Nástrojová ocel L6 | 1.2714 | SKT4

3. Tepelné zpracování nástrojové oceli L6

Efektivní tepelné zpracování je klíčové pro maximalizaci výkonu a životnosti součástí z nástrojové oceli L6. L6 je všestranná chromniklová nízkolegovaná nástrojová ocel, která při správném zpracování nabízí jedinečnou rovnováhu mezi houževnatostí a odolností proti opotřebení. 

3.1 Klíčové fáze tepelného zpracování nástrojové oceli L6

3.1.1 Žíhání

Po jakémkoli procesu tváření za tepla, jako je kování, musí být nástrojová ocel L6 řádně žíhána. Tento krok je zásadní pro přípravu materiálu k následnému obrábění a kalení.

• Proces: Ocel L6 by měla být podrobena žíhání na měkko nebo sferoidizaci. Normalizace se nedoporučuje. Tato úprava zjemňuje mikrostrukturu oceli, zlepšuje její obrobitelnost a zajišťuje konzistentní odezvu během fáze kalení.
• Odpovědnost dodavatele: Tento proces žíhání obvykle provádí ocelárna, což zajišťuje, že nástrojová ocel L6 je dodávána v optimálním stavu pro další zpracování.

3.1.2 Zmírnění stresu

Pro minimalizaci deformace během následného procesu kalení a pro zlepšení celkové stability součástí z nástrojové oceli L6 je vysoce doporučeným postupem odlehčení pnutí.

• Po hrubém obrábění: To je obzvláště výhodné pro součásti L6 se složitou geometrií, hlubokými dutinami nebo po značném úběru materiálu během hrubého obrábění. Doporučený teplotní rozsah pro toto odlehčení pnutí je 650 °C až 730 °C (1200 °F až 1350 °F).
• Po sekundárních operacích: Po operacích, jako je broušení, svařování nebo elektroerozivní obrábění (EDM), se také důrazně doporučuje popouštění pro zmírnění pnutí. V tomto případě zvolte teplotu popouštění přibližně o 14 °C až 28 °C (25 °F až 50 °F) nižší, než je teplota použitá v posledním cyklu popouštění dílu.

3.1.3 Předehřev před kalením

Pečlivý a kontrolovaný předehřev je nezbytný pro prevenci tepelného šoku a snížení rizika praskání při zahřátí nástrojové oceli L6 na teplotu kalení.

• Obecné pokyny: Obvykle se doporučuje teplota předehřevu přibližně 650 °C (1200 °F).
• Pro větší nebo složité sekce: Je vhodné zahřívat ocel L6 pomalu a rovnoměrně v kritickém teplotním rozsahu, který je zhruba 650 °C až 760 °C (1200 °F až 1400 °F). Tím je zajištěna konzistence teploty v celém dílu a minimalizováno vnitřní pnutí před austenitizací.

3.1.4 Kalení: Austenitizace a kalení

Proces kalení je to, co dodává nástrojové oceli L6 potřebnou pevnost a odolnost proti opotřebení. Skládá se ze dvou hlavních fází: austenitizace (zahřívání na teplotu kalení) a kalení (rychlé ochlazování).

a. Austenitizace:

• Standardní teplota: Typická austenitizační teplota pro nástrojovou ocel L6 je kolem 830 °C (1525 °F).
• Rozsah teplot: Austenitizační teploty lze zvýšit až na přibližně 955 °C (1750 °F), obecně bez způsobení silného zhrubnutí austenitického zrna, které by jinak mohlo ohrozit houževnatost oceli.

b. Kalení:

• Primární médium: Kalení v oleji je standardní a preferovanou metodou pro nástrojovou ocel L6 díky její schopnosti dosáhnout dobré tvrdosti a zároveň minimalizovat deformaci.
• Alternativní média: U součástí L6 s jednoduchými konstrukcemi nebo velmi těžkými průřezy lze zvážit kalení ve vodě nebo v solném roztoku. Zejména molybdenové třídy L6 vykazují tak vysokou kalitelnost, že je lze někdy účinně kalit na vzduchu.
• Objektivní: Účelem kalení je rychlé ochlazení oceli z austenitizační teploty. Toto rychlé ochlazení usnadňuje transformaci austenitické fáze na martenzit, což je tvrdá mikrostruktura požadovaná u nástrojových ocelí. Správný výběr kalicího média a zajištění dostatečného míchání jsou klíčovými faktory pro dosažení rovnoměrného a úspěšného kalení. Míchání pomáhá udržovat konzistentní rychlost ochlazování na celém povrchu součásti a zabraňuje tvorbě izolačních parních kapes, což vede k rovnoměrnější tvrdosti.

3.1.5 Popouštění

Popouštění je nezbytným krokem po kalení nástrojové oceli L6. Tento proces tepelného zpracování zahrnuje opětovné ohřátí kalené oceli na střední teplotu, aby se uvolnilo vnitřní pnutí, snížila křehkost a dosáhlo se konečné požadované rovnováhy tvrdosti a houževnatosti.

a. Nastavení tvrdosti:

Konečná tvrdost nástrojové oceli L6 je nepřímo úměrná teplotě popouštění; s rostoucí teplotou popouštění tvrdost klesá, ale houževnatost se obecně zlepšuje. Oceli L6 s obsahem molybdenu vykazují lepší odolnost proti měknutí při vyšších teplotách popouštění.

b. Tvrdost specifická pro danou aplikaci:

• Pro aplikace, jako jsou pily na dřevo, se často cílí na popouštěnou tvrdost 45 až 50 HRC.
• Jiné aplikace, jako například některé razidla a razníky, mohou vyžadovat vyšší úrovně tvrdosti 58 až 62 HRC, kterých se dosahuje použitím nižších teplot popouštění.

c. Zlepšení tažnosti:

Tažná tažnost nástrojové oceli L6 má tendenci se zlepšovat s teplotami popouštění nad 315 °C (600 °F).

d. Rozměrové aspekty:

Je důležité si uvědomit, že během popouštění dochází k rozměrovým změnám (jak smrštění, tak i roztažení). Ty jsou způsobeny mikrostrukturálními transformacemi a uvolněním vnitřního napětí. Pro aplikace vyžadující vysokou rozměrovou stabilitu je běžnou praxí vícenásobné popouštěcí cykly. Tyto dodatečné cykly mohou pomoci zajistit úplnou transformaci veškerého zbytkového austenitu a poskytnout další uvolnění vnitřního napětí, což přispívá k vynikající rozměrové stabilitě v průběhu času.

3.2 Přehled klíčových teplot tepelného zpracování pro nástrojovou ocel L6

3.3 Vlastnosti dosažené tepelným zpracováním nástrojové oceli L6

Správně tepelně zpracovaná nástrojová ocel L6 vykazuje několik žádoucích vlastností:

• Dobrá houževnatost a obrobitelnost: L6 je známý svou vynikající houževnatostí, díky které je odolný vůči nárazům, a zároveň dobrou obrobitelností v žíhaném stavu.
• Dostatečná odolnost proti opotřebení: Díky obsahu uhlíku poskytuje L6 dobrou odolnost proti opotřebení, obzvláště vhodnou pro aplikace, které nevyžadují vysoké teploty.
• Nízké riziko zkreslení: Nástrojová ocel L6 má relativně nízkou náchylnost k deformaci a praskání během procesu kalení, zejména při kalení v oleji.
• Odolnost proti oduhličení: Nevykazuje výrazný sklon k oduhličení během cyklu kalení.
• Omezení teploty: Je důležité poznamenat, že nástrojová ocel L6 má relativně nízkou tvrdost za tepla a odolnost proti měknutí za zvýšených teplot, což ji obecně činí nevhodnou pro aplikace při vysokých teplotách.