Nástrojová ocel S1 je materiál odolný proti nárazům. Jeho primární charakteristikou je mimořádná houževnatost, díky čemuž je vysoce odolná vůči rázovému zatížení. Pochopení jeho vlastností pomáhá určit, zda správně vyhovuje vašim výrobním potřebám.

1. Chemické složení¹

Typické chemické složení (hmotnost %) pro ocel S1 spadá do těchto rozmezí:

C	W	Cr	Si	PROTI	Mn	Mo	P	S
0.40 – 0.55%	1.50 – 3.00%	1.00 – 1.80%	0.15 – 1.20%	0.15 – 0.30%	0.10 – 0.40%	až 0,501 TP3T	≤ 0,030%	≤ 0,030%

2. Vlastnosti nástrojové oceli S1

Pochopení těchto vlastností oceli S1 vám pomůže určit její vhodnost pro vaše specifické tovární aplikace:

2.1 Tvrdost

Nástrojová ocel S1 může dosáhnout tvrdosti mezi 40 a 63 HRC po tepelné zpracováníPro většinu praktických aplikací vyžadujících charakteristickou odolnost proti nárazům se však S1 obvykle používá v rozsahu pracovní tvrdosti 50-56 HRC, často kolem 55 HRC. Je důležité si uvědomit, že zatímco vyšší tvrdost zlepšuje nosit odolnost, obecně snižuje houževnatost.

2.2 Reakce na tepelné zpracování

S1 je ocel kalitelná v oleji, schopná dosáhnout požadované tvrdosti pomocí oleje kaleníPro jednodušší nebo větší průřezy může být vhodnou možností kalení ve vodě nebo v solném roztoku. Vykazuje střední hloubku kalení.

Dodatečné kalení a temperování jsou kritické kroky. Zatímco nízká teplota popouštění (kolem 300 °C / 570 °F) poskytuje maximální tvrdost, ocel S1 nabízí široký použitelný rozsah popouštění od přibližně 175 °C do 540 °C (350 °F až 1000 °F). Ve srovnání s ocelemi s vyšším obsahem legujících látek bude nástrojová ocel S1 vykazovat výraznější pokles tvrdosti s rostoucími teplotami popouštění. Mějte na paměti, že popouštění pod 315 °C (600 °F) může ocel učinit náchylnější k vrubovým štěrbinám.

2.3 Houževnatost a odolnost proti otřesům

Právě v tomto ohledu nástrojová ocel S1 skutečně vyniká. Má velmi vysokou, často nejvyšší houževnatost mezi nástrojovými ocelemi, zejména ve srovnání s mnoha jakostmi tvářenými za studena. Tato výjimečná houževnatost, základní vlastnost oceli S1, ji činí ideální pro aplikace zahrnující opakované nárazy, mechanické otřesy nebo náhlé zatížení. Střední obsah uhlíku v kombinaci s příměsí křemíku a wolframu je pro tuto vlastnost klíčový.

2.4 Odolnost proti opotřebení

Nástrojová ocel S1 nabízí střední až nízkou odolnost proti opotřebení. Ta je obecně nižší než u nástrojových ocelí pro práci za studena, jako například D2 nebo A2Obsah wolframu přispívá k určité inherentní odolnosti proti opotřebení. Pro aplikace vyžadující zvýšenou odolnost povrchu proti opotřebení lze zvážit nitridaci. Tento proces však vyžaduje pečlivé řízení, protože příslušné teploty mohou snížit tvrdost a pevnost jádra, což může vést k plastické deformaci ve vysoce namáhaných oblastech, pokud nejsou správně kontrolovány.

2.5 Tvrdost za horka a tepelná odolnost

Nástrojová ocel S1 má nízká až střední tvrdost za tepla. Neudržuje si tvrdost při zvýšených teplotách tak efektivně jako rychlořezné oceli. Nicméně, částečně díky obsahu wolframu, nabízí určitý stupeň tepelné odolnosti, což umožňuje jeho použití při mírně zvýšených teplotách nebo v některých aplikacích s horkým obráběním, obvykle až do teplot kolem 540 °C (1000 °F).

2.6 Obrobitelnost

Při správném žíhání se nástrojová ocel S1 považuje za ocel s dobrá obrobitelnostJeho hodnocení se často uvádí jako 90-95, ve srovnání se standardní uhlíkovou ocelí 1%, která má 100. I v kaleném stavu je obrobitelnost považována za poměrně dobrou. Obrobitelnost oceli S1 lze dále zlepšit zvýšením obsahu síry.

2.7 Rozměrová stabilita

Kalení v oleji, typická metoda pro S1, obvykle vede k malé a předvídatelné změny rozměrůZatímco oceli kalené na vzduchu, jako je S7, nabízejí vynikající rozměrovou stabilitu, rozměrová stabilita nástrojové oceli S1 je považována za dobrou u jakostí kalených v oleji nebo vodě. Kalení ve vodě způsobuje nástrojové oceli S1 silný tepelný šok, což zvyšuje riziko praskání a deformace, proto by se s ní mělo pracovat opatrně.

3. Tepelné zpracování nástrojové oceli S1

Nástrojová ocel S1 je ocel odolná proti nárazům. Správné tepelné zpracování je pro její výkon zásadní. Tato příručka popisuje standardní kroky tepelného zpracování pro nástrojovou ocel S1.

3.1 Předehřívání

Předehřev je u nástrojové oceli S1 před austenitizací nezbytný. Snižuje tepelný šok, pomáhá zmírnit obráběcí pnutí a může zvýšit produktivitu pece.

Postup: Zahřejte na 650–677 °C (1200–1250 °F). Podržte 10–15 minut nebo dokud se rovnoměrně nezahřeje. Upřednostňuje se rychlý ohřev z předehřátí na austenitizační teplotu.

3.2 Austenitizace (tvrzení)

Tento krok transformuje strukturu oceli na austenit, rozpouštění legujících prvků pro kalení.

Postup: Zahřejte na 940–954 °C (1725–1750 °F). Uvádí se také rozmezí 845–925 °C (1550–1700 °F).

Doba namáčení: Namočte 1 hodinu na každý palec (4,5 cm) nejmenšího průřezu (např. 30 minut na 6,35 cm). Dodržujte přesně doby namáčení, protože nadměrná doba může být škodlivá.

3.3 Kalení

Rychlé ochlazení přeměňuje austenit na martenzit. S1 je primárně ocel kalitelná v oleji.

Postup: Kalení v oleji na 52–65 °C. Ihned popouštění. Kalení na vzduchu je možné pro S1, ale může být omezeno velikostí průřezu.

3.4 Temperování

Popouštění se provádí ihned po kalení, aby se uvolnilo napětí, zvýšila houževnatost a upravila tvrdost. Také se při něm transformuje zbytkový austenit a vysrážejí jemné karbidy.

Postup:

• Více temper: Pro nástrojovou ocel S1 se důrazně doporučuje několik cyklů popouštění.
• Doba namáčení: Namočte po dobu 2 hodin na každý palec tloušťky průřezu pro každé temperování.
• Rozsah teplot: Obecný rozsah popouštění pro S1 je 175–540 °C (350–1000 °F).

1. Nižší teploty (např. 300–600 °F / 149–316 °C) vedou k vyšší tvrdosti.
2. Vyšší teploty snižují tvrdost, ale mohou maximalizovat houževnatost.
3. Tvrdost se obvykle pohybuje od přibližně 58 HRC (po kalení) do přibližně 41 HRC (popuštěno při 540 °C).

• Chlazení: Pomalu chladněte na klidném vzduchu.

Teploty popouštění nástrojové oceli S1 a výsledná tvrdost

Teplota temperování	Rockwell C.
Jak uhašeno	58
150 °C / 300 °F	56
400 °F / 205 °C	55
600 °F / 315 °C	53
800 °F / 425 °C	51
540 °C / 1000 °F	48
650 °C / 1200 °F	43

4. Použití nástrojové oceli S1

Díky své charakteristické kombinaci houževnatosti a odolnosti proti nárazům je nástrojová ocel S1 spolehlivým materiálem pro širokou škálu náročných průmyslových aplikací. Pokud vaše výrobní procesy zahrnují nástroje nebo součásti, které jsou pravidelně vystaveny silným nárazům nebo vysokému namáhání, S1 poskytuje robustní a spolehlivé materiálové řešení.

Následující tabulka shrnuje běžné aplikace nástrojové oceli S1 a zdůrazňuje, proč je pro tyto úkoly vybrána:

Kategorie aplikace	Konkrétní příklady	Klíčové výhody nástrojové oceli S1 v těchto aplikacích
Rázové a řezné nástroje	Ruční sekáče, pneumatické sekáče (S1 se pro toto použití někdy označuje jako “wolframová sekáčová ocel”), různé razníky (včetně děrovacích, ořezávacích a tažných razníků), nůžky pro stříhání za studena těžkých materiálů a šrotu.	Vynikající houževnatost nástrojové oceli S1 zabraňuje předčasnému odštípnutí, praskání nebo katastrofickému selhání při vystavení opakovaným úderům nebo intenzivním řezným silám.
Tváření a lisování	Nástroje pro tváření za studena, raznice, nástroje pro tváření za studena (zejména pro složité tvary), nýtovací sady a razidla na materiál.	S1 nabízí vynikající odolnost proti nárazům a dobrou pevnost v tlaku, což jí umožňuje odolávat silným, často opakujícím se silám, s nimiž se setkáváme při těchto tvářecích a lisovacích operacích.
Specializované zpracování za studena	Trny, válce a různé další nástroje používané v náročných procesech tažení a tváření za studena.	Inherentní houževnatost S1 je klíčovou vlastností pro nástroje, které musí odolávat značnému provoznímu namáhání bez praskání, což zajišťuje jejich dlouhou životnost.
Mírné použití při práci s vysokými teplotami	Některé typy horkých střihových nožů, některé razníky pro horké obrábění, kde teploty nejsou extrémní.	Obsah wolframu v oceli S1 umožňuje udržovat strukturální integritu a tvrdost při mírně zvýšených teplotách, obvykle až do přibližně 540 °C (1000 °F).
Konstrukční a strojní díly	Různé strojní prvky, jako jsou vačky, hřídele, vřetena, ozubená kola a řetězová kola, které jsou vystaveny rázovému zatížení.	Nástrojová ocel S1 poskytuje spolehlivou volbu pro součásti, které vyžadují kombinaci vysoké pevnosti a schopnosti absorbovat otřesy a nárazy během provozu.
Plastové lisování	Malé až středně velké vložky pro vstřikovací formy na plasty.	V těchto aplikacích nabízí S1 zvýšenou houževnatost ve srovnání s alternativními nástrojovými ocelemi, jako je D2, což výrazně snižuje riziko praskání břitových destiček a prodlužuje životnost formy.

5. Důležité aspekty pro výběr nástrojové oceli S1

Přestože nástrojová ocel S1 poskytuje vynikající výkonnostní vlastnosti pro zamýšlené použití, potenciální uživatelé by si měli být vědomi následujících bodů:

• Dostupnost: Na dnešním trhu došlo k určitému poklesu rozšířeného používání oceli S1, přičemž dodavatelé stále častěji zásobují nástrojové oceli jako S5 nebo S7. To by mohlo ovlivnit okamžitou dostupnost oceli S1. Pro specifické, kritické aplikace, kde je maximální houževnatost zásadní pro zabránění praskání za silných nárazových podmínek, však nástrojová ocel S1 zůstává mimořádně cennou a efektivní volbou materiálu.
• Přesnost tepelného zpracování: Dosažení optimální rovnováhy mezi tvrdostí a houževnatostí u jakékoli součásti z nástrojové oceli S1 je kriticky závislé na provedení správného protokolu tepelného zpracování. Zejména cyklus popouštění je zásadní pro jemné doladění těchto vlastností a zajištění maximální životnosti a výkonu nástroje nebo součásti. 

6. Ekvivalentní stupeň

• DIN: 1,2550
• Čína GB: 6CrW2Si nebo 5CrW2Si

1. Roberts, G., Krauss, G. a Kennedy, R. (1998). Nástrojové oceli (5. vydání). ASM International. ↩︎

FAQ