Nástrojová ocel S7 je typ nástrojové oceli odolné proti nárazům, kterou Americký institut pro železo a ocel (AISI) klasifikuje jako součást řady „S“. Tyto oceli jsou speciálně navrženy pro aplikace, kde dochází k opakovaným rázovým namáháním.
1. Aplikace nástrojové oceli S7
- Údery
- Zaslepovací matrice
- Zápustky pro tváření za studena
- Razicí razidla
- Trny
- Konstrukční součásti
- Ořezávací matrice
2. Složení oceli S71
| Uhlík | Mangan | Křemík | Chrom | Molybden | Vanadium |
| 0,45 – 0,55% | 0,20 – 0,90% | 0,20 – 1,00% | 3,00 – 3,50% | 1,30 – 1,80% | 0,20 – 0,35% |
3. Vlastnosti
3.1 Fyzikální vlastnosti
| Hustota | 7,80–7,83 g/cm3 |
| Specifická gravitace | 7.83 |
| Modul pružnosti | 205–207 GPa |
| Tepelná vodivost | 28,5 W/(m⋅K) (při 95 °C) |
| Tepelná roztažnost (lineární) | |
| 20−100 °C | 12,5 μm/(m⋅K) |
| 20–250 °C | 13,3 μm/(m⋅K) |
| 20–500 °C | 14,27 μm/(m⋅K) |
| Specifická tepelná kapacita | ∼0,46 J/(g⋅K) |
| Elektrický odpor | ∼0,75 μΩ⋅m |
| Kritická teplota (Ac1) | 793 °C |
| Kritická teplota (Ac3) | 838 °C |
| Transformační teplota | 785–800 °C |
3.2 Mechanické vlastnosti
| Pevnost v tahu | ~1517−2151 MPa |
| Mez kluzu | ~1310−1999 MPa |
| Tvrdost (žíhaná) | Max. 223–250 HBW |
| Tvrdost (tepelně zpracovaná) | Až 60–61 HRC |
| Tvrdost (rozsah popouštění) | 45–57 HRC (v závislosti na teplotě) |
| Prodloužení při přestávce | ∼7−15% |
| Poissonův poměr | 0,27–0,30 |
| Modul pružnosti | 207 GPa |
3.3 Další vlastnosti
- Odolnost proti nárazům: Velmi vysoká, což je primární a určující charakteristika S7.
- Nosit Odpor: Dobré, i když obecně nižší než za studena tvářené oceli s vysokým obsahem uhlíku a chromu, jako je O6 nebo Nástrojová ocel D2.
- Rozměrová stabilita: Dobrá stabilita po celou dobu správného tepelné zpracování proces. Rozměrový nárůst +0,001 palce na palec (0,001 mm na mm) při kalení S7 na vzduchu ze správné teploty kalení.
- Výhody kalení vzduchem: Schopnost oceli S7 kalit na vzduchu poskytuje značnou bezpečnostní rezervu během procesu kalení, čímž snižuje riziko deformace a praskání ve srovnání s ocelemi kalitelnými v kapalině.
- Výkon při zvýšených teplotách: S7 vykazuje dobrou odolnost proti měknutí při mírně zvýšených teplotách, což ji činí vhodnou pro aplikace za tepla při středních teplotách.
- Povrchové kalení: Pomocí procesů povrchové úpravy, jako je karbonitridace nebo nitridace, lze povrchovou tvrdost nástrojové oceli S7 dále zlepšit na přibližně 64 HRC. Takové povrchové úpravy však mohou ovlivnit inherentní odolnost oceli S7 proti nárazu a měly by být pečlivě zváženy na základě požadavků aplikace.
Hledáte nástrojovou ocel S7? Vyplňte prosím následující formulář a kontaktujte nás ještě dnes!
4. Tepelné zpracování
4.1 Předehřívání
Teplota předehřevu pro ocel S7 je 1200 °F (650 °C)s dobou namáčení 10 až 15 minut.
Nenamáčejte příliš dlouho, protože delší namáčení zničí molekulární strukturu a bude mít nepříznivý vliv na následné tepelné zpracování.
4.2 Austenitizace (kalení)
Po předehřátí nastavte teplotu pece na austenitizující teplota, která je 940 °C (1725 °F)S namáčením začněte, jakmile teplota obrobku plně dosáhne austenitizační teploty.
Doba namáčení závisí na průřezu dílu. U dílů silnějších než 25 mm (1″) by měla být doba namáčení 1 hodina na každých 25 mm (1″) nejmenšího průřezu. Pro menší díly platí pravidlo:
- Tloušťka 1/8″ (3,175 mm): 30 minut
- Tloušťka 6,350 mm: 40 minut
- Tloušťka 1/2″ (12,70 mm): 45–50 minut
- Tloušťka 19,05 mm: 50–55 minut
4.3 Kalení
S7 je nástrojová ocel kalitelná na vzduchu. Chlazení na vzduchu je nejpomalejší metoda kalení, ale nabízí nejlepší bezpečnost tím, že snižuje tepelný šok a vnitřní pnutí v kalených kovech.
Oceli kalené na vzduchu však mají omezení ohledně své schopnosti dosáhnout plné tvrdosti nad určité velikosti průřezu. U oceli S7, pokud velikost průřezu přesáhne 2 1/2″ (63 mm), nemusí být plné tvrdosti dosaženo při chlazení vzduchem. Větší průřezy mohou vyžadovat kalení v oleji k dosažení požadované tvrdosti, i když to může ohrozit stabilitu tepelného zpracování.
4.4 Popouštění
Popouštění zvyšuje houževnatost oceli a uvolňuje její stav vysokého napětí, čímž zabraňuje praskání. Nástrojová ocel S7 musí být popuštěna okamžitě, jakmile teplota součásti klesne na 52 až 65 °C (125 až 150 °F).
První temperování se obvykle provádí při 230 °C (450 °F)Pokud je nutné druhé temperování, měla by být teplota nastavena na 220 °C (425 °F), což je o 25 °C nižší než teplota prvního popouštění. Tvrdost po jediném popouštění je 58 HRC. Každý cyklus popouštění by měl trvat 2 hodiny na palec (25 mm) průřezu.
Teploty popouštění nástrojové oceli S7 a výsledná tvrdost
| Teplota temperování | Rockwell C. |
| Jak uhašeno | 62 |
| 150 °C / 300 °F | 59 |
| 400 °F / 205 °C | 58 |
| 600 °F / 315 °C | 55 |
| 800 °F / 425 °C | 52 |
| 540 °C / 1000 °F | 50 |
| 650 °C / 1200 °F | 41 |
4.5 Úvahy po léčbě
Pokud kalené součásti S7 podléhají následným dokončovacím operacím, jako je broušení, svařování nebo elektroerozivní obrábění (EDM), důrazně se doporučuje popouštění pro zmírnění pnutí. To by se mělo provádět při teplotě o 14–28 °C nižší, než je teplota posledního použitého efektivního popouštěcího cyklu, aby se zmírnilo riziko praskání nebo rozměrové nestability vyvolané těmito procesy.
4.6 Kování nástrojové oceli S7
Pomalu předehřívejte S7 na 815 °C (1500 °F). Teplota kování se pohybuje od 1040 °C do 1150 °C (1900 °F až 2100 °F). Pro větší profily nebo při provádění silných a rychlých redukcí je vhodnější vyšší hranice tohoto teplotního rozsahu. Naproti tomu menší profily a lehčí redukce mohou využívat nižší hranici. Nikdy nekujte S7 pod 870 °C (1600 °F).
Ocel S7 se kali na vzduchu a musí se pomalu ochlazovat z teploty kování, aby se zabránilo praskání a zajistilo se, že ocel zůstane v poloměkkém stavu. Mezi metody chlazení patří chlazení v peci nebo zahrabání materiálu do izolačního média, jako je vápno, slída nebo křemelina.
Ocel S7 musí být po kování žíhána. Žíhací teplota zahrnuje zahřátí na 843 °C (1550 °F) a výdrž po dobu 1,5 hodiny na palec (3,5 minuty na mm) tloušťky. Při správném žíhání má ocel S7 obrobitelnost 70%, ve srovnání s uhlíkovou ocelí 1% s obrobitelností 100%.
5. Ekvivalentní jakosti nástrojové oceli S7
- UNS (Unifikovaný systém číslování): T41907
- DIN (německá norma): 1.2355 nebo 50CrMoV13-15
- JIS (japonské průmyslové normy): SKS93
- Čínský ekvivalent: 5Cr3Mn1SiMo1V
6. Porovnejte ocel S7 s ocelí 4140
Nástrojová ocel S7 vyniká v aplikacích vyžadujících vysokou houževnatost a odolnost proti nárazům, zejména v nástrojích pro práci za studena nebo za středního tepla, a pro rozměrovou stabilitu využívá výhod kalení na vzduchu. Ocel 4140, všestranná legovaná ocel, je dobrou volbou pro konstrukční komponenty a strojní součásti, které vyžadují dobrou pevnost, prokalitelnost a houževnatost. Pro zlepšení specifických vlastností často využívá tepelného zpracování, jako je kalení v oleji nebo nitridace.
7. Dodávkové formy a rozměry
Nástrojová ocel S7, kterou dodáváme, je k dispozici v různých tvarech, včetně kulatých tyčí, plechů, bram, plochých tyčí, čtvercových tyčí a bloků. Rozměry ploché tyče se pohybují v rozmezí: šířka 20–600 mm × tloušťka 20–400 mm × délka 1 000–5 500 mm. Rozměry kulaté tyče se pohybují v rozmezí průměru 20–400 mm × délka 1 000–5 500 mm. Rozměry bloku se získají řezáním ploché tyče.
Pro menší rozměry, jako jsou kulaté tyče o průměru menším než 70 mm, používáme proces válcování za tepla. Pro rozměry větší než 70 mm nabízíme kované výrobky.
Testování UT: září 1921-84 D/d, E/e.
Povrchová úprava: původní černá, loupaná, obráběná/soustružená, leštěná, broušená nebo frézovaná povrchová úprava.
Stav zásob: Neudržujeme skladem oceli S7. Výrobu zajišťujeme na základě objednávek zákazníků.
Dodací lhůta: Materiály pro elektrické obloukové pece (EAF) jsou 30–45 dní. Materiály pro ESR jsou přibližně 60 dní.
- Sinha, Aljaška (2003). Příručka fyzikální metalurgie (str. 62). McGraw-Hill. ↩︎
FAQ
Nástrojová ocel S7 je rázově odolná nástrojová ocel, klasifikovaná jako ocel skupiny S podle normy ASTM A681. Je to primárně ocel kalitelná na vzduchu, ale lze ji také kalit v oleji. S7 je známá svými výjimečnými rázovými vlastnostmi a nejvyšší kalitelností mezi rázově odolnými nástrojovými ocelemi. Kombinuje vysokou rázovou houževnatost, dobrou rozměrovou stabilitu a obrobitelnost s vynikající odolností vůči nárazům.
Vysoká odolnost proti nárazům a houževnatost: Vykazuje vynikající odolnost vůči vysokým nárazům a rázům.
Dobrá odolnost proti měknutí při vysokých teplotách: To umožňuje práci za tepla, obvykle až do 538 °C.
Vysoká kalitelnost: Má nejvyšší kalitelnost mezi jakostmi odolnými proti nárazům.
Dobrá rozměrová stabilita: Zachovává si svůj tvar a velikost i při vysokém namáhání a tlaku, což je klíčové pro přesné aplikace.
Snadné obrábění a tepelné zpracování: Díky svým vlastnostem kalení na vzduchu je považován za bezpečný a stabilní při tepelném zpracování.
Nástroje pro práci za studena: Vyřezávací nástroje, tvářecí nástroje, řezné nástroje a nůžky.
Nástroje pro práci za tepla: Kovací nástroje, extruzní nástroje, nástroje pro horké sběrače a nástroje pro tlakové lití.
Použití pro rázové namáhání: nýtovací kleště, lámače betonu (moll points), nýtovací matrice, sekáče, razníky a lisovací nástroje.
Vstřikování: Formovací nástroje na plasty, obráběné dutiny pro formovací nástroje na plasty a hlavní odvalovací frézy.
Mezi další použití patří kolíky, vrtáky, vrtací desky, náboje a gravírovací matrice. Používá se také pro kritické součásti v leteckém průmyslu.
Německy: W-nr 1.2357 nebo 1.2355 / 50CrMoV13-15 (DIN EN ISO 4957).
Tvrdost nástrojové oceli S7 se může měnit v závislosti na tepelném zpracování a teplotě popouštění. Typicky se její tvrdost pohybuje mezi 54-62 HRC.
Pro specifické teploty popouštění může být tvrdost C dle Rockwella:
Teplota popouštění (Rockwell °C)
Po kalení (60HRC)
300 °F / 150 °C (59 HRC)
400 °F / 205 °C (58HRC)
450 °F / 230 °C (58HRC)
500 °F / 260 °C (56HRC)
600 °F / 315 °C (55HRC)
700 °F / 370 °C (54HRC)
800 °F / 425 °C (53HRC)
900 °F / 480 °C (52HRC)
1000°F / 540°C pro práci za tepla (51HRC)
1100 °F / 595 °C (46HRC)
Nástrojová ocel S7 se vyznačuje velmi vysokou rázovou houževnatostí a výjimečnými rázovými vlastnostmi, což z ní činí „nárazuvzdornou“ třídu. Naměřené hodnoty rázové houževnatosti dle Charpyho (V-vrub; chlazení vzduchem z 941 °C) zahrnují:
16,9 J při temperování na 200 °C.
13,6 J při popouštění na 425 °C.
16,3 J při popouštění na 649 °C.
Nástrojová ocel S7 je náchylná ke korozi a snadno rezaví a koroduje. Měla by být uchovávána mimo dosah vlhkosti a pro skladování se doporučují inhibitory koroze nebo materiály odolné proti korozi, jako je plast nebo voskový papír.
Hustota nástrojové oceli S7 je 7,83 g/cm³ (nebo 0,283 lb/in³). Modul pružnosti je 207 GPa (nebo 30 x 10^6 psi).
Pomalý ohřev, rychlostí nepřesahující 222 °C za hodinu, je pro nástrojovou ocel S7 zásadní, zejména pro složité nebo velké nástroje, aby se zajistilo rovnoměrné rozložení teploty v celém materiálu a zabránilo se praskání. Rychlý ohřev může způsobit značné napětí v kovu v důsledku nerovnoměrného roztažení, což vede k prasklinám, zejména pokud jádro kovu nemá stejnou teplotu jako vnější povrch.
Nástrojová ocel S7 vykazuje střední svařitelnost. Svařování však nedoporučujeme, protože proces může zanechat slabou tepelně ovlivněnou zónu, způsobit vady a učinit svar tvárnějším (méně tvrdým) než nástrojová ocel. Pokud je svařování nutné, měl by jej provádět zkušený svářeč pro opravy zápustek. Předehřev a následné ošetření (jako je popouštění) mohou zabránit vzniku trhlin a zachovat integritu materiálu. Specializované svařovací přídavné materiály jsou také velmi drahé.
Nástrojová ocel S7 je považována za obrobitelnou, ale její obrobitelnost je v porovnání s nízkolegovanými ocelemi poměrně obtížnější. Její obrobitelnost je hodnocena na 95 (ve srovnání se 100 u uhlíkové nástrojové oceli 1.00%) při žíhání na maximálně 197 dle Brinella.
U aplikací, jako jsou úderníky AR9, je sice mnoho z nich vyrobeno z nástrojové oceli S7, ale někteří odborníci navrhují, aby se vyhnuli tepelně zpracovaným nástrojovým ocelím, jako je S7, kvůli jejich křehnutí.
V porovnání s nerezovou ocelí 17-4: Nerezová ocel 17-4 je považována za lepší pro úderníky díky své vysoké tažnosti, zejména při tepelném zpracování na stupeň H900, který poskytuje srovnatelnou nebo lepší rázovou houževnatost Charpyho než titan třídy 5.
Vs. titan: Titan (např. Ti-6Al-4V třídy 5) má vysoký poměr pevnosti k hmotnosti, ale není tak tvrdý jako S7 a kvůli své nízké hmotnosti nemusí dodávat stejnou energii jako těžší čep. Může být také náchylný k odírání nebo opotřebení třením ve vačkových aplikacích.
Vs. ocel 9310 (pro šrouby): Nástrojová ocel S7, pokud je správně kalena, může mít v porovnání s ocelí 9310 vyšší pevnost v tahu, tepelné odolnosti a ohybu. Jejich pevnost ve smyku je však zhruba stejná. 9310 se často používá pro převodovky ve Formuli 1 a v leteckém průmyslu, což naznačuje odlišnou sadu optimálních vlastností pro tyto aplikace.
Hlavní příčinou zlomení úderníku u AR9 je často špatně dimenzovaný nebo špatně vyrobený šroub, který umožňuje, aby se úderník dostal dolů a způsobil boční namáhání, spíše než samotný typ oceli.
Podléhá oduhličení: Stejně jako jiné oceli s vysokým obsahem uhlíku může nástrojová ocel S7 během tepelného zpracování ztrácet uhlík ze svého povrchu, což vyžaduje preventivní opatření.
Nevhodné pro nitridaci: Vzhledem k nízkým teplotám popouštění není nástrojová ocel S7 obvykle vhodná pro nitridaci nebo podobné povrchové úpravy.
Obtížněji obrobitelná: Vysoký obsah legujících ocelí ji činí poměrně obtížněji obrobitelnou než méně legované oceli.
Méně odolná proti opotřebení (ve srovnání): I když má dobrou odolnost proti opotřebení, je považována za méně odolnou vůči obecnému opotřebení ve srovnání s některými jinými nástrojovými ocelemi.
Odhalte špičkový výkon s nástrojovou ocelí S7
Aobo Steel je vaším předním zdrojem vysoce kvalitní nástrojové oceli S7. S více než 20 let zkušeností v oblasti kování, nabízíme bezkonkurenční odolnost a přesnost pro vaše nejdůležitější aplikace. Naši specialisté jsou připraveni poskytnout vám poradenství na míru a konkurenceschopné nabídky.
Jste připraveni vylepšit svůj projekt? Vyplňte níže uvedený formulář a spojte se s našimi odborníky, kteří vám poskytnou individuální cenovou nabídku!