Katalog ocelí pro práci za tepla

Odeslat poptávku

Co je to nástrojová ocel pro práci za tepla?

Nástrojová ocel pro práci za tepla se obvykle používá při teplotách nad 200 °C (390 °F). Při vysokých teplotách si zachovává svou tvrdost a rozměrovou stálost. Naproti tomu běžná ocel ve vysokoteplotním prostředí tvrdost ztrácí.

Složení a legující prvky

Nástrojové oceli pro práci za tepla mají typicky střední obsah uhlíku, obvykle v rozmezí od 0,35% do 0,45%. Tento relativně nižší obsah uhlíku ve srovnání s ocelemi pro práci za studena podporuje vyšší houževnatost. Jejich odolnost proti měknutí za zvýšených teplot je dosažena legujícími prvky, jako je chrom, wolfram, molybden a vanad, které dohromady mají složení v rozmezí od 6% do 25%.

• Chrom (Cr): Primární legující prvek, obvykle 3% až 5%, přispívá k tvrdosti za tepla, odolnosti proti opotřebení a zlepšuje kalitelnost a odolnost proti oxidaci.
• Wolfram (W): Poskytuje odolnost proti měknutí za vysokých teplot (tvrdost za rudého stavu) a odolnost proti opotřebení tvorbou stabilních karbidů. Přispívá také k tvrdosti za tepla a může být přítomen ve značném množství (např. 9% až 19%) v ocelích na bázi wolframu pro práci za tepla. Vysoký obsah wolframu však může snížit houževnatost a odolnost vůči tepelným šokům, což je činí nevhodnými pro chlazení vodou během provozu.
• Molybden (Mo): Podobně jako wolfram je klíčový pro tvrdost za tepla, zvýšenou odolnost proti popouštění a tvorbu karbidů odolných proti opotřebení. Molybden má přibližně dvojnásobnou účinnost wolframu na tvrdost za tepla.
• Vanad (V): Tvoří velmi tvrdé karbidy (typ MC), které výrazně zvyšují odolnost proti opotřebení a tvrdost za tepla.
• Kobalt (Co): Po přidání zvyšuje především tvrdost za tepla, čímž se zlepšuje účinnost řezání při vysokých teplotách nástroje. Oceli obsahující kobalt obecně vykazují vyšší tvrdost za tepla.

Vlastnosti

1. Tvrdost za horka (červená tvrdost). Toto je nejdůležitější vlastnost, která se týká schopnosti udržet si tvrdost při zvýšených teplotách, často až do 650 °C (1200 °F) nebo vyšších po krátkou dobu.
2. Odolnost proti opotřebení. Nástroje pro práci za tepla jsou vystaveny abrazivnímu působení horkých kovů a vyžadují odolnost proti opotřebení, včetně erozivního opotřebení (omytí) při vysokých teplotách.
3. Houževnatost. Jedná se o schopnost odolávat odštípnutí, lámání a šíření trhlin v důsledku mechanických a tepelných rázů. Houževnatost je často vyvažována tvrdostí a odolností proti opotřebení, protože zvýšení jedné může snížit druhou.
4. Odolnost proti tepelné únavě (tepelná kontrola). To se týká schopnosti odolávat opakovaným cyklům rychlého ohřevu a ochlazování bez vzniku sítě jemných trhlin na povrchu nástroje. Tepelné praskliny jsou běžným způsobem selhání u forem pro tlakové lití.
5. Pevnost za vysokých teplot. Schopnost odolávat trvalému zatížení při zvýšených teplotách bez plastické deformace.
6. Kalitelnost. Oceli pro práci za tepla jsou určeny k hlubokému kalení, často chlazením na vzduchu, což pomáhá minimalizovat deformaci během tepelného zpracování.

Klasifikace

Zde klasifikujeme podle amerického AISI norma (řada AISI H). Oceli pro práci za tepla se primárně klasifikují v řadě AISI H. Na základě hlavních legujících prvků se dělí do tří hlavních skupin:

• Chromové oceli pro práci za tepla (H10-H19): Tyto jsou nejpoužívanější, zejména H11, H12 a H13. Nabízejí dobrou rovnováhu vlastností, včetně vynikající houževnatosti a odolnosti proti nárazům, dobré odolnosti proti měknutí za tepla a vysoké prokalitelnosti. Vyznačují se nízkou deformací během kalení a často je lze za provozu chladit vodou bez praskání.
• Wolframové oceli pro práci za tepla (H21-H26): Jsou známé pro svou velmi vysokou odolnost vůči měknutí za vysokých teplot a praní díky vysokému obsahu wolframu. Obecně však mají nižší houževnatost a jsou náchylnější ke křehkému lomu a tepelnému šoku, což rychlé ochlazování vodou během provozu představuje riziko.
• Molybdenové oceli pro práci za tepla (H42, H43): Tyto oceli mají podobné vlastnosti a použití jako wolframové oceli pro práci za tepla a nabízejí srovnatelnou odolnost proti měknutí za zvýšených teplot. Obecně jsou odolnější vůči tepelnému deformování než wolframové typy, ale vyžadují pečlivé tepelné zpracování, aby se zabránilo oduhličení.

Tepelné zpracování

Pro dosažení optimálního výkonu musí ocel pro práci za tepla podstoupit tepelné zpracování, včetně kalení a popouštění. Většina ocelí pro práci za tepla se kali na vzduchu, což pomáhá snižovat riziko deformace materiálu.

Aplikace

Nástrojové oceli pro práci za tepla se hojně používají ve výrobních operacích zahrnujících tvarování, tváření nebo řezání materiálů za vysokých teplot. Mezi běžné aplikace patří:

• Zápustky pro kování za tepla: Pro ocelové výkovky, hliník a hořčík.
• Vytlačovací matrice: Pro hliník, hořčík, mosaz a ocel.
• Formy pro tlakové lití: Pro hliník, zinek a hořčík a pro mosaz.
• Žhavé nůžky: Pro řezání zahřátých materiálů.
• Válce pro válcování za tepla: Pro střední až dlouhé série a speciální materiály při vysokých teplotách.
• Vstřikovací formy na plasty: Kde provozní teploty mohou dosáhnout až 250 °C (480 °F).
• Další nástroje: Trny, razníky a prorážecí hroty pro aplikace za tepla.

Distinction from Other Tool Steels

• Vs. oceli pro práci za studena: Ocele pro práci za tepla jsou určeny pro teploty nad 200 °C (390 °F), zatímco nástrojové oceli pro práci za studena jsou obvykle určeny pro aplikace pod 200 °C (390 °F), často při pokojové teplotě. Ocele pro práci za tepla mají obecně nižší obsah uhlíku a jejich konečná tvrdost je obvykle určena požadovanou houževnatostí spíše než maximální odolností proti opotřebení (40–50 HRC oproti ~60 HRC u ocelí pro práci za studena). Použití ocelí pro práci za studena pro aplikace za tepla by vedlo k žíhání nebo praskání v důsledku tepelného šoku.
• Vs. rychlořezné nástrojové oceli (HSS): Zatímco rychlořezné oceli Vykazují také vynikající tvrdost za tepla (zachovávají si ostrou řeznou hranu až do 650 °C/1200 °F nebo vyšší), jsou primárně vyvinuty pro obrábění kovů při vysokých rychlostech. Oceli pro práci za tepla jsou určeny výhradně pro tváření a tvarování a nabízejí rovnováhu mezi tvrdostí za tepla, houževnatostí a odolností proti tepelné únavě. Rychlořezné oceli mají často vyšší odolnost proti opotřebení a tvrdost za tepla, ale mohou mít nižší houževnatost ve srovnání s mnoha ocelemi pro práci za tepla.

FAQ