Nástrojová ocel p20 | 1.2311

3. P20 Tepelné zpracování nástrojové oceli

Dosažení optimálního výkonu a dlouhé životnosti vašich součástí z nástrojové oceli P20 závisí na přesném tepelném zpracování.

3.1 Pochopení stavu nástrojové oceli P20 při dodání

Nástrojová ocel P20 se obvykle dodává v předkaleném stavu. To znamená, že již prošla specifickým tepelným zpracováním ve válcovně, což má za následek tvrdost obvykle mezi 28 a 40 HRC (tvrdost Rockwell C), i když někdy dosahuje až 60 HRC. Tento předkalený stav nabízí vynikající obrobitelnost. Pro mnoho aplikací, jako je tlakové lití slitin s nízkým bodem tání, můžete do této předkalené oceli P20 přímo obrábět dutiny a uvést formu do provozu bez nutnosti dalšího tepelného zpracování za vysokých teplot. Tento přístup nabízí značné výhody v minimalizaci deformací a rozměrových změn.

3.1.1 Předehřívání

Předehřev je kritickým přípravným krokem pro téměř všechny nástrojové oceli, včetně P20.

• ObjektivníMinimalizace tepelného šoku při kalení oceli za vyšších teplot, čímž se snižuje riziko deformace nebo praskání. Pomáhá také zmírnit napětí vznikající během obrábění.
• PostupSoučást P20 pomalu a rovnoměrně zahřívejte na přibližně 650 °C (1200 °F). Ujistěte se, že celý průřez dosáhne této teploty. Po dosažení rovnoměrnosti je typická doba výdrže 10–15 minut při dané teplotě.

3.1.2 Austenitizace (kalení)

Toto je fáze vysoké teploty, ve které se transformuje mikrostruktura oceli.

• ObjektivníZahřátí oceli P20 na teplotu, při které se její struktura přemění na austenit a karbidy se rozpouštějí, což je nezbytné pro dosažení plné tvrdosti po kalení.
• PostupU nástrojové oceli P20 se teplota kalení obvykle pohybuje mezi 830 °C (1525 °F) a 845 °C (1550 °F). Doba namáčení při této teplotě je klíčová: u součástí o tloušťce do 25 mm (1 palec) počítejte s 45–60 minutami. U silnějších profilů nechte namáčení dalších 45–60 minut na každý palec (1 palec) tloušťky.

3.1.3 Kalení

Pro dosažení požadované tvrdosti je nutné rychlé ochlazení.

• ObjektivníPro dostatečně rychlé ochlazení austenitizované oceli P20, aby se austenit přeměnil na martenzit, což je velmi tvrdá mikrostruktura.
• PostupP20 je ocel se střední kalitelností a obvykle se kalí v oleji. Olej umožňuje ochlazování, které je pomalejší a méně intenzívní než ve vodě, což snižuje tepelný šok a vnitřní pnutí. Po kalení by měla být ocel ochlazena na 66–93 °C (150–200 °F) před popouštěním.

3.1.4 Popouštění

Popouštění se provádí ihned po kalení, aby se zdokonalily vlastnosti oceli.

• ObjektivníPro zmírnění vnitřních pnutí vznikajících během kalení, výrazné zvýšení houževnatosti, snížení křehkosti a transformaci veškerého zbytkového austenitu.
• PostupKalenou součástku P20 pomalu a rovnoměrně zahřívejte na zvolenou popouštěcí teplotu. Pro P20 se tato teplota obvykle pohybuje v rozmezí od 200 °C do 650 °C (390 °F až 1200 °F), přičemž běžná praxe se pohybuje mezi 400–550 °C (750–1020 °F) v závislosti na požadované konečné tvrdosti. Popouštěcí teplotu ponechte přibližně 2 hodiny na palec průřezu. Pro P20 se důrazně doporučuje vícenásobné popouštěcí cykly (např. dva cykly po 2 hodinách), aby se zajistilo optimální uvolnění pnutí a mikrostrukturální stabilita.

3.2 Specializované procesy tepelného zpracování oceli P20

Kromě standardního cyklu kalení a popouštění mohou být pro nástrojovou ocel P20 prospěšné i další úpravy.

3.2.1 Uvolnění pnutí P20 před kalením

Pokud bylo na součásti P20 provedeno rozsáhlé obrábění, doporučuje se před konečným kalením provést uvolnění pnutí.

• ÚčelMinimalizovat riziko deformace a praskání během následných fází austenitizace a kalení.
• PostupOcel pomalu zahřejte na 705–730 °C (1300–1350 °F). Při této teplotě ponechte minimálně 2 hodiny nebo 30 minut na palec největšího průřezu. Poté pomalu ochlaďte na klidném vzduchu.

3.2.2 Cementace P20 pro zvýšení povrchové tvrdosti

Pro aplikace vyžadující vynikající odolnost povrchu proti opotřebení, jako například při lisování plastů, se nástrojová ocel P20 často cementuje.

• ÚčelZavést uhlík do povrchové vrstvy oceli, čímž se výrazně zvýší její povrchová tvrdost.
• VýsledekCementovaný povrch P20 může v kaleném stavu dosáhnout tvrdosti až 65 HRC. Je důležité si uvědomit, že teploty cementace přesahující 870 °C (1600 °F) mohou negativně ovlivnit leštitelnost P20. Cementovaný povrch také během popouštění snáze změkne ve srovnání s jádrovým materiálem.

3.3 Řízení rozměrových změn při tepelném zpracování P20

P20, ocel kalitelná v oleji, obecně vykazuje během tepelného zpracování menší rozměrové změny ve srovnání s ocelemi kalitelnými ve vodě. Lze očekávat nárůst rozměru přibližně +0,0015 palce na palec. Provedení správného uvolnění pnutí před kalením a dodržování správných postupů popouštění jsou klíčem ke kontrole a minimalizaci deformace.