5CrMnMo Stal narzędziowa do pracy na gorąco

Na Aobo Steel, mając ponad 20-letnie doświadczenie w kuciu, rozumiemy wymagania stawiane stale narzędziowe do pracy na gorącoStal narzędziowa do pracy na gorąco 5CrMnMo to niezawodna, często przez nas dostarczana opcja niskostopowa, znana ze swojego specyficznego połączenia właściwości.

1. Przegląd stali 5CrMnMo i skład chemiczny

Stal narzędziowa do pracy na gorąco 5CrMnMo jest klasyfikowana jako niskostopowa stal matrycowa do pracy na gorąco. Jej właściwości użytkowe wynikają z jej specyficznego składu chemicznego.

Zgodnie z normą GB/T1299-2000 typowy skład (masa %) jest następujący:

• Węgiel (C): 0.50% – 0.60%
• Mangan (Mn): 1.20% – 1.60%
• Chrom (Cr): 0.60% – 0.90%
• Nikiel (Ni): 1.40% – 1.80%
• Molibden (Mo): 0.15% – 0.30%
• Krzem (Si): ≤ 0,40% (niektóre specyfikacje dopuszczają 0,25–0,60%)
• Fosfor (P): ≤ 0,030%
• Siarka (S): ≤ 0,030%

W zależności od konkretnej edycji standardu mogą występować niewielkie różnice w zakresach.

2. Zastosowania stali 5CrMnMo

Stal narzędziowa do obróbki na gorąco 5CrMnMo to praktyczny wybór do produkcji średnich i małych matryc do kucia na gorąco, zazwyczaj o długościach boków do 400 mm. Jej dobra wytrzymałość sprawia, że nadaje się do:

• Matryce o skomplikowanych kształtach.
• Matryce do kucia młotkowego są narażone na znaczne uderzenia.
• Części robocze matryc do obróbki cieplnej poddawane są dużym obciążeniom udarowym.
• Formy odlewnicze do cynku, aluminium i stopów.
• Formy do prasowania na gorąco i niektóre formy do tworzyw sztucznych.
• Materiał bazowy do niektórych narzędzi tnących/wykrawających i matryc do kucia na zimno (w przypadku większych przekrojów może czasami zastępować T10A, 9SiCr, Cr12MoV).

3. Właściwości mechaniczne i porównanie z 5CrNiMo

• Wytrzymałość: Nieco wyżej niż Stal 5CrNiMo.
• Wytrzymałość i plastyczność: Niższe niż 5CrNiMo zarówno w temperaturze pokojowej, jak i podwyższonej, ponieważ mangan zastępuje część niklu.
• Hartowność: Niższe niż 5CrNiMo.
• Odporność na zmęczenie cieplne: Niższy niż 5CrNiMo w wysokich temperaturach roboczych; wykazuje większą wrażliwość na przegrzanie.

Podczas gdy stal narzędziowa do obróbki na gorąco 5CrMnMo oferuje dobrą wartość i wydajność dla docelowych zastosowań, jej właściwości mogą sprawić, że 5CrNiMo będzie preferowanym wyborem dla większych lub bardziej wymagających zadań kucia na gorąco. Jednak w przypadku matryc o bardzo dużych przekrojach często wybiera się inne gatunki, takie jak 5Cr2NiMoVSi, ze względu na lepszą hartowność.

4. Obróbka cieplna stali 5CrMnMo

Właściwy obróbka cieplna jest kluczowy dla uzyskania pożądanej wydajności 5CrMnMo. Aobo Steel ma duże doświadczenie w dostarczaniu stali, która spełnia te wymagania przetwarzania.

4.1 Kucie

Postępuj zgodnie z parametrami procesu podobnymi do 5CrNiMo. Dokładna kontrola nagrzewania i chłodzenia jest konieczna, aby zapobiec pęknięciom. Powolne chłodzenie po kuciu (chłodzenie pieca dla dużych odkuwek do 150-200°C) jest niezbędne, aby zapobiec powstawaniu białych plam.

4.2 Wyżarzanie

Zalecane jest wyżarzanie izotermiczne:

1. Podgrzać do temperatury 850–870°C i utrzymać przez 4–6 godzin.
2. Schłodzić do temperatury izotermicznej 680°C, wytrzymywać 4-6 godzin.
3. Schłodzić w piecu do temperatury poniżej 500°C, następnie schłodzić na powietrzu. Oczekiwana twardość: 197-241 HBW (struktura perlitu + ferrytu).

4.3 Hartowanie

1. Podgrzać do temperatury 840–860°C. Wyższe temperatury (około 900°C) mogą zwiększyć martenzyt listwowy, co skutkuje lepszą wytrzymałością.
2. Hartowanie w oleju. Schłodzić do 150-180°C przed natychmiastowym hartowaniem.
3. Aby zminimalizować odkształcenia i pęknięcia, należy rozważyć wstępne schłodzenie w powietrzu do 740-780°C (ciemnoczerwony) przed hartowaniem olejowym lub wstępne schłodzenie większych matryc do 780-810°C. Etapy hartowania izotermicznego (np. hartowanie olejowe do 150-200°C, a następnie izotermiczne przetrzymywanie w 280°C) mogą być również korzystne.

4.4 Hartowanie

Hartowanie dostosowuje końcową twardość i wytrzymałość. Łagodzi naprężenia i stabilizuje strukturę.

1. Ogólny: 450-500°C, często wykonywane dwukrotnie.
2. Korpusy matryc kuźniczych:
   
   • Małe matryce: 490-510°C (Twardość: 44-47 HRC)
   • Duże matryce: 560-580°C (Twardość: 34-37 HRC)
3. Czopy matrycowe (dla zwiększenia wytrzymałości):
   
   • Małe matryce: 620-640°C (Twardość: 34-37 HRC)
   • Średnie matryce: 640-660°C (Twardość: 30-35 HRC)
4. Ulgę w stresie: Po hartowaniu zaleca się przeprowadzenie ostatecznej obróbki odprężającej w temperaturze 280°C przez 2-3 godziny.

5. Zwiększanie wydajności

Żywotność matryc 5CrMnMo można wydłużyć poprzez:

• Zoptymalizowana obróbka cieplna: Takie techniki jak hartowanie w wysokiej temperaturze (około 900°C), wstępne chłodzenie przed hartowaniem oraz hartowanie izotermiczne z następującym po nim podwójnym odpuszczaniem mogą zwiększyć wytrzymałość i ograniczyć rozprzestrzenianie się pęknięć.
• Obróbka powierzchni: Procesy takie jak węgloazotowanie lub współdyfuzja metali ziem rzadkich mogą znacząco zwiększyć twardość powierzchni, odporność na zużycie i odporność na zmęczenie cieplne.
• Podgrzewanie: Przed użyciem należy zawsze podgrzać matryce do temperatury 200–250°C, aby zminimalizować szok termiczny i ryzyko pęknięcia.