Co je nástrojová ocel?

Definice nástrojové oceli

Pokud jde o použití, nástrojová ocel je ocel používaná k výrobě různých nástrojů, jako jsou řezné nástroje, formy a měřidla. Mezi různými druhy ocelových materiálů byla jako první vyvinuta a použita nástrojová ocel. Na počátku 20. století se vyráběla většina hlavních nástrojových ocelí.

Výrobně ve srovnání s běžnou uhlíkovou ocelí splňuje nástrojová ocel dvě podmínky: legovanou ocel přimíchanou a proces tepelného zpracování před použitím.

Označení nástrojových ocelí

Nástrojové oceli jsou celosvětově označovány podle různých systémů, což ztěžuje přesné definice a srovnání. Norma ASTM, široce používaná v USA, přiřazuje písmeno a číslo k označení konkrétních jakostí, které odrážejí vlastnosti nebo aplikace.

Typ	Symbol	Příklad známek
Otužování vodou	W	W1
Odolné vůči nárazům	S	S7
Práce za studena kalení v oleji	Ó	O1, O2
Práce za studena kalení na vzduchu	A	A2
Matrice s vysokým obsahem uhlíku/chrómu	D	D2, D3
Plastové formy	P	P20
Práce za tepla (chrom/wolfram)	H	H11, H13
Wolfram vysokorychlostní	T	T1, T2
Molybden vysokorychlostní	M	M2

Klasifikace nástrojových ocelí

Existují 4 běžné klasifikace, nástrojová ocel pro práci za studena, nástrojová ocel pro práci za tepla, plastové formovací oceli a rychlořezné oceli. Představujeme jeden po druhém.

1. Nástrojová ocel pro práci za studena se používá při tvarování kovu při pokojové teplotě, při výrobě forem, jako je lisování, kreslení, hlavičkování, vytlačování, embosování a válečkové raznice. Je rozdělena do tří typů. jsou nízkolegovaná nástrojová ocel pro práci za studena (např. ocel AISI 01), mediová slitina nástrojová ocel pro práci za studena (např. ocel A2) a Vysoce legovaná nástrojová ocel pro práci za studena (např. ocel D2. Tato ocel je také často kategorizována jako nástrojová ocel s vysokým obsahem uhlíku a vysokým obsahem chromu. Její obsah uhlíku je 1,4%~1,6%)
2. 2. Nástrojová ocel pro práci za tepla se používá pro kovové formy při vysokých teplotách, jako je kování za tepla, vytlačování, tlakové lití a stříhání. Tyto oceli obvykle obsahují legující prvky, jako je wolfram, molybden, chrom a vanad, které mohou zvýšit výkon forem při vysokých teplotách. V Číně se typická práce za tepla H13 široce používá v továrnách na hliníkové slitiny pro stavební materiály. Nástrojovou ocel pro práci za tepla dělíme na tři typy podle obsahu slitiny a použití. jsou nízkolegovaná ocel pro tváření za tepla (např. 5CrNiMo, 5CrMnMo),  středně legovaná ocel pro tváření za tepla (např. H13, H11, H12, H10) a Vysoce legovaná ocel pro tváření za tepla (např. H21)
3. Rychlořezná ocel se používá při výrobě řezných nástrojů. Při použití tohoto kovu při řezání si dokáže zachovat svou tvrdost a ostrost při vysoké rychlosti a vysokých teplotách, proto mu říkáme rychlořezná ocel. Důvodem je, že přidání wolframu, chrómu, molybdenu, kobaltu, vanadu a dalších legovaných ocelí poskytuje vynikající odolnost proti opotřebení a červenou tvrdost při vysokých teplotách.
4. Plastová formovací ocel je materiál používaný k výrobě forem pro výrobu plastových výrobků. Vzhledem k tomu, že různé plastové výrobky potřebují různé typy forem, plastová formovací ocel přichází v mnoha specializovaných variantách. Zde jsou běžné typy:

• Konstrukční uhlíková ocel: Základní a používá se pro jednoduché formy.
• Nauhličená ocel: Upraveno tak, aby byl povrch tvrdší.
• Předtvrzená ocel (např. P20, P20+Ni): Předběžně kaleno pro snadnější obrábění.
• Ocel kalitelná stárnutím: Postupem času sílí.
• Ocel odolná proti korozi: Odolává korozi, ideální pro speciální plasty.
• automatová ocel (např. P20+S): Snadno zpracovatelný.
• Martenzitická ocel: Nabízí dobrou houževnatost a pevnost.
• Ocel zrcadlově leštěná: Poskytuje super hladký povrch pro vysoce kvalitní formy.

Snadný průvodce výběrem oceli na formy

Zde je zjednodušený a reorganizovaný průvodce výběrem formovací oceli. Zaměřuje se na jeho výkon při používání a snadné zpracování při výrobě.

---

Použít výkon (jak forma funguje)

Tato část popisuje, jak dobře forma drží za pracovních podmínek.

• Pevnost
  • Tvrdost: Formy musí být těžké odolávat deformaci. Ocel zápustek pro tváření za studena má obvykle tvrdost asi 60 HRC, zatímco ocel zápustek pro tváření za tepla se pohybuje v rozmezí 40-55 HRC. I při stejné tvrdosti mohou různé složení oceli fungovat odlišně.
  • Červená tvrdost: U forem pro práci za tepla musí tvrdost vydržet při vysokých teplotách. Obyčejná uhlíková ocel zvládne 180-250°C, chrom-molybdenová ocel 550-600°C.
  • Pevnost v tlaku a ohybu: Formy musí vydržet tlak a ohyb. Pevnostní testy odrážejí skutečné použití lépe než samotná tvrdost.
• Houževnatost
  • Formy by měly odolat nárazům bez praskání nebo odštípnutí. Houževnatost závisí na složení oceli, čistotě, velikosti zrna a tepelném zpracování. Je to kompromis mezi houževnatostí, pevností a odolností proti opotřebení.
• Odolnost proti opotřebení
  • Formy musí odolávat tření a opotřebení. Vysoká tvrdost a dobře rozložené karbidy snižují opotřebení způsobené mechanickým působením, oxidací nebo tavením.
• Odolnost proti tepelné únavě
  • Formy pro práci za tepla musí zvládat vysoké teploty a opakované cykly ohřev-chlazení bez praskání. Mezi klíčové faktory patří tepelná únavová životnost (doba před vznikem trhlin), rychlost růstu trhlin a lomová houževnatost (odolnost proti šíření trhliny).
• Odolnost proti kousnutí
  • Formy by se neměly lepit nebo „přivařovat“ k obrobku. Lepší odpor se měří pomocí třecích testů.

Výkon procesu (jak snadné je vyrobit formu)

Tato část se zaměřuje na to, jak je ocel zpracovatelná během výroby.

• Obrobitelnost
  • Práce za tepla: Ocel by se měla snadno tvarovat při vysokých teplotách.
  • Práce za studena: Zahrnuje řezání, broušení a leštění. Formovací ocel je tvrdá a těžko zpracovatelná, ale přidání prvků, jako je síra nebo olovo, může zlepšit obrobitelnost.
• Kalitelnost a kalitelnost
  • Kalitelnost: Ocel by měla tvrdnout rovnoměrně, zvláště u velkých forem. To závisí na jeho složení.
  • Kalitelnost: Tvrdost závisí hlavně na obsahu uhlíku, který je kritický pro formy pro tváření za studena.
• Teplota kalení a deformace tepelného zpracování
  • Široký rozsah kalících teplot zjednodušuje výrobu. Formy, zvláště ty přesné, by se měly při tepelném zpracování deformovat minimálně.
• Citlivost na oxidaci a oduhličení
  • Zahřívání může způsobit oxidaci nebo ztrátu uhlíku, snížení tvrdosti a odolnosti proti opotřebení. Ocel je na to citlivá a potřebuje speciální ošetření, jako je vakuové zpracování.

Aplikace nástrojové oceli

Dle aplikace jsme kategorizovali NÁSTROJOVOU OCEL nabízenou naší společností.

Kategorie	Třída oceli	Hlavní aplikační oblasti	Konkrétní příklady použití
Nástrojová ocel pro práci za studena	D2	Studené formy a nástroje	Lisovací nástroje, tvářecí nástroje, řezné nástroje, nástroje pro vytlačování za studena, ruční nástroje
	D3	Studené formy a nástroje	Lisovací nástroje, tvarovací nástroje, řezné nástroje, lisovací nástroje za studena, ruční nástroje
	A2	Zápustky pro práci za studena a řezné nástroje	Děrovačky, raznice, tvářecí raznice, dřevoobráběcí řezné nástroje
	O1	Nástroje a matrice pro všeobecné použití za studena	Univerzální řezné nástroje, raznice, řezné nástroje, pružiny
	O2	Nástroje a matrice pro všeobecné použití za studena	Univerzální řezné nástroje, raznice, řezné nástroje, pružiny
Nárazuvzdorná nástrojová ocel	S7	Nástroje pro práci za studena s vysokým dopadem	Děrovačky, nůžky, matrice s krátkým chodem, raznice
Nástrojová ocel pro práci za tepla	H11	Zápustky a nástroje pro vysokoteplotní zpracování	Zápustky pro kování za tepla, zápustky pro tlakové lití, nástroje pro řezání za tepla, nástroje pro vytlačování
	H13	Zápustky a nástroje pro vysokoteplotní zpracování	Zápustky pro kování za tepla, zápustky pro tlakové lití, nástroje pro řezání za tepla, nástroje pro vytlačování
Vysokorychlostní nástrojová ocel	M2	Vysokorychlostní řezné nástroje	Vrtáky, frézy, pilové listy, závitořezné nástroje, protahovače
	M35	Vysokorychlostní řezné nástroje (obsahující kobalt, vyšší červená tvrdost)	Vrtáky, frézy, pilové listy, závitořezné nástroje, protahovače
	M42	Vysokorychlostní řezné nástroje (obsahující kobalt, vyšší červená tvrdost)	Vrtáky, frézy, pilové listy, závitořezné nástroje, protahovače
Formovací ocel	P20	Plastové vstřikovací formy	Plastové vstřikovací formy, základny forem, formy na tlakové lití, velké rámy forem
	P20+Ni	Plastové vstřikovací formy (zvýšená odolnost proti korozi)	Plastové vstřikovací formy, základny forem, formy na tlakové lití, velké rámy forem
	P20+S	Plastové vstřikovací formy (vylepšená obrobitelnost)	Plastové vstřikovací formy, základny forem, formy na tlakové lití, velké rámy forem