SZERSZÁMACÉL ISMERTETÕ
VANADIS 6 – SuperClean ™ Nagyteljesítményû porkohászati hidegmunkaacél
Wherever tools are made Wherever tools are used
VANADIS 6
Címlap foto: Poorsajtoló bélyeg VANADIS 6-ból. Kiváló eredményt lehetett elérni vaspor sajtolásakor, mikor abrayív kopás lépett fel. (Courtesy GKN Sinter Metals AB, Kolsva.) 2
This information is based on our present state of knowledge and is intended to provide general notes on our products and their uses. It should not therefore be construed as a warranty of specific properties of the products described or a warranty for fitness for a particular purpose.
VANADIS 6
Kritikus szerszámacél tulajdonságok A JÓ SZERSZÁM BIZTOSÍTÁSÁHOZ
• Az alkalmazásnak megfelelõ, korrekt keménység • Igen magas kopásállóság • Nagy szívósság a kipattogzás és a szerszámtörés megelõzésére A nagy kopásállóságot gyakran az alacsony szívóssággal párosítják és fordítva. Pedig sok esetben mindkettõ együtt, a szívósság és kopásállóság biztosítja az optimális szerszámteljesítményt. VANADIS 6 egy porkohászati hidegmunkaacél, mely biztosítja a nagy kopásállóság és a jó szívósság kombinációját.
Alkalmazási terület A VANADIS 6 alkalmas nagysorozatú szerszámokhoz, ahol a vegyes (abrazív–adhezív) vagy abrazív kopás és/vagy kipattogzás/repedés és/vagy képlékeny deformáció a jellemzõ tönkremeneteli mód. Példák: • Kemény anyagok kivágása, finomkivágása
• Hidegalakító mûveletek, ahol a nagy nyomószilárdság fontos paraméter
• Porsajtolás • Felületi bevonetolás alapanyaga • Mûanyag szerszámok alapanyaga abrazív kopási feltételek mellett
• Kések, daraboló szerszámok
SZERSZÁMGYÁRTÁSHOZ
• Megmunkálhatóság • Hõkezelés • Méretstabilitás hõkezelés során • Felületkezelés A szerszámgyártás erõsen ötvözött szerszámacélok esetében a forgácsolás és a hõkezelés lényegesen bonyolultabb, mint alacsony ötvözésû acéloknál. Ez természetesen növeli a szerszámgyártás költségeit. Az ötvözõk egyensúlyának és a porkohászati gyártástechnológiának köszönhetõen a VANADIS 6 hõkezelése teljesen hasonló a hagyományos hidegmunkaacélok hõkezeléséhez. A maradék ausztenit csökkentése és az abrazív kopásállóság optimalizálása érdekében magas hõmérsékletû megeresztés szükséges. Rendkívül nagy elõnye a VANADIS 6 acélnak, hogy a méretstabilitása edzés és megeresztés után lényegesen jobb, mint a hagyományos módon gyártott acéloké, vagy a hidegalakításnál alkalmazott gyorsacéloké. Ez egyben azt is jelenti, hogy a VANADIS 6 olyan szerszámacél, amely kiválóan alkalmas CVD és PVD bevonatok készítésére.
Általános információk A VANADIS 6 egy króm-molibdén-vanádium ötvözésû porkohászati (PM) acél, melynek jellemzõi: • Igen magas abrayív-adheyív kopásállóság • Nagy nyomószilárdság • Jó szívósság • Nagyon jó méretstabilitás hõkezelés és mûködés során. • Nagyon jó átedzhetõség • Jó megeresztésállóság • Nagy tisztaság Tipikus összetét. % Szállítási állapot Színjelzés
C 2,1
Si 1,0
Mn 0,4
Cr 6,8
Mo 1,5
V 5,4
Lágyítva kb. 255 HB Zöld/Sötét zöld
Raufoss Teknologi AS, Verktygsfabriken, Norway. 3
VANADIS 6
Átlagos ütõmunka értékek szobahõmérsékleten a a VANADIS 4, VANADIS 6 és VANADIS 10 -re 62 HRC. Merõleges irány. Magas hõmérsékleten megeresztett állapot.
Tulajdonságok FIZIKAI JELLEMZÕK Edzve és megeresztve 60 HRC. Hõmérséklet
Ütõmunka (J) 30
20°C (68°F)
200°C (390°F)
400°C (750°F)
7 610 0,27
– –
– –
225 000 32,6 x 106
210 000 30,4x 106
190 000 27,5 x 106
25
Sûrûség kg/m3 lbs/in3 Rugalmassági modulus MPa psi Hõtágulási együttható per °C from 20°C °F from 68°F Hõvezetési tényezõ W/m • °C Btu in/(ft2 h °F)
20 15 10
– –
11,2 x 10-6 6,2 x 10-6
12,0 x 10-6 6,7 x 10-6
5 0 VANADIS 4
– –
22 154
25 175
0,110
–
–
Fajhõ
VANADIS 10
NYOMÓSZILÁRDSÁG
Btu/lb°F J/kg°C
ÜTÕMUNKA
Ütõmunka (J)
Keménység
Nyomószilárdság Rc0,2, MPa
60 HRC 62 HRC 64 HRC
2 290 2 530 2 760
Magas hõmérsékleten megeresztve, 525°C (977°F) 2 + 2h.
Átlagos ütõmunka értékek szobahõmérsékleten, eltérõ megeresztési hõmérsékleteken. Próbatest: 7 x 10 x 55 mm (0,27 x 0,40 x 2,2") bemetszés nélkül. Edzés 1050°C (1920°F). Hûtés levegõn. Megeresztve 2 x 2h.
60
VANADIS 6
Keménység HRC 65
KOPÁSÁLLÓSÁG Tû/tárcsa teszt. Tárcsa anyaga : SiO 2. Keménység 62 HRC minden acélra. Magas hõmérsékletû megeresztés. Alacsonyabb értékek jobb kopásállóságot jelentenek. Kopás (mg/min) 7
40
60 6
20
55
5 4
0 200 390
50 300 400 500 600°C 570 750 930 1110°F Megeresztési hõmérséklet (2h + 2h)
3 2 1 0 VANADIS 4
4
VANADIS 6
VANADIS 10
VANADIS 6
Hõkezelés LÁGYÍTÁS Az acélt védve oxidációtól és dekarbonizációtól 900°C (1650°F)-ra hevítjük, majd kemencével 10°C (20°F) per órával 750°C (1380°F)-ig, majd levegõn hûteni.
Keménység és maradék ausztenit mennyisége az ausztenitesítési hõmérséklet függvényében.
68
35
67
30
66
FESZÜLTSÉGMENTESÍTÉS Nagyoló megmunkálás után a szerszámot felhevítjük 650°C (1200°F)-ig, hõntartási idõ 2 óra. Lassan 500°C (930°F)-ig, majd levegõn hûteni. EDZÉS lõmelegítési hõmérséklet: általában két lépcsõben 600–650°C (1110–1200°F) és 900–950 C.
Maradék ausztenit %
Keménység HRC
Hûtés utáni keménység
65
25 20
64
15 Maradék ausztenit
63
10
62
5
61
0
980 1000 1020 1040 1060 1080 1100 1120 1140 °C 1780 1830 1870 1900 1940 1980 2010 2050 2080 °F Ausztenitesítési hõmérséklet
Ausztenitesítési hõmérséklet: 1000–1100°C Általában 1050°C (1920°F). Hõntartás: 30 perc 1100°C (2010°F), 15 perc > 1100°C (2010°F). A szerszámot dekarbonizációtól és oxidációtól az edzés alatt védeni kell. HÛTÕKÖZEG
• Nagy sebességû gáz/áramló atmoszféra • Vákum (nagysebességû gáz elegendõ pozitív nyomással), javasolt legalább 4–5 bar
• Martemperáló fürdõ vagy fluid ágy 500–550°C (930–1020°F)
• Martemperáló fürdõ vagy fluidágy kb. 200–350°C (390–660°F). Megj1: A szerszámot azonnal meg kell ereszteni, amint az 50–70°C (120–160°F)-ot elérte. Megj2: Az optimális tulajdonságok elérése érdekében a hûtési sebesség a lehetõ leggyorsabb legyen, ami még elfogadható deformációt okoz. Megj3: A >50 mm (2") vastagságú szerszámokat elegendõ gáznyomással és sebességgel kell hûteni. Hûtés nyugodt levegõn keménységcsökkenést okoz.
MEGERESZTÉS A megeresztési hõmérsékletet a kívánt keménységnek megfelelõen a megeresztési diagramból lehet meghatározni. Minimum kétszeri megeresztés szükséges közbensõ szobahõmérsékletre történõ lehûtéssel. A legalacsonyabb megeresztési hõmérséklet nem lehet kevesebb, mint 180°C (360°F). Ez a hõmérséklet csak kisméretû, egyszerû alakú szerszámok esetében alkalmazható. Közepes és nagy méretû, bonyolult alakú szerszámok esetén 250°C (480°F) vagy magasabb hõmérsékletet kell alkalmazni. Ha magas hõmérsékletû megeresztés szükséges, a másodlagos keményedési csúcstól jobbra válasszuk meg a hõmérsékletet. 1100°C (2010°F) vagy magasabb edzési hõmérséklet esetén a VANADIS 6 -ot háromszor kell megereszteni (hõntartás 1 óra) minimum 525°C (980°F)-on, hogy a maradék ausztenit mennyisége csökkenjen. Egyébként a minimális hõntartási idõ 2 óra.
Electromos alkatrész kivágása VANADIS 6 bélyeggel. 5
VANADIS 6
Megeresztési diagram Keménység HRC
Maradék ausztenit %
66 1050°C (1920°F)
64 62 60
1000C (1830°F)
1020°C (1870°F)
58 56
35
Keménység HRC 66
30
64
25
62
20
60
15
58
10
56
5
54
0 600°C 1110°F
52
Maradék ausztenit 1050°C (1920°F)
54 52 200 390
300 570
400 750
500 930
Megeresztési hõmérséklet (2h + 2h)
Megeresztés magas hõmérsékleten mélyhûtés után A megeresztési hõmérséklet alacsonyabb legyen kb. 25°C (50°F) a kívánt keménységhez tartozónál, ha magas hõmérsékletû megeresztés van elõírva.
MÉRETVÁLTOZÁS A méretváltozás meghatározása az alábbi ausztenitesítés után: 1050°C/30 min. (1920°F/30 perc) után történt, amelyet gázhûtés követett egy hidegkamrás vákum kemencében. Próbatest: 65 x 65 x 65 mm (2,5" x 2,5" x 2,5" ) Austenitesítési hõmérséklet 1050°C (1920°F)
Maradék ausztenit % 35
1100°C (2010°F)
30
1080°C (1975°F)
25 1150°C (2100°F)
20 15 10
Maradék ausztenit 1100°C (2010°F)
200 390
300 570
400 750
5
500 930
0 600°C 1110°F
Megeresztési hõmérséklet (2h + 2h)
MÉLYHÛTÉSES EDZÉS Azokat a darabokat, ahol a maximális méretstabilitás biztosítandó, az alábbiak szerint kell kezelni: Közvetlenül a hûtés után a darabokat mélyhûteni kell –70 és –80°C között, a merítési idõ 1 - 3 óra, majd ezt követi a megeresztés. A megeresztési hõmérsékletet csökkenteni kell mintegy 25°C (50°F) -al, hogy a megfelelõ keménységet érhessük el magas hõmérsékletû megeresztéssel. A mélyhûtéses edzés hatására a keménység növekszik ~1 HRC-vel. Bonyolult alakú alkatrészek esetén a repedésveszély mélyhûtés esetén megnõ! A legnagyobb méretstabilitáshoz mélyhûtéses edzéskor folyékony nitrogén alkalmazása szükséges lehûtés és minden megeresztés után.
Méretváltozás % +0,10
▲
525°C (980°F)
+0,08 +0,06 +0,04
Megeresztési hõmérséklet 200°C (390°F)
+0,02 0
L
T
S
–0,02 –0,04 –0,06 –0,08
6
L
T
S
L =Hossz, T =Kereszt, S =Rövid keresztirány
Alkatrészek VANADIS 6 szerszámban kivágva: Allenvale Tools & Production Ltd., Great Britain.
VANADIS 6
TTT-diagram Ausztenitesítési hõmérséklet 1050°C (1920°F). Hõntartás 30 perc. Hõmérséklet °F °C 2000 1100
Ausztenitesítési hõmérséklet 1050°C Hõntartási idõ 30 perc.
1800 1000 1600 1400
AC1f 920°C (1690°F)
900
AC1s 835°C (1535°F)
800
Hõm. °C.
700
800 600
Keménység HV10
800
2,25
824
600
750
4,08
306
500
700
0,48
394
650
2,17
464
400
600
16,56
882
300
450
6,41
882
400
16,35
920
350
16,35
870
300
2,15
857
250
5,42
642
200
2,13
870
1200 1000
Pearlite Pearlite
Carbides Carbides
Idõ óra
400
200
200
100
Bainite Bainite
Ms Martensite Martensite
1
1
10 10
100 100
11
000 11 000
000 1010000
10 10
100 000 000 100
100 100
000 11 000
1
10 10
1
Másodperc
Seconds
Perc
Minutes 100 100
Óra
Hours
CCT-diagram Ausztenitesítési hõmérséklet 1050°C (1920°F). Hõntartási idõ 30 perc. Hõmérséklet °F °C 2000 1100
Ausztenitesítési hõmérséklet 1050°C Hõntartási idõ 30 perc
1800 1000 1600 1400
AC1f 920°C (1690°F)
900
AC1s 835°C (1535°F)
800
1200 1000
Pearlite Pearlite
Carbides Carbides
700
Hûlési görbe No.
600 500
800
400
600
300
400
200
200
100
Bainite Bainite
Ms 1
1
Martensite Martensite
10
100 1
2
3
4
5
1 000
6
7
10 000
10
100
1,5 0,059
10 0,394
100 000 1 000
1 0,2 0,0079
8
10 90 3,54
Másodperc Perc
Keménys. *T800–500 HV 10 (sec)
1
870
2
2
870
31
3
870
140
4
870
280
5
870
450
6
762
1030
7
498
3205
8
351
5215
*T800–500 = hûtési idõ 800–500°C között (1472–935°F)
100 Óra Levegõ hûtés 600 rúd, Ø mm 23,6 inch
7
VANADIS 6
Felületkezelés Néhány hidegmunkaacélt felületkezeléssel látnak el a súrlódási tényezõ csökkentése és a kopásállóság növelése érdekében. Ezek a felületkezelések a nitridálás és a kopásálló felületi bevonatok készítése a szokásos PVD or CVD módszerekkel. A nagy keménység, jó szívósság és a kiváló méretstabilitás a VANADIS 6 -ot ideális alapanyaggá teszi a különbözõ felületbevonatolási módszerekhez.
NITRIDÁLÁS ÉS NITROKARBURÁLÁS A nitridálás és a nitrocarburálás kemény felületi kérget eredményez, amely nagyon kopásálló és ellenáll a sérüléseknek. A nitridált kéreg felületi keménysége általában eléri az 1250 HV 0,2 kg. A kéreg vastagságát óvatosan kell meghatározni, figyelembe véve a magas ötvözõtartalmat, és az alkalmazás feltételeit. tion. PVD "Physical vapour deposition", PVD, egy módszer arra, hogy kopásálló réteget vigyünk fel a szerszám felületére 200–500°C (390–930°F)-között. CVD "Chemical vapour deposition", CVD, módszert is kopásálló rétegek kialakítására használják, azonban magas hõmérsékleten, kb. 1000°C (1830°F). Ebben az esetben a felületkezelés után az edzést és megeresztést vákumkemencében kell elvégezni.
Stancolt alkatrészek. Bélyeg VANADIS 6, vágólap VANADIS 10.
8
VANADIS 6
Forgácsolási paraméterek
MARÁS Sík- és sarokmarás
Az alábbi forgácsolási adatok, a VANADIS 6 -ra lálágyított állapotban érvényesek és irányelveket tartalmaznak, melyeket a helyi adottságokhoz és lehetõségekhez kell igazítani.
Forgácsolási paraméterek Vágósebess. (v c) m/min. f.p.m.
Vágósebess. (v c) m/min. f.p.m.
50–70 165–230
70–100 230–330
12 40
ESZTERGÁLÁS
Elõtolás(fz ) mm/fog in/tooth
Esztergálás keményfém Esztergálás Nagyoló Simító gyorsac. esztergálás esztergálás Simítóeszt.
Fogásmélys (ap) mm inch
2–4 0,08–0,2
1– 2 0,04– 0,08
–2 – 0,08
Keményfém jelölés ISO US
K20 C3
K15 C3
– –
70–100 230–330
100–120 230–395
8–10 23–33
0,3–0,6 0,012–0,023
– 0,3 – 0,012
– 0,3 – 0,012
0,2–0,4 0,1–0,2 0,008–0,016 0,004–0,008
2–6 0,08–0,23
–2 – 0,08
–2 – 0,08
(a p)
0,1 0,004
bevonatos keményfém
Szármarás Maró típusa
Keményfém jelölés ISO US
K20 C3
K15 C3
bevonatos keményfém
– –
bevonatos keményfém
Elõt. (f z) mm/fog in/tooth
Gyorsacél spirálfúró Fúró átmérõ mm inch
Vágósebes. (v c) m/min f.p.m.
–3/16 3/16–3/8 3/8 –5/8 5/8 –3/4
8* 8* 8* 8*
26* 26* 26* 26*
Forgácsolási paraméterek
Tömör keményfém
Forgácsolási sebes. (vc) m/min. f.p.m.
FÚRÁS
–5 5–10 10–15 15–20
Marás keményfémmel Marás Nagyoló Simító gyorsacéllal marás marás simító marás
bevonatos keményfém
Elõtolás (f) mm/f i.p.r. Fogásm. mm inch
Forgácsolási paraméterek
Elõtolás (f) mm/f i.p.r. 0,05–0,10 0,10–0,20 0,20–0,25 0,25–0,30
0,002–0,004 0,004–0,008 0,008–0,010 0,010–0,012
Keményfém jelölés ISO US 1) 2)
40 130
Váltólapkás- Gyorsacél maró maró
71) 231)
70–90 200–260
0,03–0,2 2) 0,08–0,22) 0,05–0,352) 0,001–0,0082) 0,003–0,0082) 0,002–0,0142)
K10, P40 C3–C5
K15 C3
– –
Bevonatos gyac. maróra vc ≈ 23 m/min. (76 f.p.m.). Függ a radiális fogásmélységtõl és a maró átmérõtõl.
*Bevonatos gyac. fúró v c ~14 m/min. (46 f.p.m.).
KÖSZÖRÜLÉS Keményfém fúró A fúró típusa Forgácsolási paraméterek
Cserélhetõ betét
Vágóseb. (v c) m/min. f.p.m.
90–120 300–395
Tömör keményfém
Forrasztott keményfém1)
60 200
30 100
Elõtolás (f) 0,10–0,252) 0,15–0,252) mm/f 0,05–0,25 2) i.p.r. 0,002–0,012) 0,004–0,012) 0,006–0,012) 1) Fúró belsõ hûtõcsatornával és forrasztott keményfém lapkával. 2) Függ a fúró átmérõjétõl.
A köszörûkorongok megválasztásához tartalmaz irányelveket az alábbi táblázat. További információk az Uddeholm kiadványban “Grinding of Tool Steel”. Javasolt köszörûkorongok A köszörülés típusa
Lágyított állapot
Edzett állapot
Sík köszörülés palástköszörü Sík köszörülés szegmens Palástköszörülés
A 46 HV
B151 R50 B3 A 46 GV
A 36 GV A 60 KV
Furatköszörülés
A 60 JV
A 46 GV B151 R50 B3 A 60 JV B151 R75 B3 A 60 IV B126 R100 B6 A 100 JV
Profile köszörülés
A 100 IV
9
VANADIS 6
Szikraforgácsolás EDM Ha a szikraforgácsolást edzett és megeresztett állapotban végezzük, befejezés “finom-szikrával”, azaz alacsony áramerõsség, nagy frekvencia. Az optimális eredmény érdekében a felületet köszörülni vagy polírozni kell, és ismételten megereszteni kb. 25°C (50°F) -al az utolsó megeresztési hõmérséklet alatt. Ha a szikraforgácsolást nagy méretû vagy bonyolult alakú szerszámon kell elvégezni, akkor a VANADIS 6 -ot magas hõmérsékleten kell megereszteni 500°C (930°F)-felett.
Uddeholm hidegmunkaacélok tulajdonságainak összehasonlítása ANYAGTULAJDONSÁGOK ÉS ELLENÁLLÁS A TÖNKREMENETELI MECHANIZMUSSAL SZEMBEN
Acél
CALMAX SVERKER 21 VANADIS 4 VANADIS 6 VANADIS 10 VANADIS 23 VANADIS 30 VANADIS 60 AISI M2
10
Keménys/ ellenáll. Forgácsol- Köszörülképl. hetõség deformáció hatóság
Méretstabilitás
Abrazív kopás
Ellenállás a ... val szemben Szívósság/ Adhezív Duktilitás/ kipattogzás törés kopás
