Nagysebességű acélok katalógusa

Kattintson bármelyik termékre a részletek megtekintéséhez

Mi a nagysebességű acél?

A nagysebességű szerszámacél (HSS) egy összetett vasalapú ötvözet, amelyet kifejezetten nagy forgácsolási sebességgel történő anyagok megmunkálására terveztek. Fémek nagysebességű vágásakor magas hőmérséklet keletkezik, ami miatt a hagyományos acél elveszíti keménységét és vágóképességét. A nagysebességű szerszámacél azonban még izzó hőmérséklethez közeli hevítés esetén sem veszíti el keménységét, és jó vágókeménységet tart fenn.

Összetétel és ötvözőelemek

A gyorsacélok elsősorban szénből, krómból, vanádiumból, molibdénből vagy volfrámból, illetve ezek kombinációiból, és néha jelentős mennyiségű kobaltból állnak. A gyorsacélok teljes ötvözőtartalma általában 20% és 40% között mozog. Minden gyorsacél, legyen az molibdén vagy volfrám típusú, körülbelül 4% krómot tartalmaz. A gyorsacélban található különféle ötvözőelemek azok a fő tényezők, amelyek meghatározzák edzhetőségét, magas kopásállóságát, hőlágyulással szembeni ellenállását és kiváló szívósságát, így ideálisak ipari forgácsolási műveletekhez.

A legfontosabb ötvözőelemek és azok hatásai a következők:

• Volfrám (W)A HSS T sorozata 12%-től 20%-ig terjedő volfrámot tartalmaz, valamint krómot, vanádiumot és kobaltot, mint további fő ötvözőelemeket. A volfrám egy nagyon erős karbidképző elem, és jelentős mennyiségű adagolása nagy mennyiségű, magas hőmérsékleten stabil ötvözetű karbidot eredményez, ami jelentősen növeli a kopásállóságot és a „vörös keménységet”. Egy korai népszerű minőség, a 18-4-1 (T1) körülbelül 18% volfrámot tartalmaz.
• Molibdén (Mo)Az M sorozat körülbelül 3,5% és 10% közötti molibdént tartalmaz, további ötvözőelemként krómot, vanádiumot, volfrámot és kobaltot. A molibdén, a volfrámhoz hasonlóan, erős karbidképző, és jelentősen hozzájárul a megeresztési ellenálláshoz és a magas keménység fenntartásához a forgácsolási hőmérsékleteken („vörös keménység”). A molibdén típusok általában olcsóbbak, nagyobb kopásállósággal és kisebb hőkezelési torzulással rendelkeznek, mint a T sorozatú acélok.
• Króm (Cr)Minden gyorsacél körülbelül 4% krómot tartalmaz. A króm keményfémeket képez (pl. M23C6 és M7C3), amelyek könnyen oldódnak és oldatba kerülnek a tipikus hőkezelési hőmérsékleteken, elősegítve az edzhetőséget. Javítja a reveállóságot is magas megmunkálási hőmérsékleteken.
• Vanádium (V)A HSS vanádiumtartalma változó, és jellemzően a vanádiumtartalom növelésével a széntartalom is növekszik. A vanádium nagyon erős karbidképző, és nagyon kemény, kopásálló MC-karbidokat képez. A vanádiumtartalom növelése nagyobb kopásállóságot és melegkeménységet eredményez. A vanádium-karbid szemcsefinomító szerként is működik.
• Kobalt (Co)A kobaltot egyes HSS minőségekhez adják a forgácsolóképesség javítása érdekében, és bizonyos T és M sorozatú acélok fő ötvözőeleme. Elsődleges hatása a melegkeménység növelése, ezáltal javítva a vágási hatékonyságot, amikor a forgácsolás során magas szerszámhőmérsékletet érnek el. A kobalt növeli az olvadáspontot, és növelheti a hőkezelési hőmérsékletet. Míg növeli a vörös keménységet, a kobaltadalékok kismértékben növelik a gyorsacélok ridegségét. A kobalt nem képez keményfémeket, de fokozza más ötvözőelemek kiválási keményedését.
• Szén (C)A magas széntartalom kulcsfontosságú a kemény martenzites mátrix előállításához és az elsődleges karbidok képződéséhez, amelyek mindkettő kopásállóságot biztosít. A széntartalom jellemzően 0,70% és 1,5% között változik. Az alacsony széntartalmú minőségek szívósabbak, míg a magas széntartalmú minőségek nagyobb keménységet és kopásállóságot kínálnak.
• Nitrogén (N)A levegőn olvasztott HSS-ben a nitrogén általában 0,02% és 0,03% közötti mennyiségben van jelen. A nitrogéntartalom szándékos növelése 0,04-0,05% értékre magasabb szilíciumtartalommal kismértékben növelheti a maximálisan elérhető megeresztett keménységet és megváltoztathatja a keményfém morfológiáját.

Hőkezelés

1. AusztenitizálásAmikor a gyorsacélt körülbelül 840°C-ra hevítik, a ferrit ausztenitté alakul, és egyes ötvözetkarbidok feloldódhatnak. 1120°C-ra vagy magasabb hőmérsékletre hevítve az összes M23C6-karbid feloldódik, és akár 50% mennyiségű M6C és MC-karbid is feloldódhat. Ez a szén beoldódását az ausztenit mátrixba biztosítja, biztosítva a szükséges ötvözet- és széntartalmat az edzhetőséghez, a melegkeménységhez és a megeresztéssel szembeni ellenálláshoz.
2. KioltásAusztenitesítés után a HSS álló levegőn közel maximális keménységre hűthető, de gyakran meleg olajban edzik a gyorsabb hőelvonás és a magasabb keménységi szint érdekében. A kioltás a nagy széntartalmú ausztenit nagy részét martenzitté alakítja, de némi ausztenit visszamaradhat.
3. EdzésA megeresztés utáni végső mikroszerkezet elsősorban megeresztett martenzitből és jól elosztott kemény keményfémekből áll. A gyorsacél egy másodlagosan edzhető acél. A többszöri megeresztés a maradék ausztenitet martenzitté alakíthatja.

Tulajdonságok

1. KeménységA keménység a gyémántkeménységű behatolószerszám behatolásával szembeni ellenállás, szobahőmérsékleten mérve. A gyorsacél (HSS) jellemzően elegendő szenet tartalmaz ahhoz, hogy 64 HRC-re keményedjen. Az általános célú gyorsacélokat, mint például az M1 és M7, általában 64-66 HRC-re hőkezelik, míg a kobalttartalmú gyorsacélok általában 65-67 HRC-t érnek el. A szupergyorsacélok, különösen az M40 sorozat, 70 HRC-re hőkezelhetők.
2. Forró keménység (vörös keménység)Ez az acél azon képessége, hogy magas hőmérsékleten is megtartja a nagy keménységet. Ezt elsősorban a kobalt, a vanádium és a molibdén növeli. A HSS szerszámok éles vágóélt tudnak megtartani akár 650 °C (1200 °F) körüli hőmérsékletig.
3. KopásállóságEz a kopásállóság. Erősen befolyásolja a mátrix keménysége és összetétele, a kicsapódott másodlagos karbidok (M2C és MC), valamint a felesleges ötvözetből készült karbidok mennyisége és jellege. A nagyobb keménység általában nagyobb kopásállósághoz vezet, különösen abrazív forgácsolási körülmények között.
4. SzívósságA gyorsacél (HSS) általában jó szívóssággal rendelkezik az ipari forgácsolási műveletekben való hatékony használathoz. Jelentősen szívósabbak, mint a keményfém anyagok, különösen a megszakított forgácsolású alkalmazásokban. A rendkívül nagy keménység és a magas keményfémtartalom azonban csökkentheti a szívósságot más szerszámacélokhoz képest. A préselt/metszett gyorsacél (P/M HSS) az egyenletes és finom keményfém-eloszlásnak köszönhetően jobb szívósságot kínál.
5. EdzhetőségA HSS olyan mélyen keményedik meg, hogy szinte minden kereskedelmi forgalomban kapható szakasz egyenletes keménységgel rendelkezik a középponttól a felületig.

Osztályozások

Itt az Amerikai Vas- és Acélipari Intézetet használjuk (AISI) osztályozás.

1. T-sorozat (volfrám gyorsacélok): Ezek az acélok 12%-től 20%-ig terjedő volfrámot tartalmaznak, és „T” betűvel vannak jelölve. A T1, más néven 18-4-1 (18% W, 4% Cr, 1% V), egy klasszikus példa. A T1 típus nem tartalmaz molibdént vagy kobaltot. A kobalt alapú volfrámtípusok T4-től T15-ig terjednek, és különböző mennyiségű kobaltot tartalmaznak.
2. M-sorozat (molibdén gyorsacélok): Ezek az acélok körülbelül 3,5% és 10% közötti molibdéntartalmúak, és „M” betűvel vannak jelölve. Az M-sorozatú acélok általában olcsóbbak, nagyobb kopásállósággal és hőkezelés során kisebb torzulással rendelkeznek, mint a T-sorozatú acélok. Az általános célú molibdénacélok közé tartozik az M1, M2 és M7.

Bevonatok

A gyorsacélok titán-nitriddel, titán-karbiddal és más bevonatokkal vonhatók be fizikai gőzfázisú leválasztási (PVD) technikákkal a jobb teljesítmény és a hosszabb szerszáméltartam érdekében. A PVD-t a HSS esetében a régebbi kémiai gőzfázisú leválasztási (CVD) eljárással szemben előnyben részesítik, mivel alacsonyabb hőmérsékleten működik, és kiküszöböli a későbbi hőkezelés szükségességét.

Alkalmazások

A gyorsacélokat széles körben használják a leggyakoribb vágószerszámokhoz. Ezek közé tartoznak:

• Egyélű esztergaszerszámok (szerszámfejek, levágó szerszámok, lapkák).
• Fúrók, dörzsárak, menetfúrók, marók, szármarók, lefejtőmaró, fűrészek és üregelők.
• Szerszámok nehéz forgácsoláshoz vagy nagy sebességű megmunkáláshoz.
• Űrlapeszközök.
• Melegalakító szerszámok, finom kivágás és egyéb meleg- és hidegalakítási alkalmazások.
• Csapágyalkalmazások (pl. repülőgépipari csapágyak).
• Nagy terhelésű, magas hőmérsékletű szerkezeti elemek.
• Speciális szerszámok, amelyek speciális tulajdonságokat igényelnek, például evolvens bordák üregelő marása teherautó sebességváltó fogaskerekek nyersdarabjaiban.

GYIK