Vlastnosti nástrojové oceli AISI H21

3. Proces tepelného zpracování nástrojové oceli H21

Dosažení optimálního výkonu z nástrojové oceli H21 závisí do značné míry na přesnosti tepelné zpracování proces. Tento postup rozvíjí potřebnou tvrdost, odolnost proti opotřebení a houževnatost, která je nezbytná pro náročné aplikace práce za tepla. Ve společnosti Aobo Steel si uvědomujeme důležitost těchto kroků a využíváme našich rozsáhlých zkušeností s nástrojovými oceli.

3.1 Předehřívání

Před hlavním procesem kalení je třeba ocel H21 pečlivě předehřát.

• Teplota: Zahřívejte rovnoměrně na 760–815 °C (1400–1500 °F).
• Účel: Tento zásadní krok minimalizuje tepelný šok a zabraňuje praskání, zejména u součástí složitých tvarů nebo různých tlouštěk. Pomalé a rovnoměrné zahřívání zajišťuje rovnoměrné rozložení teploty po celé oceli a připravuje ji na vysoké teploty austenitizace.

3.2 Austenitizace (tvrzení)

Po předehřátí se ocel přivede na austenitizační teplotu.

• Teplota: Zahřejte na 1095–1205 °C.
• Účel: V této fázi se mikrostruktura oceli přeměňuje na austenit. To umožňuje uhlíku a kritickým legujícím prvkům, jako je wolfram (W) a chrom (Cr), aby se rozpustily ve struktuře, což je zásadní pro dosažení tvrdosti po ochlazení.

Namáčení při austenitizační teplotě

Udržení oceli na austenitizační teplotě (namáčení) je životně důležité.

• Trvání: Typicky 2 až 5 hodin, v závislosti na tloušťce příčného řezu (počítejte s dostatečnou dobou, např. 1 hodina na palec tloušťky).
• Účel: Vysoký obsah wolframu a chrómu H21 tvoří stabilní karbidy. Dostatečná doba namáčení zajišťuje, že se tyto karbidy plně rozpustí a rovnoměrně rozloží v austenitu, což vede k jednotné struktuře připravené k kalení.

3.3 Kalení (chlazení)

Rychlé ochlazení přemění austenit na tvrdou martenzitickou ocel.

• Metody: Ocel H21 lze kalit vzduchem nebo olejem.
• Úvahy: Díky své vysoké prokalitelnosti H21 snadno vytvrzuje i při pomalejším chlazení vzduchem. Kalení vzduchem je často preferováno, protože výrazně snižuje riziko deformace a praskání při kalení ve srovnání s přísnějším kalením olejem, zejména u větších nebo složitých dílů. Pokud je primárním cílem maximální tvrdost, lze použít kalení do oleje. Rychlost ochlazování musí být dostatečně vysoká, aby se zabránilo tvorbě měkčích struktur, jako je perlit nebo bainit.

3.4 Temperování

Kalená ocel H21 je extrémně tvrdá, ale také křehká. Temperování je nutné pro zjemnění jeho vlastností.

• Teplota: Ocel znovu zahřejte na 595–675 °C.
• Účel: Popouštění snižuje křehkost a výrazně zlepšuje houževnatost a tažnost při zachování značné tvrdosti. Konkrétní použitá teplota a čas určí konečnou rovnováhu mezi tvrdostí a houževnatostí.
• Více temper: U vysoce legovaných nástrojových ocelí, jako je H21, je běžnou praxí provádění dvou nebo více cyklů popouštění. To zajišťuje strukturální stabilitu, transformuje veškerý zadržený austenit a může přispět k sekundárnímu vytvrzení, což dále zvyšuje výkon při zvýšených teplotách.

3.5 Důležité ovládací prvky procesu

3.5.1 Zabránění oduhličení

Ocel H21 je náchylná k oduhličení (ztrátě uhlíku z povrchu) při vysokých teplotách tepelného zpracování, což má za následek měkkou, slabou povrchovou vrstvu.

• Řešení: Při austenitizaci jsou nezbytná ochranná opatření. To zahrnuje použití pecí s řízenou atmosférou, solné lázně nebo zabalení dílů do ochranného materiálu, jako je fólie z nerezové oceli.

3.5.2 Chlazení po kování

Vzhledem k vysoké prokalitelnosti H21 by měly být výkovky ochlazovány pomalu (např. chlazení pece nebo zakopávání do izolace) bezprostředně po operaci kování.

• Důvod: Vyvarujte se normalizace (ochlazení vzduchem z vysoké teploty), protože to může způsobit částečné nebo úplné zpevnění oceli, což vede ke křehkosti a potenciálnímu praskání před zamýšleným procesem kalení a popouštění. Pomalé chlazení zajišťuje vhodnější strukturu pro následné tepelné zpracování.

Tento strukturovaný přístup k tepelnému zpracování nástrojové oceli H21 zajišťuje, že materiál poskytuje vysoký výkon požadovaný pro zamýšlené aplikace nástrojů pro práci za tepla. Přesná kontrola nad každým parametrem je klíčem k úspěchu.