Oceli pro práci za tepla ThyssenKrupp 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
[email protected] www.thyssenkrupp-ferrosta.cz
• tlakové lití
• protlačování
• kování
• sklářský průmysl • výroba trubek
hlavní oblasti použití
ThyssenKrupp
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 s velkou 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.
Druckgießteil Wu2001_337.ppt
ThyssenKrupp
skupiny nástrojových ocelí - kritérium teplota (T)
ocel pro práci za studena
ocel pro práci za tepla
T < ~ 200 °C
T < ~ 600 °C
tvrdost,odolnost vůči tlaku, otěruvzdornost, houževnatost
odolnost vůči popuštění, odolnost vůči teplotě, houževnatost
( korozivzdornost )
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
ThyssenKrupp Wu2001_335.ppt
popuštěcí teplota
skupiny rozdělení dle popouštěcí tepl.
< 500°C
> 500°C
ocel pro práci za studena
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
- 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
martensitické např.. 1.2709 Wu2001_331.ppt
ThyssenKrupp
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
-
ThyssenKrupp
tlakové lití Ovlivňující faktory na životnost forem pro tlakové lití
vlastnosti oceli
výroba nástroje
ocel
konstrukce nástroje
chem. složení – rozsah obsahu jednotlivých prvků
tvarové přechody, rozměrové poměry, tvarové složitosti
výroba oceli tavba, rafinace, st. čistoty, struktura
opracování složitost povrchu, tvarové přechody - tvary, Erodování - broušení
stav oceli tepel. zpracování, opracování
pracovní nasazení, udržba provozní teplota předohřev, chlazení
teplotní změny počet prac. taktů, ostřiky
strojní zařízení Wu2001_193.ppt
uzavírací tlaky, plnící tlaky, rychlost tlakování
ThyssenKrupp
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. ThyssenKrupp
srovnání vlastností ocelí pro práci za tepla (tlakové lití) odolnost vůči tepl. rázům
tepelná vodivost
svařitelnost
++
+
+
+
+
+++
+
+
+
+
++
+
+
+
+
2365 EFS Supra
+
+
+
+
+++
+
2367 EFS Supra
+
++
++
++
++
+
++
o
+
++
+
+++
+
+
+
+
+++
+
THYROTHERM...
tvrdost
2343 EFS Supra
+
+
E 38 K
+
2344 EFS Supra
2799 Vacumelt 2885 EFS
otěruvzdornost houževnatost
o od +++ do ThyssenKrupp
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 30
40 30
20
četnost v %
20 10
10 0
0
popuštěno : 2x
60
popuštěno : 2x
40
50 30 40
příčné hodn.
30
20
délkové hodn.
20
10 10 0
0 <150
<200
<250
<300
<350
<400
<450
<150
<200
nárazová prace v ohybu / vrub. (J)
<250
<300
<350
<400
<450 ThyssenKrupp
Tepelné zpracování Diagram-čas-teplota (oceli pro práci za tepla)
žíhaní na snížení pnutí
ohřev
Austenitizace
zakalení
popouštění
* teploty dle jednotlivých materiálových listů
kalící teplota* ohrubování
Teplota
konečné opr. 600-650°C
3. předehřívací st. 1 min/mm ~ 900°C
vzduch / olej
2. předehřívací st. 1/2 min/mm ~ 650°C Warmbad*
pomalé ochlazování
konečné vyrovnávací 1. popouštění* 2. popouštění * popouštění * tepl. 1h/100 mm vzduch
1.předehřívací st. 1/2 min/mm ~ 400°C
vzduch
vzduch
~100°C
čas
ThyssenKrupp
oceli pro práci za tepla vliv obsahu síry na rázovou práci v ohybu Max. dovolený obsah S rázová práce v ohybu v J
S – obsah v %
0,040
0,030
0,020
0,010 0,005 0,003 0
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
ThyssenKrupp
Oceli pro práci za tepla intentenzita vylučování legur C, Cr, Mo a V
C
Cr
V
Mo
C
Cr
V
Mo
C
Cr
Marke 1.2344 AISI: H 13
THYROTHERM 2344 EFS* diffuzně žíhaný *Extra Feine Struktur
THYROTHERM 2344 EFS Supra* diffuzně žíhyný *Elektrostruskově přetavená
V
Mo ThyssenKrupp
Nástrojové oceli vývoj - růst houževnatosti u ocelí pro pro práci za tepla
houževnatost v Joule
400 * ESU = Eletrostruskově přetavená ** CAD = „vápená technol.“
300
200 ESU*
100 oblouková pec
0
1960
1970
ESU+ diffuzní žíhaní
1975
CAD+ ESU+ diffuzní žíhaní+ spec. tepelné zpracování
CAD**+ ESU+ diffuzní žíhání
1980
1985
1990
nízky obsah doprovodních prvků CAD+ ESU+ diffuzní žíhaní+ spec. tepelné zpracování
1995
2000
roky ThyssenKrupp
Tlakové lití houževnatost jednotlivých ocelí pro práci za tepla
E 38 K
houževnatost
THYROTHERM..... 2367 EFS 2344 EFS
ThyssenKrupp
Teplotní průběh voda příp. olej (150°C) forma na tlakové lití 600
Oberfläche
Temperatur °C
Temperiert mit Wasser
12 l / min
4 1/3 l / min
Oberfläche
150°C
500
400
Temperiert mit Öl
20°C
3 mm 3 mm
15 mm
300
15 mm
200
30 mm 100
30 mm
nach Klein
0 0
5
10
15
20
25
30 0
5
10
15
20
25
30
Zeit (s) ThyssenKrupp
žíhaní - struktura THYROTHERM 2344 EFS AMERICAN DIE CASTING INSTITUTE, INC. Condition: Severity:
A
B
C
D
E
F
1
2
3
4
5
acceptable
not acceptable
500 x ThyssenKrupp
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 VDG/DGM CNOMO
Northamerican discasting association Specifikace německých výrobců tlakového lití/protlačování za studena Francouzská automobilová specifikace
lomy, thrliny,vruby
80 %
5%
trhliny vliven pnutí
15 %
trhliny vlivem teplotních změn ThyssenKrupp
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
ThyssenKrupp
tepelné zpracování vliv popouštění na jednotlivé jakosti ocelí 65
tvrdost v HRC
60 THYRAPID 3343
55
THYROTHERM 2344
50
THYRODUR 2842
45 40 35 30 100
200
300
400
500
600
700
800
popouštěcí tepl. v °C ThyssenKrupp
houževnatost oceli THYROTHERM E 38 K ve srovnání s běžnými jakostmi ocelí pro práci za tepla
houževnatost
Werkstoff-Nr. 1.2343
Werkstoff-Nr. 1.2343 přetavená
THYROTHERM E 38 K
okraj přechod jádro
ThyssenKrupp
kolísání koncentrace obsahu legur Cr a Mo v závislosti na způsobu výroby oceli Cr
1.2343 X38CrMoV5-1 AISI: H 11
Mo
Cr
Mo
Cr
Mo
THYROTHERM 2343 EFS* diffuzní žíhání *Extra Feine Struktur
THYROTHERM 2343 EFS Supra* diffuzní žíhání * elektrostruskově přetavená ThyssenKrupp
Wu2001_022.ppt
Magnesium Druckguss - Produktion Produktion 1994: 51,0 kt
2000: 154,7 kt
(1000 metric tons)
150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50
1994 Wu2001_290.ppt
1995
1996
1997
1998
1999
2000e
ThyssenKrupp
Quelle: USGS, IMA, CMA u.a.
Warmarbeitsstahl Abhängigkeit der Zähigkeit von der Gefügeausbildung
20 Joule V = 500:1
Primärkarbide in Zeilenform
Schlagbiegeproben
300 Joule V = 500:1
Aufgelöste Form nach Diffusionsglühung Wu2001_332.ppt
ThyssenKrupp
oceli pro práci za tepla nejvýznamnější rozdíly v normách a spec. země
zk. vzorek rázová zk. (bez vrubu)
VDG Deutschland
DGM
CNOMO
rázová zk. (bez vrubu)
KCU
(Automobilhersteller)
tvrdost / houževnatost struktura Randzone quer, 45 HRc normal: 200 Joule hoch: 250 Joule
Chrysler
1/2 R quer, 45 HRc normal: 200 Joule hoch: 280 Joule
SEP (NADCA)
alle Lagen, 49 HRc > 30 Joule / cm²
CNOMO
Frankreich
CV
Kern ST, 45 HRc > 8 ft.lbs
NADCA
NADCA CV Nordamerika
GM
Kern ST, 45 HRc > 10 ft.lbs ThyssenKrupp
