceis applied as uniformly as li.medium To se děje z důvodu odlišné hustopossible. Thisobjemu, is especially valid when ty, respektive jednotlivých fází air or protective gas atmos- forced ferit, austenit a martenzit. phere (as inmikrostrukturálních vacuum furnaces) iszměn, used. Ze všech Otherwise temperature differences jež se odehrají během tepelného zprain the má toolnejvětší can leadpodíl to significant cování, na transfordistortion. mačních pnutích přeměna austenitu na martenzit. To způsobuje zvětšení objemu. TRANSFORMATION STRESSES Nadmíru rychlé a nerovnoměrné Transformation stresses arise when prudké ochlazení může způsobit lokálmicrostructure thea tím steelvyvois níthe vznik martenzitu v of dílu because thepoté lattransformed. pnutí v tétoThis části.is Toto pnutí threevést phases in question může k deformaci a v—ferrite, některých austenite iand martensite—have případech k trhlinám vzniklých při kadifferent densities, i.e. volumes. lení.

Out of all the microstructural changes that take place during heat treatment, the biggest contribution to transformation stresses is caused by the transformation of austenite into martensite. This causes a volume increase. Excessively rapid and uneven quenching can also cause local martensite formation and thereby volume increases locally in a piece and gives rise to stresses in this section. These stresses can lead to distortion and, in some cases, hardening cracks.

0.4 Volume Objem

0.2 100 210

200 300 400 500 600 °C 390 570 750 930 1110 °F Teplota Temperature

Vliv teploty na lineární on roztažnost Effect of temperature the linear expanUddeholm ORVARORVAR Supreme, sion of Uddeholm Supreme, soft žíháno na měkko. annealed. zmíněno výše, rychlejší ochlazení zajisAn attempt should always be made to tí lepší mechanické vlastnosti. heat slowly enough so that the temJe důležité, aby chladící médium půperature remains virtually equal sobilo rovnoměrně. To platí zejména, throughout the piece. když je použita nucená cirkulace plyWhat has been said regarding nové atmosféry (jako ve vakuových heating, applies also to cooling. pecích), jinak mohou teplotní rozdíly Very powerful stresses arise during v nástroji vést k významné deformaci.

Transformation Přeměna to na martensite martenzit Ms

Transformation Přeměna tonaaustenite austenit

AC1

AC3 Teplota Temperature

Změny objemu důsledku Volume changes vdue to structural strukturní přeměny. transformation.

quenching. As a general rule, the slower quenching can be done, the less distortion will occur due to

11


How can distortion Jak lze omezit deformaci? be reduced? Deformaci je možné minimalizovat: Distortion can be minimized by: • je-li geometrie nástroje • keeping the design simple and jednoduchá a symetrická symmetrical • žíháním na snížení pnutí • eliminating machining stresses po obrábění nahrubo by stress relieving after rough • pomalým ohřevem na kalící machining teplotu • heating up slowly to hardening • použitím vhodné oceli temperature • pomalým ochlazováním dílu jak • using a suitable grade of steel jen je to možné, ale dostatečně • quenching the piece as slowly as rychle, aby se dosáhlo správných possible, but quick enough to mikrostruktur v oceli obtain a correct microstructure • použitím termálního kalení nebo in the steel přerušovaného chlazení • by usage of martempering or step • popouštěním při vhodné teplotě

quenching • tempering at a suitable temperature

Následující hodnoty přídavky na obrábění před kalením lze použít jako voThe following values for machining dítko.

allowances can be used as guidelines.

Uddeholm Třída oceli Steel grade Uddeholm

Machiningnaallowance Přídavky obrábění on length and diameter na délku a průměr as jako % of dimension % rozměru

ARNE CALDIE CALMAX/CARMO CHIPPER/VIKING RIGOR SLEIPNER SVERKER 3 SVERKER 21 VANADIS 4 EXTRA VANADIS 6 VANADIS 10 VANADIS 23 VANCRON 40 CORRAX ELMAX MIRRAX ESR STAVAX ESR UNIMAX ALVAR ALVAR 14 DIEVAR HOTVAR ORVAR 2 MICRODIZED ORVAR SUPREME QRO 90 SUPREME VIDAR SUPERIOR THG 2000

0,25 % 0,25 % 0,20 % 0,20 % 0,20 % 0,25 % 0,20 % 0,20 % 0,15 % 0,15 % 0,15 % 0,15 % 0,20 % 0,05–0,15 %* 0,15 % 0,20 % 0,15 % 0,30 % 0.20 % 0.20 % 0,30 % 0,30 % 0,20 % 0,20 % 0,30 % 0,25 % 0.20 %

V závislosti on na ageing teplotětemperature stárnutí ** Depending

SUB-ZERO TREATMENT HLUBOKÉ CHLAZENÍ Retained austenite in a tool can Zbytkový austenit v nástrojiduring se může transform into martensite během přeměnit na marservice.používání This will lead to local distortenzit. Toembrittlement vede k lokální of deformaci tion and the tool adue zkřehnutí nástroje zofdůvodu přítomto the presence untempered nosti nepopuštěného martenzitu. martensite. Therefore the require-Pokud požadavek maximální rozměmentje of maximumnadimensional stabilrovou stabilituhas přian používání, je nutity in service implied demand no velice nízký nebo žádný forzabezpečit very low or no retained austenite obsah zbytkového austenitu. Toho content. This can be achieved by lze dosáhnou použitím hlubokého using sub-zero treatment afterchlazení po kaleníor nebo popouštěním při vyquenching by high temperature soké teplotě. tempering. Hluboké chlazení vede ke leads sníže-to The sub-zero treatment ní obsahu zbytkového austenitu. a reduction of retained austeniteDosáhneme toho tak, žethe nástroj vycontent by exposing tool či ordíl part stavíme velmitemperatures. nízkým teplotám. Nejto very low The most běžněji používané teploty jsou okocommonly used are about -80°C lo -80°C and a -196°C . Hluboké (-110°F) -196°C (-320°F).chlaThis, in zení vede ke zvýšení tvrdosti turn, will result in a hardness až inocrease 1–2 HRC. jež jsou popušof up Nástroje, to 1–2 HRC, in comtěné za vysoké teploty, budou mít parison to non sub-zero treated nízký obsah zbytkového austenitu i bez tools, if low temperature tempering hlubokého chlazení a ve většině příis used. For high temperature tempadů i dostatečnou rozměrovou pered tools there will be little orstano bilitu. hardness increase. Aby se zabránilo vzniku nepopuštěTools that are high temperature ného martenzitu v dílu, je třeba vždy tempered, even without a sub-zero jako poslední operaci provádět potreatment, will normally have a low pouštění.

retained austenite content and in most cases, a sufficient dimensional stability. However, for high demands on dimensional stability in service it is also recommended to use a subNitridace zero treatment in combination with Nitridace se provádí tak, že se díly vyhigh temperature tempering. staví médiu bohatému na dusík za urFor the highest requirements on čitých fyzikálních podmínek, ktedimensional stability, sub-zero treatré vyústí v difuzi atomů dusíku v ocement in liquid nitrogen is recomli a ve vznik nitridů. Povrch dílu poté mended after quenching and after

Povrchové zpracování

zi s vysokým obsahem chrómu je velice důležité vzít v úvahu fakt, že nitridace má negativní vliv na odolnost vůči korozi. V ostatních případech má nitridace pozitivní vliv na odolnost Nitriding vůči korozi. Nitriding is performed by exposing Vhodné oceli k nitridaci jsou obthe parts to some media rich in vykle středně legované oceli s nitridonitrogen under certain physical contvornými prvky, jako jsou chróm, hliditions that will result in the diffusion ník, molybden a vanad. of nitrogen atoms into the steel and Jádro by se mělo chovat jako stabilthe formation of nitrides. The part ní materiál, pokud jde o mechanické surface will then be harder and have vlastnosti a mikrostrukturu. To znaa higher wear resistance in its outer mená, že zakalený materiál je nutné layer. popouštět nad nitridační teplotou, aby In the case of corrosion resistant se zabránilo popuštění jádra během steel with high-chromium content, it nitridačního procesu. is very important to take into conJe známo několik technologií nitrisideration the fact that nitriding has a dace; ty hlavní jsou plynová nitridace detrimental effect on the corrosion a plazmová nitridace. resistance of the material. In other Nejčastější problémy konvenčních cases nitriding can have a positive nitridačních technologií jsou možné effect on the corrosion resistance. popouštění základního materiálu a zeAppropriate steel to be nitrided sílení nitridované vrstvy v ostrých roare usually medium-carbon steel zích. with nitride-forming elements such Technologie pulsní plazmové nitrias chromium, aluminium, molybdace snižuje riziko přehřátí součásti denum and vanadium. tím, že umožňuje přesné řízení proceThe core should act as a stable su a tím i regulace teploty součásti.

Surface treatment

substrate regarding mechanical properties and microstructure. This Karbonitridace means that for hardened material it is necessary to temper above the Karbonitridace je proces, při kterém nitriding temperature in order to se díly obohacují o dusík a také uhlík, avoid softening of the core during toto obohacení se provádí v atmosféthe nitriding process. ře bohaté na tyto dva prvky. Příkladem It should be noted that a nitrided vhodné atmosféry k tomuto účelu je surface cannot be machined with

No treatment Bez zpracování Sub-zero treatment Hluboké chlazení

Tvrdost HRC Hardness HRC 75 Hardness 70 Tvrdost 65 60 55 50 Retained austenite Zbytkový austenit 45 40 35 150 300

12

each tempering, Always finish with a tempering as lastvětší operation, bude vykazovat tvrdostina order bude mítavoid většíthe odolnost vůčiofopotřebení. to existence untempered V případěin ocelí odolných vůči koromartensite the part.

Zbytkový austenit %% Retained austenite 24 21 18 15 12 9 6 3

Uddeholm Sleipner. Tvrdost a zbytkový austenit Hardness and retained jako funkce austenite as popouštěcí function of teploty s a temperature bez hlubokého tempering chlazení. with and without sub-zero treatment.

250 480

350 450 550 660 840 1020 Tempering temperature Popouštěcí teplota °C°C

650°C 1200°F


cutting tools and can only be ground with plynného difficulty. A nitrided surface will směs čpavku a oxidu uhelnacausenebo problems in weld repairing as tého uhličitého. Rozmezí teplot well. pro tento proces je 550°C až 580°C, There are several doba procesu je mezitechnologies 30 minutami až in the field of nitriding; the 5available hodinami. main ones are gas nitriding, high pressure nitriding (carried out in vacuum Cementování furnaces) and plasma nitriding. Two common problems of conCementování je proces, při kterém nitridingnasycován technologies are jeventional povrch součásti uhlíkem possible over-tempering of teploty the subza vysokých teplot. Rozpětí material and thickening of the jestrate 850°C-950°C. Tento proces vytvoin the sharp corners. řínitrided vrstvu slayer vyšším obsahem uhlíku, obPulsed plasma technology vykle 0,1-1,5 mmnitriding silnou. Poté, co se diminishes the possibility of overtato vrstva vytvoří, se díl zakalí, aby se tempering by applying the plasma vrstva přeměnila na martenzit. Dále by mělo následovatonpopouštění dílu.prointermittently the part. This vides a better control over the local temperatures during the process. Tepelná difuze Active screen plasma nitriding is also a Tepelná difuze of je plasma proces,nitriding při kterém development techvanad difunduje do materiálu a spo-a nology. This technology promises luuniform s existujícím uhlíkem vytváří thickness of the nitridevrstlayer vu karbidu vanadu. musí obsahoindependently of itsOcel geometry. vat minimálně 0,3% uhlíku. Tato povrchová úprava poskytuje velmi vysokou Nitrocarburizing úroveň odolnosti vůči opotřebení odíNitrocarburizing is a process in ráním.

which the parts are to be enriched in nitrogen and also in carbon, the enPovlakování richment is carried out by exposure to atmosphere rich in these two Povlakování nástrojové oceli se stalo elements. A mixture of ammonia gas obvyklou praxí. Obecným cílem těchto and carbon monoxide or dioxide is druhů procesů je vytvořit vnější povlak example of a tvrdostí suitable atmosphere sanvelice vysokou a nízkým tře-

for this purpose. The temperature range forvede this kprocess is 550°C to ním, což dobré odolnosti vůči 580°C (1020°F to 1075°F) and the opotřebení, a zároveň se minimalizuof exposure is between Pro 30 minjetime riziko adheze a nalepování. oputes and 5 hours. timální využití těchto vlastností se doAfter the exposure the part should poručuje vybrat nástrojovou ocel vybe cooled soké kvality.down rapidly. Nejužívanější metody povlakování jsou: Case hardening • fyzikální depozice z pevné Case hardening is a process in which fáze (PVD povlakování) a• finished part is exposed ztoplynné a chemická depozice carburizing atmosphere and high fáze (CVD povlakování) temperature simultaneously. Thefáze Chemická depozice z plynné temperature range is 850°C–950°C se může také provést technologií (1560°F–1740°F). This(PACVD) exposure za pomoci plazmy

generates a layer with higher carbon content, normally 0.1–1.5 mm thick. Pokovování After the layer has been formed, the part is to bechrómem quenched in order forse Pokovování nebo niklem the layer to transform martenběžně používá pro různéinto nástrojové site with higher carbon content, and aplikace, jako např. formy pro vstřikoit will therefore have a higher hardvání plastických hmot. Pokovování lze ness. Tempering of theZabraňuje part should nanést na většinu ocelí. zafollow. dření a oděru, snižuje tření, zvyšuje

Surface coating Surface coating of tool steel has become a common practise. The general aim for these kinds of processes is to generate an outer layer with a very high hardness and low friction that results in good wear resistance, minimising the risk for adhesion and sticking. To be able to use these properties in an optimal way a tool steel of high quality should be chosen. The most commonly used coating methods are: • physical vapour deposition coating (PVD coating) • chemical vapour deposition coating (CVD coating) Chemical vapour deposition coating can also be carried out with a plasma assisted technology (PACVD)

povrchovou tvrdost a snižuje rychlost koroze základního materiálu.

Thermal diffusion

Thermal diffusion is a process in which vanadium diffuses into the material and reacts with existing carbon, to form a vanadium carbide layer. The steel must have a minimum of 0.3% carbon. This surface treatment provides a very high level of abrasive wear resistance. Povlakovaná forma na for výrobu golfových Surface coated mould production míčků. Foto: Photo Ionbond Sweden AB. AB. of golf balls. Ionbond Sweden

Platings Chromium and nickel metallic platings are commonly used for a variety of tooling applications, like plastic injection moulds. Platings may be deposited over most steel grades and they will prevent seizing and galling, reduce friction, increase surface hardness and prevent or reduce corrosion of the substrate’s surface.

Plazmová nitridace. Foto:Böhler Böhler Uddeholm Česká republika. Plasma nitriding. Photo Uddeholm Czech Republic. 13


Testing Testování of mechanical mechanických properties vlastností When the steel is hardened and tem-

is converted into a hardness number

pered, strength is affected, so letmá Když jeits ocel zakalená a popuštěná, us takena a closer look at how these to vliv její mechanické vlastnosti, properties are measured. pojďme se tedy blíže podívat na to, jak se tyto vlastnosti měří.

Hardness testing Hardness is the most popular Měření testing tvrdosti way to check the results of hardening. Testování is tvrdosti nejpoužívanějHardness usuallyjethe property that ší specified způsob ověření kalení. Tvris when avýsledků tool is hardened. dost je vlastnost, která je specifi It is easy to test hardness. Thekovaná, pro zakalenou ocel. and the material is not destroyed Testovatis tvrdost je inexpensive. jednoduché. Maapparatus relatively teriálmost se nezničí a zařízení je relativně The common methods are nenákladné. Nejběžnější metody Rockwell C (HRC), Vickers (HV) jsou and Rockwell C (HRC), Vickers (HV) a BriBrinell (HBW). nell (HBW). The old expression “file-hard” should not be entirely forgotten. ROCKWELL (HRC) In order to check whether hardness Tato metoda je vhodná proabove zakaleis satisfactory, for example ný materiál. Není vhodná pro 60 HRC, a file of good quality materiál, can který je ažíhaný měkko. Při testováprovide goodna indication. ní tvrdosti podle Rockwella je nejprve diamant kuželového tvaru stlačen silou ROCKWELL F0, a poté silou(HRC) F0+F1 oproti vzorku materiálu, jehož tvrdost for se má určit. This method is suitable hardened Po odlehčení na F0 for se určí nárůst material and never material in (e) hloubky otiskucondition. způsobený Hloubka soft annealed In F1. Rockwell penetracetesting, (e) se přepočítá na stupeňis hardness a conical diamond tvrdosti (HRC), které lze odečíst přífirst pressed with a force F0, and then mo zea stupnice ukazatele a specimen with force F0+F 1 against tvrdoměru.

h0

F0+F1=F

table. test results reHVWhen 30/20the = tvrdost podleare Vickerse je ported, Vickers hardness is indicated určena zátěží 30kgf působící po dobu with the letters HV and a suffix 20 sekund. indicating the mass that exerted the load and (when BRINELL (HBW)required) the loading period, as illustrated by pro the žíháfollowing Tato metoda je vhodná example: ní na měkko a zušlechtěnou ocel s re-

nealed condition and prehardened steel with relatively low hardness. In Brinell hardness testing, a tungsten (W) ball is pressed against the material whose hardness is to be determined. After unloading, two measurements of the diameter of the impression are taken at 90° to each other (d1 and d2) and the HBW value is read off a table, from the average of d1 and d2. When the test results are reported, Brinell hardness is indicated with the letters HBW and a suffix indicating ball diameter, the mass with which the load was exerted and (when required) the loading period, as illustrated by the following example: HBW 5/750/15 = Brinell hardness determined with 5 mm tungsten (W) ball and under load of 750 kgf exerted for 15 seconds.

136° d2

d1

Princip testování tvrdostihardness podle Vickerse. Principle of Vickers testing.

podle Brinella je určena 5 mm wolfraBRINELL (HBW) movou (W) kuličkou pod zátěží 750kgf This method is suitable for soft anpůsobící podobu 15 sekund.

F0 e

h

vykonáno zatížení a (je-li vyžadováno) dobou zatížení tak, jak ilustruje následující příklad: HBW 5/750/15 = tvrdost

lativně nízkou tvrdostí. Při testování HV 30/20 = Vickers hardness detertvrdosti podle Brinella stlačí wolfmined with a load of 30sekgf exerted ramová (W) kulička oproti materiáfor 20 seconds. lu, jehož tvrdost se má určit. Po uvolnění se provede měření dvou průměrů otisku v úhlu 90° jeden k druhému (d1 a d2) a hodnota HBW je odečtena z tabulky, z průměru d1 a d2. Když se uvádí výsledky testů, tvrdost podle Brinella se označuje písmeny HBW a příponou, která indikuje průměr kuličky, hmotu, se kterou bylo

of the material which hardness is to VICKERS (HV) After unloading to F0, be determined. Měření podle Vickerse je nejuniverzálthe increase (e) of the depth of the nější z těchto tří metod. Přidetertestováimpression caused by F1 is ní tvrdosti je diamant mined. Thepodle depthVickerse of penetration (e)

F0

(HRC) is read directly from ve tvaruwhich pyramidy s čtvercovou zá-a scale on athe tester dial or read-out. kladnou vrcholem v úhlu 136° stlačen pod zatížením F oproti materiálu, jehož tvrdost se má určit. Po odlehVICKERS (HV) F čení se změří diVickers is the most agonály otisku d1 of the se three auniversal d2 a z tabulky testing methods. In určí stupeň tvrdosVickers hardness ti (HV). testing pyramidKdyžase uvádí shaped diamond with výsledky testu, tvra square base and a dost podle Vickerpeak angle of 136° se se označuje pís- is pressed a load meny HVunder a přípoF against the material nou, která indikuje whose hardness is tojež bevykonadetermined. After zatížení, unloading, the diagonals d1 anddobu d2 ofzala měření a (je-li vyžadováno) the impression are measured and the tížení tak, jak ilustruje následující příhardness number (HV) is read off a klad:

D

HRC

F

0,2 mm 0

Hardnesstvrdosti scale Stupnice

Surface of specimen Povrch vzorku 100 h0

d e

h

Princip tvrdosti podle testing. Rockwella. Principletestování of Rockwell hardness 14

h HRC

Princip testování tvrdosti podle Brinella. Principle of Brinell hardness testing.


Tensile strength Pevnost v tahu

Tensile strength is determined on a Pevnost v tahu se is určuje na zkušebním test piece which gripped in a tenvzorku, který je uchycen na trhacímto sile testing machine and subjected stroji a podroben postupně se zvyšujía successively increasing tensile load címu tahovému zatížení, dokud se neuntil fracture occurs. The properties objeví praskliny. Vlastnosti, northat are normally recordedjež areseyield málně zaznamenávají, jsou mez pevstrength Rp0.2 and ultimate tensile nosti RP0.2 pevnost vAtahu strength Rma, nejvyšší while elongation 5 and Rm, zatímco prodloužení A5 a zmenreduction of area Z are measured on šení Z seInměří na zkušebním the plochy test piece. general, it can be vzorku. lzeisříci, že tvrdost said thatObecně hardness dependent upon jeyield závislá na mezi pevnosti a nejvyšstrength and ultimate tensile šístrength, pevnostiwhile v tahu, zatímco prodloužeelongation and reducnítion a zmenšení plochy jsou známky of area are an indication of houževnatosti. Vysoké hodnoty mezi pevtoughness. High values for yield and nosti a nejvyšší pevnosti v tahu obecně ultimate tensile strength generally znamenají nízké hodnoty prodloužení mean low values for elongation and a zmenšení plochy. reduction of area. Zkoušky tahem se používají větši-

Impact testing Zkouška rázem v ohybu

A certain quantity of energy is reJequired třeba to určité množství energie, produce a fracture in aaby se vytvořily praskliny Toto material. This quantityv materiálu. of energy can množství energie lze použít jako měbe used as a measure of the toughřítko vyšness houževnatosti of the material,materiálu, a higher absorpšítion absorpce energie indikuje lepší of energy indicating better houževnatost. a nejjednoduštoughness.Nejběžnější The most common and šísimplest metodamethod jak určitofhouževnatost determining je nárazová zkouška. Masivní kyvadlo se netoughness is impact testing. A rigid chá spadnout ze známé výšky a udependulum is allowed to fall from a řit do zkušebního v nejnižším known height andvzorku to strike a test bodě kmitu. Měří se úhel, který specimen at the lowest point ofkyvaits dlo dosáhlo po přetnutí zkušebního swing. The angle through which the vzorku, a lzetravels spočítat množství pendulum after breakingenerthe gie, která se absorbovala při the přeražespecimen is measured, and ní vzorku. amount of energy that was absorbed několik variant nárazoin Používá breakingsethe specimen can be vých zkoušek. Různé metody se liší calculated. tvarem vzorků. Ty jsou většinou opatSeveral variants of impact testing řeny drážkou ve tvaru V nebo U, těmare in use. The various methods to zkušebním metodám se tedy říká differ in the shape of the specimens. Charpy V a Charpy U. These are usually provided with a VObecně lze říci, že nástrojová ocel or U-shaped notch, the test methods má poměrně nízkou houževnatost kvůbeing then known as Charpy V and li své velké pevnosti. Materiály o nízCharpy U respectively. ké houževnatosti jsou citlivé na vruFor the most part, tool steel has a by, z tohoto důvodu se často v nárarather low toughness by reason of its zové zkoušce používají hladké vzorhigh strength. Materials of low toughky nástrojové oceli, bez drážek. Výness are notch sensitive, for which sledky testů se běžně udávají v joulech, reason smooth, unnotched specinebo eventuálně v kgm (přesněji řečemens are often used in the impact no kgfm), ačkoliv se někdy místo toho testing of tool steel. The results of používají J/cm2 nebo kgm/cm2, hlavně the tests are commonly stated in u zkoušek Charpy U. joules, or alternatively in kgm (strictly speaking kgfm), although J/cm2 or kgm/cm2 is sometimes used instead, specially in Charpy U testing.

Zkouška tahem. Tensile test. nou u konstrukční oceli, zřídka u oceTensile tests are used mostly on li nástrojové. Je obtížné provést zkoušstructural steel, seldom on tool steel. ku tahem při pevnosti nad 55 HRC. It is difficult to perform tensile tests Zkoušky tahem mohou být zajímavé at hardnesses above 55 HRC. Tensile pro houževnatější typy nástrojových tests may be of interest for tougher ocelí, zvláště používají-li se jako kontypes of tool steel, especially when strukční materiál s vysokou pevnosthey are used as high strength structí. To zahrnuje např. Uddeholm Impax tural materials. These include e.g. Supreme a Uddeholm Orvar Supreme.

Some words Několik rad of advice to tool konstruktérům designers nástrojů Design Tvar Avoid: se: Vyvarujte ••sharp corners ostrým rohům ••notch effects vrubům ••large differences in vsection velkým rozdílům tloušťce průřezu thicknesses Toto jsou příčiny praskThese arenejčastější often causes of hardening lin vzniklých při kalení, hlavně pokud cracks, especially if the material is je materiál ochlazen příliš nebo není cooled down too far or allowed neto prodleně popuštěn.

stand untempered. Nevhodný Unsuitable tvar design

Upřednostňovaná Preferred alternativa alternative

✗ ✗

Radius Fillet

Tepelné zpracování Heat treatment Pro danou aplikaci vyberte vhodnou Choose suitable hardnesses for the tvrdost. Buďte opatrní a vyvarujte se application concerned. Be particularly rozsahům teplot, které mohou snížit careful to avoid temperature ranges houževnatost po popouštění. that can reduce toughness after Mějte na paměti riziko deformace tempering. a držte se doporučení týkajících se toKeep the risk of distortion in mind lerancí pro obrábění. and follow recommendations conJe vhodné na výkresech specifikovat cerning machining allowances. žíhání ke snížení pnutí.

It is a good idea to specify stress relieving on the drawings.

Uddeholm Impax Supreme and Uddeholm Orvar Supreme.

Přístroj zkouška rázem v ohybu. Impact pro testing machine. 15


Vakuová pec. Vacuum furnace. 16


Approx. hardness hardening and tempering Přibližná tvrdostafter po kalení a popouštění Austenitizing Austenitizační temperature teplota °C °C

200

250

500

ALVAR 14 ALVAR ARNE CALDIE CALMAX

8501) 900 8301) 1020 960

54 54 62 – 59

53 53 60 – 58

45 45 45 – 53

CARMO CHIPPER CORRAX DIEVAR ELMAX3)

960 1010 8502) 1025 1080

59 59 – 53 59

58 57 – 52 58

53 59* – 52* 60**

FERMO FORMAX HOLDAX HOTVAR IMPAX SUPREME

– – – 1050

Delivered prehardened condition Dodává seinv zušlechtěném stavu Delivered prehardened condition Dodává seinv zušlechtěném stavu Delivered prehardened condition Dodává seinv zušlechtěném stavu – 56 –

–

Delivered prehardened condition Dodává seinv zušlechtěném stavu

MIRRAX ESR MIRRAX 40 NIMAX4) ORVAR SUPREME ORVAR SUPERIOR

1020 – –

Uddeholm Materiál grade Uddeholm

HRC popouštěcí teplotě °C, 2x HRC at při tempering temperature °C, 22 xh 2h 550

600

– – 43 61*** 53

42 43 41 59 50

38 41 38 50 43

53 58 – – 59**

50 56 – 52 58**

43 48 – 47 –

–

57

53

– 50 52** Delivered prehardened condition Dodává seinv zušlechtěném stavu Delivered prehardened condition Dodává seinv zušlechtěném stavu

–

42**

36

1020

52

52

54*

–

52

46

1020

52

52

54*

–

52

46

1020 1030

52 53

52 52

54* 54**

– –

52 53**

46 37

1020 –

49 49 51* Delivered prehardened condition Dodává seinv zušlechtěném stavu

–

51*

505)

ROYALLOY RIGOR SLEIPNER SR 1855 STAVAX ESR

– 950 1030 850 1030

Delivered prehardened condition Dodává seinv zušlechtěném stavu 61 59 56* 60 59 – 63 62 50 53 52 54***

55* 62*** 48 –

53 60 46 43***

46 48 42 37

SVERKER 3 SVERKER 21 THG 2000 UHB 11 UNIMAX

960 1020 1020 – 1020

60 59 56 63 59 60 52 52 53* As-delivered condition Dodáno (~200 HB) (~200 HB) – – –

53 57 –

– 54 52

– 48 46

–

55

49

VANADIS 4 EXTRA3) VANADIS 63) VANADIS 103)

1020 1050 1060

– 63 63

59 62 62

– 61*** – 62*** – 62*** 3 x 560°C 57–65

60 59 60

52 52 52

52 54 54

51 53 53

51* 55* 55*

50 52 52

45 46 46

ORVAR 2 MICRODIZED POLMAX QRO 90 SUPREME RAMAX HH

VANCRON 403) VIDAR SUPERIOR VIDAR 1 VIDAR 1 ESR High speed steel Rychlořezná ocel VANADIS 233) VANADIS 303) VANADIS 603)

950–1100 1000 1000 1000 1050–1180 1000–1180 1000–1180

525

– – –

3 x 560°C 60–66 60–67 64–69

*Této teplotě je lepší vyhnout riziku * This popouštěcí tempering temp. should be se avoided duekvůli to the riskpopouštěcí of temper křehkosti. brittleness. **U Uddeholm Stavax ESR, Uddeholm Mirrax SER, Elmax je odolnost vůči korozi snížena. ** For Uddeholm Stavax ESR, Uddeholm Mirrax SER,Uddeholm UddeholmPolmax Polmaxa Uddeholm and Uddeholm Elmax corrosion resistance is reduced. ***Nejnižší popouštěcí teplota, když popouštění vysoké teploty je 525°C. *** The lowest tempering temperature when highzatemperature tempering is 525°C. 1) 1) Prudce ochlazené v oleji Quench in oil 2) 2) Rozpouštěcí žíhání. Stárnutí: ~50 HRC po 525°C/2h, ~46 HRC po 575°C/2h, ~40 HRC po 600°C/4h. Solution treatment. Ageing: ~50 HRC after 525°C/2 h, ~46 HRC after 575°C/2h, ~40 HRC after 600°C/4h. 3) 3) Nástrojová ocel práškové metalurgie. Powder Metallurgy tool steel 4) 4) Dodávaná tvrdost u Uddeholm Nimax nelze zvýšit. Je lepší vyvarovat se popouštění, jelikož se sníží houževnatost. The delivery hardness of Uddeholm Nimax can not be increased. Tempering shall be avoided as toughness will be reduced. 5) 5) Při 550°C 2 x 2h: 42 HRC At 650°C 2 x 2h: 42 HRC 17


Tabulka převodu tvrdosti Hardness conversion table Přibližné mezibetween tvrdostí ahardness nejvyšší pevností v tahu. Approx. srovnání comparison and ultimate tensile strength. Rockwell HRC

Brinell*

HRB 78 85 91 95 98

Přibližné Approx.UTS UTS N/mm2

kp/mm2

133 152 171 190 209

140 160 180 200 220

446 510 570 637 696

46 52 58 65 71

30 33

228 247 265 284 303

240 260 280 300 320

756 824 883 951 1020

77 84 90 97 104

35 37 39 41 42

322 341 360 379 397

340 360 380 400 420

1080 1150 1210 1280 1340

110 117 123 130 137

44 46 47 48 50

415 433 452 471 488

440 460 480 500 520

1410 1470 1530 1610 1690

144 150 156 164 172

51 52 53 54 55

507 525 545 564 584

540 560 580 600 620

1770 1850 1940

180 188 198

56 57 59 59 60

601 620 638

640 660 680 700 720

61 62 63 64 64

740 760 780 800 820

65 66 66

840 860 880

* 10 3 000 zatížení. . 10mm mmkulička, ball, 3 000 kg kg load

18

Vickers 30 kg


Síť dokonalosti Network of excellence Společnost působí každém kontinentě. Toyou Vám Uddeholm isUddeholm present on everynacontinent. This ensures zajistí vysoce kvalitní švédskou nástrojovou ocel a místní podhigh-quality Swedish tool steel and local support wherever you poru, kdekoli jste.wholly-owned Assab je naše subsidiary dceřiná společnost a exkluzivní are. Assab is our and exclusive sales prodejní kanál, jenž zastupuje Uddeholm v oblasti channel, representing Uddeholm in the Asia PacificPacifi area.cké Asie. Společně udržujeme pozici největšího dodavatele Together siwe secure our position as the světového world’s leading supplier nástrojových materiálů. of tooling materials.

19

Uddeholm is the world’s leading světový supplier dodavatel of tooling nástrojových materials. This Společnost Uddeholm je největší materiálů. Této jsme dosáhli zlepšením každodenního obchodu is a position wepozice have reached by improving our customers’ everyday našich zákazníků. Dlouhá tradice v kombinaci s výzkumem a vývojem business. Long tradition combined with research and product developproduktů poskytla společnosti Uddeholm know-how řešení ment equips Uddeholm to solve any tooling problem kthat mayjakýchkoli arise. problémů s nástroji, jež se mohou objevit. Je to náročný proces, ale cílone je It is a challenging process, but the goal is clear – to be your number jasný - být hlavním partnerem a dodavatelem nástrojové oceli. partner and tool steel provider. Naše přítomnost každém kontinentě Vám zaručuje vysokou Our presence onna every continent guarantees you the stejně same high quality kvalitu, ať jste kdekoli. Společnost Assab je naše dceřiná společnost wherever you are. Assab is our wholly-owned subsidiary and exclusive asales exkluzivní prodejní kanál, který zastupuje Uddeholm v oblasti channel, representing Uddeholm in the Asia Pacific area. Pacifické Asie. Společně si udržujeme pozici největšího světového dodavatele Together we secure our position as the world’s leading supplier of nástrojových materiálů. Působíme celosvětově, tudíž je zástupce tooling materials. We act worldwide, so there is always an Uddeholm společnosti Uddeholm či Assab, který poskytne radu a pomoc, vždycky or Assab representative close at hand to give local advice and support. po ruce. Pro nás je to záležitostí důvěry - v dlouhotrvající partnerství, For us it is all a matter of trust – in long-term partnerships as well as in stejně jako ve vývoj nových produktů. Důvěra je něco, co si musíte developing new products. Trust is something you earn, every day. zasloužit každý den. For more information, please visit www.uddeholm.com or www.assab.com Pro více informací, prosím, navštivte www.uddeholm.com nebo www. assab.com

20

UDDEHOLM 120312.1000 / TRYCKERI KNAPPEN, KARLSTAD 201203199


HEAT TREATMENT OF TOOL STEEL

Recommend Documents