Stal narzędziowa 5CrW2Si: Specyfikacje techniczne i zastosowania

W Aobo Steel, dzięki naszemu bogatemu doświadczeniu w kuciu stali narzędziowej od ponad 20 lat, rozumiemy znaczenie precyzyjnego doboru materiałów. Oto prosty rzut oka na stal narzędziową 5CrW2Si, wszechstronną stal narzędziową stopową znaną ze swojej wytrzymałości.

1. 5CrW2Si Skład chemiczny stali narzędziowej (GB/T 1299-2000)

Zrozumienie dokładnej chemii jest kluczowe. Zgodnie z normą GB/T 1299-2000 skład stali 5CrW2Si jest następujący:

• Węgiel (C): 0.45% – 0.55%
• Krzem (Si): 0.50% – 0.80%
• Mangan (Mn): maks. 0,40%
• Chrom (Cr): 1.00% – 1.30%
• Wolfram (W): 2.00% – 2.50%
• Fosfor (P): maks. 0,030%
• Siarka (S): maks. 0,030%

Notatka: Normy międzynarodowe mogą się nieznacznie różnić. Określenie wymaganej normy dla Twojej aplikacji jest niezbędne.

2. Porównanie z normami międzynarodowymi

Dla porównania poniżej podano składy porównywalnych klas według innych norm:

• PN-EN ISO 4957:2001 (50WCrV8): C 0,45-0,55%, Cr 1,70-2,20%, W 0,70-1,10%, V 0,15-0,45%
• Norma JIS G4404:2006 (SKS4): C 0,45-0,55%, Cr 0,50-1,00%, W 0,50-1,00%
• ГОСТ 5950-2000 (5ХВ2С / 5XB2C): C 0,45-0,55%, Cr 0,90-1,20%, W 1,80-2,30%, Si 0,80-1,10%, Mn 0,15-0,45%, V 0,15-0,30%

3. Stal narzędziowa 5CrW2Si Kluczowe właściwości fizyczne

Zrozumienie tych właściwości jest kluczowe przy planowaniu obróbki cieplnej:

3.1 Temperatury krytyczne (przybliżone)

• Ak1: 775∘C
• Ak3: 860∘C
• Ar1: 775∘C 
• Pani (początek martenzytu): 295∘C

3.2 Współczynniki rozszerzalności liniowej (przybliżone)

• 100−250∘C: 13.15×10−6/∘C
• 250−350∘C: 13.6×10−6/∘C
• 350−600∘C: 13.8×10−6/∘C
• 600−700∘C: 14.2×10−6/∘C

4. 5CrW2Si Procedury obróbki cieplnej stali narzędziowej

Prawidłowa obróbka cieplna jest podstawą do uzyskania pożądanej wydajności 5CrW2Si. Nasze doświadczenie kieruje tymi powszechnymi praktykami:

4.1 Obróbka cieplna przygotowawcza (wyżarzanie)

• Wyżarzanie zwykłe: Podgrzewać do 800−820∘C, trzymać 3-5 godzin, piec chłodny (≤30∘C/godz.) do 600−650∘C, a następnie schłodzić na powietrzu. Docelowa twardość: $\le 229$ HBW. Mikrostruktura: Granulowany perlit, małe węgliki.
• Wyżarzanie izotermiczne: Podgrzewać do 830−840∘C, przytrzymaj przez 2-3 godziny, ostudź w piecu do 680−700∘C, trzymać 3-4 godziny, piec ostudzić do 500∘C, a następnie schłodzić na powietrzu. Docelowa twardość: $\le 229$ HBW
• Odpuszczanie w wysokiej temperaturze (po kuciu): Podgrzewać do 710−740∘C, trzymać 3-6 godz., piec lub chłodzenie powietrzem. Poprawia obrabialność. Twardość: 207-255 HBW. Mikrostruktura: Granulowany perlit, małe węgliki.

4.2 Hartowanie (odpuszczanie)

• Temperatura hartowania: 860−900∘C.
• Medium hartujące: Olej (20−40∘C). Ostudzić, aż część osiągnie temperaturę oleju.
• Twardość po hartowaniu: $\ge 55$ Rada Praw Człowieka.

4.3 Hartowanie

Hartowanie dostosowuje twardość i poprawia wytrzymałość:

• Łagodzenie stresu/stabilizacja: Temperować w 200−250∘C (olej lub stopiony alkali). Chłodzenie powietrzem. Twardość: 53-58 HRC.
• Redukcja twardości/odciążenie: Temperować w 430−470∘C (piec powietrzny lub stopiony alkali/azotan). Chłodzenie powietrzem. Twardość: 45-50 HRC.

Twardość w zależności od temperatury odpuszczania (w przybliżeniu, po hartowaniu olejowym w temperaturze 880°C):

• 100∘C: ~55 HRC
• 200∘C: ~53,5 HRC
• 300∘C: ~51 HRC
• 400∘C: ~47 HRC
• 500∘C: ~41 HRC
• 600∘C: ~33 HRC

5. Właściwości mechaniczne i charakterystyki

• Wytrzymałość: Dobra wytrzymałość po odpuszczeniu, wspomagana przez ziarno rozdrabniające wolframu (W).
• Właściwości ogólne: Wykazuje dobre kompleksowe właściwości mechaniczne.
• Hartowność: Relatywnie niska zawartość węgla oznacza, że hartowność nie jest bardzo wysoka, ale twardość powierzchni można zwiększyć poprzez nawęglanie.
• Hartowanie kruchości: Niewielkie ryzyko w 300−350∘C zakres hartowania. Hartowanie wokół 250∘C (54-56 HRC) lub 450∘C (50-52 HRC) zapewnia dobrą równowagę pomiędzy twardością i wytrzymałością.
• Rozważania: Jest wrażliwy na odwęglenie podczas nagrzewania. Odkształcenie hartownicze wymaga starannej kontroli. Odporność na zużycie ścierne i udarność są niższe niż w przypadku niektórych specjalistycznych stali Mo-Ni.

6. Typowe zastosowania

5CrW2Si nadaje się do narzędzi i matryc narażonych na uderzenia i zużycie:

• Dłuta ręczne i pneumatyczne, narzędzia pneumatyczne, narzędzia do nitowania
• Matryce do wykrawania na zimno, ostrza nożyc (do cięcia na zimno), wykrojniki/wykrojniki
• Ciężkie stemple do kucia na zimno
• Przebijaki do blach stalowych o średnim obciążeniu
• Matryce precyzyjne
• Narzędzia do obróbki drewna
• Frezy do narzynek
• Zastosowania do pracy na gorąco: narzędzia do dziurkowania/przebijania, matryce ścinające, matryce do kucia na gorąco, formy do odlewania ciśnieniowego (stopy łatwotopliwe)
• Duże/średnio wytrzymałe okrągłe nożyczki i długie ostrza

7. Porównanie z podobnymi klasami

• w porównaniu do 4CrW2Si: Podobne parametry. 5CrW2Si oferuje ogólnie nieco lepszą hartowność i wytrzymałość w wysokich temperaturach.
• w porównaniu do 6CrW2Si: 5CrW2Si ma lepszą wytrzymałość, ale nieco niższą odporność na odpuszczanie i zużycie. 6CrW2Si jest często wybierana w przypadku, gdy podstawowymi przyczynami awarii są zużycie/zapadnięcie się.

8. Równoważne gatunki stali

Dla odniesienia międzynarodowego:

• ISO: 50WCrV8
• PL: 50WCrV8
• JIS (Japonia): SKS4
• ГОСТ (Rosja): 5ХВ2С (5XB2C)
• ASTM/UNS (Stany Zjednoczone): T41901
• DIN (Niemcy): 45WCrV7