Technický přehled oceli 9CrWMn

1. Přehled a klíčové vlastnosti

Technický přehled oceli 9CrWMn: 9CrWMn je spolehlivá nízkolegovaná nástrojová ocel pro tváření za studena, široce používaná pro výrobu různých nástrojů a zápustek. Její primární výhoda spočívá v minimální rozměrové změně během procesu kalení – často se jí říká „mikrodeformační“ ocel. Tato výjimečná stabilita z něj činí vynikající volbu pro výrobu složitých, vysoce přesných součástí, kde je naprosto zásadní zachování těsných tolerancí po tepelném zpracování.

Tato třída poskytuje silnou rovnováhu základních vlastností:

• Dobrá kalitelnost: Dosahuje stálé tvrdosti, a to i v tlustších částech, pokud je správně kalen.
• Vysoká odolnost proti opotřebení: Nabízí vynikající odolnost proti oděru a prodlužuje životnost nástroje.
• Spolehlivá houževnatost: Poskytuje dostatečnou odolnost proti zlomení při správném tepelném zpracování.

Specifické legující prvky jsou rozhodující pro jeho výkon:

• Chrom (Cr): Zvyšuje prokalitelnost a výrazně zvyšuje odolnost proti opotřebení.
• Wolfram (W): Dále přispívá k odolnosti proti opotřebení, pomáhá zjemňovat strukturu zrna (zlepšuje houževnatost) a snižuje citlivost na přehřátí během tepelného zpracování.
• Mangan (Mn): Hraje také klíčovou roli při zlepšování prokalitelnosti oceli.

2. Chemické složení oceli 9CrWMn

Standardní chemické složení pro 9CrWMn podle GB/T 1299 je:

• Uhlík (C): 0.85 – 0.95%
• Křemík (Si): ≤ 0,401 TP3T
• Mangan (Mn): 0.90 – 1.20%
• Chrom (Cr): 0.50 – 0.80%
• Wolfram (W): 0.50 – 0.80%
• Fosfor (P): ≤ 0,030%
• Síra (S): ≤ 0,030%

Poznámka: Existují mezinárodní ekvivalenty jako AISI O1, DIN 1.2510 a JIS SKS3, ale mohou existovat drobné odchylky v rozsahu složení. Pokud je vyžadována přesná shoda, vždy se řiďte konkrétní normou.

3. Ekvivalentní známky

9CrWMn je dobře zavedená třída uznávaná po celém světě. Mezi běžné ekvivalenty patří:

• USA (AISI/ASTM): O1 (UNS T31501)
• Německo (DIN): 1,2510 (také známý jako 100MnCrW4)
• Japonsko (JIS): SKS3
• Rusko (GOST): 9ХВГ (nebo 9XC)
• ISO: 95MnWCr1
• Spojené království (BS): BO1
• Švédsko (SS / ASSAB / Uddeholm): 2140 / DF-3 / Arne
• Francie (NF): 90MnWCrV5

Tato široká škála ekvivalentů zdůrazňuje jeho zavedené použití v různých průmyslových odvětvích po celém světě.

4. Vlastnosti oceli 9CrWMn

4.1 Kalitelnost

9CrWMn se vyznačuje dobrou prokalitelností, která umožňuje účinné vytvrzení napříč průřezem kalením v oleji, zejména u profilů do tloušťky 40-50 mm. Toho je dosaženo kombinovaným vlivem manganu, chrómu a wolframu.

4.2 Odolnost proti opotřebení

Očekávejte vysokou odolnost proti opotřebení po kalení a vhodné nízkoteplotní popouštění. Vysoký obsah uhlíku spolu s tvorbou tvrdých karbidů chrómu a wolframu v martenzitické matrici poskytuje vynikající odolnost proti abrazivnímu opotřebení.

4.3 Houževnatost

Když je teplo správně zpracováno – obvykle kaleno na přibližně 800 °C a následuje nízkoteplotní temperování – 9CrWMn vykazuje spolehlivou rovnováhu houževnatosti pro aplikace za studena. Při temperování kolem 300 °C však buďte opatrní, protože tento teplotní rozsah může vést ke snížení rázové houževnatosti.

4.4 Obrobitelnost

Obrobitelnost je považována za dostatečnou pro nástrojovou ocel této úrovně tvrdosti. Provedení správného sféroidizačního žíhání před obráběním je zásadní pro dosažení nejlepších výsledků a snadného zpracování.

4.5 Rozměrová stabilita (tepelné zpracování)

I když je známý pro své nízké deformační charakteristiky („mikro-deformace“), určitá změna rozměrů během kalení je stále možná. Faktory jako geometrie součásti, rovnoměrnost ohřevu a technika kalení ovlivňují konečný výsledek. Použití správných postupů, jako je správný předehřev, použití kalení horkým olejem (kolem 100 °C) pro menší úseky nebo použití metod martemperování/izotermického kalení, může účinně minimalizovat zkreslení.

4.6 Karbidová struktura

Stejně jako mnoho nástrojových ocelí může 9CrWMn potenciálně vytvářet karbidové sítě, zejména pokud není správně zpracována, což může negativně ovlivnit houževnatost. Doporučuje se pečlivé kování a vhodné cykly tepelného zpracování, včetně normalizace před žíháním, aby se zjemnila struktura karbidu a zabránilo se škodlivým sítím.

4.7 Teplotní odolnost

Odolnost proti měknutí při zvýšených teplotách (odolnost vůči popouštění) je střední. Tvrdost se výrazně sníží při popouštění při vyšších teplotách (např. nad 400-500°C). Proto je nízkoteplotní popouštění (typicky 160-200°C) standardní praxí pro zachování maximální tvrdosti a odolnosti proti opotřebení.

4.8 Klíčové teploty (přibližné)

Pochopení kritických transformačních teplot je zásadní pro úspěšné tepelné zpracování:

• Ac1 (začátek austenitizace): ~750 °C
• Accm (úplná austenitizace): ~900 °C
• Ar1 (začátek tvorby feritu/perlitu při chlazení): ~700 °C
• Paní (Martensite Start): ~205 °C

5. Ocel 9CrWMn Tepelné zpracování

5.1 Žíhání (pro obrobitelnost)

Pro dosažení optimální obrobitelnosti:

1. Zahřívejte rovnoměrně na 770-790 °C.
2. Udržujte při teplotě po dostatečnou dobu namáčení.
3. Pomalu ochlaďte uvnitř pece (rychlost ≤ 30 °C/hod.) až na 550 °C.
4. Chlazení vzduchem od 550°C. Očekávaná tvrdost: ≤ 217 HBW. Poznámka: Normalizace při 960-980°C před pro zjemnění karbidů se důrazně doporučuje žíhání.

5.2 Kalení (kalení)

1. Důkladně předehřejte.
2. Zahřejte na austenitizační teplotu: 800-830°C (u větších nebo složitějších řezů použijte spodní hranici rozsahu).
3. Držte přiměřenou dobu, aby byla zajištěna rovnoměrná teplota.
4. Rychle uhasit v oleji. U profilů ≤ 30-50 mm může kalení v oleji zahřátém na ~100 °C pomoci minimalizovat riziko deformací a prasklin. Očekávaná tvrdost (po kalení): ≥ 62 HRC, často dosahující 64-66 HRC.

5.3 Temperování

Temperujte ihned po kalení, abyste uvolnili vnitřní pnutí a dosáhli požadovaných konečných vlastností:

1. Zahřívejte rovnoměrně na zvolenou temperovací teplotu (typicky 160-300°C).
2. Držte 1-2 hodiny na palec (25 mm) tloušťky (minimálně 2 hodiny).
3. Ochlaďte vzduchem. Typické rozsahy popouštění a výsledná tvrdost:
   
   • 160-180°C: ~61-64 HRC (pro maximální tvrdost a odolnost proti opotřebení)
   • 200-230 °C: ~60-62 HRC
   • 250-275 °C: ~56-60 HRC Pozor: Vyvarujte se popouštění v rozsahu 275-325°C, kde může dojít ke snížení houževnatosti (popouštěcí křehkost).

5.4 Pokročilé tepelné úpravy

Pro specifické požadavky, jako je další minimalizace zkreslení nebo maximalizace houževnatosti, lze zvážit procesy jako izotermické kalení (martempering) nebo specializované karbidové ultrazjemnění. Ty zahrnují složitější cykly ohřevu a chlazení.

6. Aplikace oceli 9CrWMn

Vyvážené vlastnosti 9CrWMn z ní činí vysoce univerzální ocel pro širokou škálu nástrojů a komponent pro práci za studena:

• Zemře: Vysekávací raznice, děrovací raznice (zejména pro plech ≤6 mm), raznice, tvářecí nástroje, ohýbací raznice, hlubokotažné raznice, děrovací raznice, nástroje pro jemné stříhání, raznice za studena, raznice pro válcování závitů a různé vložky do forem vyžadující dobrou odolnost proti opotřebení a rozměrovou stálost.
• Nástroje: Přesná měřidla, měřicí nástroje, měrky, výstružníky, závitníky, závitořezné čelisti, menší řezné nástroje vyžadující vysokou retenci ostří, vrtací pouzdra a střižné ostří pro tenčí materiály.
• Komponenty: Tvrzené vodící sloupky a pouzdra (cílová 58-62 HRC), vyhazovací kolíky, šablony, komponenty pro malé plastové formy a raznice pro ražení šperků.