Czym jest stal narzędziowa?

Definicja stali narzędziowej

Pod względem zastosowania stal narzędziowa to stal używana do produkcji różnych narzędzi, takich jak narzędzia skrawające, formy i wskaźniki. Spośród różnych rodzajów materiałów stalowych stal narzędziowa była pierwszą, która została opracowana i wykorzystana. Na początku lat 1900. wyprodukowano większość głównych stali narzędziowych.

Pod względem produkcyjnym, w porównaniu do zwykłej stali węglowej, stal narzędziowa spełnia dwa warunki: zawiera domieszkę stali stopowej i przechodzi proces obróbki cieplnej przed użyciem.

Oznaczenie stali narzędziowych

Stale narzędziowe są oznaczane według różnych systemów na całym świecie, co utrudnia precyzyjne definicje i porównania. Norma ASTM, szeroko stosowana w USA, przypisuje literę i liczbę do oznaczania konkretnych gatunków, odzwierciedlając właściwości lub zastosowania.

Typ	Symbol	Przykładowe oceny
Utwardzanie w wodzie	W	W1
Odporny na wstrząsy	S	S7
Hartowanie w oleju na zimno	O	O1, O2
Hartowanie na powietrzu i obróbka na zimno	A	A2
Matryce wysokowęglowe/chromowe	D	D2, D3
Formy plastikowe	P	P20
Obróbka na gorąco (chrom/wolfram)	H	H11, H13
Wolfram o dużej prędkości	T	T1,T2
Molibden szybkoobrotowy	M	M2

Klasyfikacja stali narzędziowych

Istnieją 4 powszechne klasyfikacje, stal narzędziowa do obróbki na zimno, stal narzędziowa do pracy na gorąco, stal do formowania tworzyw sztucznych i stal szybkotnąca. Przedstawiamy po kolei.

1. Stal narzędziowa do obróbki na zimno jest stosowany do kształtowania metalu w temperaturze pokojowej, do produkcji form, takich jak tłoczenie, ciągnienie, formowanie, wytłaczanie, wytłaczanie i matryce rolkowe. Jest podzielony na trzy typy. Są to stal narzędziowa do obróbki na zimno o niskiej zawartości stopu (np. stal AISI 01), mstal narzędziowa do obróbki na zimno ze stopu edium (np. stal A2) i Wysokostopowa stal narzędziowa do obróbki na zimno (np. stal D2. Stal ta jest często klasyfikowana jako stal narzędziowa o wysokiej zawartości węgla i chromu. Jej zawartość węgla wynosi 1,4%~1,6%)
2. 2. Stal narzędziowa do pracy na gorąco jest stosowany do form metalowych w wysokich temperaturach, takich jak kucie na gorąco, wytłaczanie, odlewanie ciśnieniowe i ścinanie. Stale te zazwyczaj zawierają elementy stopowe, takie jak wolfram, molibden, chrom i wanad, które mogą zwiększyć wydajność form w wysokich temperaturach. W Chinach typowy H13 do obróbki na gorąco jest szeroko stosowany w fabrykach stopów aluminium do materiałów budowlanych. Stal narzędziową do obróbki na gorąco dzielimy na trzy typy w zależności od zawartości stopu i zastosowania. Są to stal do obróbki na gorąco o niskiej zawartości stopu (np. 5CrNiMo, 5CrMnMo),  stal do obróbki na gorąco o średniej zawartości stopu (np. H13, H11, H12, H10) i Wysokostopowa stal do obróbki na gorąco (np. H21)
3. Stal szybkotnąca jest stosowany w produkcji narzędzi skrawających. Podczas cięcia ten metal może zachować swoją twardość i ostrość przy dużej prędkości i wysokich temperaturach, dlatego nazywamy go stalą szybkotnącą. Powodem jest to, że dodanie wolframu, chromu, molibdenu, kobaltu, wanadu i innych stali stopowych zapewnia doskonałą odporność na zużycie i twardość w wysokich temperaturach.
4. Stal do formowania tworzyw sztucznych jest materiałem używanym do tworzenia form do produkcji wyrobów z tworzyw sztucznych. Ponieważ różne wyroby z tworzyw sztucznych wymagają różnych typów form, stal do form z tworzyw sztucznych występuje w wielu specjalistycznych odmianach. Oto popularne typy:

• Stal konstrukcyjna węglowa:Podstawowy i stosowany do prostych form.
• Stal nawęglana:Poddano obróbce w celu utwardzenia powierzchni.
• Stal hartowana wstępnie (np. P20, P20+Ni):Utwardzone wcześniej w celu łatwiejszej obróbki.
• Stal utwardzana przez starzenie:Z czasem staje się silniejszy.
• Stal odporna na korozję:Odporny na korozję, idealny do specjalnych tworzyw sztucznych.
• Stal automatowa (np. P20+S):Łatwy w obróbce.
• Stal martenzytyczna:Zapewnia dobrą wytrzymałość i wytrzymałość.
• Stal polerowana na lustro:Zapewnia supergładką powierzchnię dla form wysokiej jakości.

Łatwy przewodnik po wyborze stali formierskiej

Oto uproszczony i zreorganizowany przewodnik po wyborze stali na formy. Skupia się na jej wydajności w użytkowaniu i łatwości przetwarzania podczas produkcji.

---

Wydajność użytkowania (Jak działa forma)

W tej sekcji opisano, jak dobrze forma sprawdza się w warunkach roboczych.

• Wytrzymałość
  • Twardość:Formy muszą być twarde, aby oprzeć się odkształceniom. Stal do obróbki na zimno ma zazwyczaj twardość około 60 HRC, podczas gdy stal do obróbki na gorąco ma twardość od 40 do 55 HRC. Nawet przy tej samej twardości różne składy stali mogą zachowywać się inaczej.
  • Twardość czerwona: W przypadku form do obróbki na gorąco twardość musi wytrzymać wysokie temperatury. Zwykła stal węglowa wytrzymuje 180-250°C, podczas gdy stal chromowo-molibdenowa wytrzymuje 550-600°C.
  • Wytrzymałość na ściskanie i zginanie:Formy muszą wytrzymywać nacisk i zginanie. Testy wytrzymałościowe lepiej odzwierciedlają rzeczywiste użytkowanie niż sama twardość.
• Wytrzymałość
  • Formy powinny być odporne na uderzenia bez pękania lub odpryskiwania. Wytrzymałość zależy od składu stali, czystości, wielkości ziarna i obróbki cieplnej. Jest to kompromis między wytrzymałością, wytrzymałością i odpornością na zużycie.
• Odporność na zużycie
  • Formy muszą być odporne na tarcie i zużycie. Wysoka twardość i dobrze rozłożone węgliki redukują zużycie spowodowane działaniem mechanicznym, utlenianiem lub topnieniem.
• Odporność na zmęczenie cieplne
  • Formy do pracy na gorąco muszą wytrzymywać wysokie temperatury i powtarzające się cykle ogrzewania i chłodzenia bez pękania. Kluczowe czynniki obejmują trwałość zmęczenia cieplnego (czas, zanim powstaną pęknięcia), szybkość wzrostu pęknięć i wytrzymałość na pękanie (odporność na rozprzestrzenianie się pęknięć).
• Odporność na ugryzienia
  • Formy powinny unikać przywierania lub „spawania punktowego” do przedmiotu obrabianego. Lepszą odporność mierzy się poprzez testy tarcia.

Wydajność procesu (jak łatwo jest wykonać formę)

W tej sekcji skupiono się na tym, jak podatna jest stal na obróbkę w procesie produkcji.

• Obróbka skrawaniem
  • Praca na gorąco:Stal powinna łatwo odkształcać się w wysokich temperaturach.
  • Obróbka na zimno: Obejmuje cięcie, szlifowanie i polerowanie. Stal formierska jest twarda i trudna do obróbki, ale dodanie pierwiastków takich jak siarka lub ołów może poprawić obrabialność.
• Hartowność i hartowność
  • Hartowalność:Stal powinna utwardzać się równomiernie, zwłaszcza w przypadku dużych form. Zależy to od jej składu.
  • Hartowność:Twardość zależy przede wszystkim od zawartości węgla, która jest kluczowa w przypadku form do obróbki na zimno.
• Temperatura hartowania i odkształcenia obróbki cieplnej
  • Szeroki zakres temperatur hartowania upraszcza produkcję. Formy, zwłaszcza precyzyjne, powinny minimalnie odkształcać się podczas obróbki cieplnej.
• Wrażliwość na utlenianie i odwęglanie
  • Ogrzewanie może powodować utlenianie lub utratę węgla, obniżając twardość i odporność na zużycie. Stal jest na to wrażliwa i wymaga specjalnej obróbki, takiej jak obróbka próżniowa.

Zastosowania stali narzędziowej

Zgodnie z przeznaczeniem, dokonaliśmy kategoryzowania STALI NARZĘDZIOWEJ oferowanej przez naszą firmę.

Kategoria	Gatunek stali	Główne obszary zastosowań	Przykłady konkretnego zastosowania
Stal narzędziowa do obróbki na zimno	D2	Matryce i narzędzia do obróbki na zimno	Matryce do tłoczenia, matryce formujące, narzędzia tnące, matryce do wytłaczania na zimno, narzędzia ręczne
	D3	Matryce i narzędzia do obróbki na zimno	Matryce do tłoczenia, matryce formujące, narzędzia tnące, matryce do wytłaczania na zimno, narzędzia ręczne
	A2	Matryce do obróbki na zimno i narzędzia skrawające	Dziurkacze, matryce do tłoczenia, matryce formujące, narzędzia do cięcia drewna
	O1	Narzędzia i matryce do obróbki na zimno ogólnego przeznaczenia	Narzędzia tnące ogólnego przeznaczenia, matryce tłoczące, narzędzia tnące, sprężyny
	O2	Narzędzia i matryce do obróbki na zimno ogólnego przeznaczenia	Narzędzia tnące ogólnego przeznaczenia, matryce tłoczące, narzędzia tnące, sprężyny
Stal narzędziowa odporna na wstrząsy	S7	Narzędzia do obróbki na zimno o dużej wytrzymałości	Dziurkacze, nożyce, matryce do krótkich serii, matryce do tłoczenia
Stal narzędziowa do pracy na gorąco	H11	Matryce i narzędzia do obróbki w wysokiej temperaturze	Matryce do kucia na gorąco, matryce do odlewania ciśnieniowego, narzędzia do cięcia na gorąco, narzędzia do wytłaczania
	H13	Matryce i narzędzia do obróbki w wysokiej temperaturze	Matryce do kucia na gorąco, matryce do odlewania ciśnieniowego, narzędzia do cięcia na gorąco, narzędzia do wytłaczania
Stal narzędziowa szybkotnąca	M2	Narzędzia do cięcia o dużej prędkości	Wiertła, Frezy, Brzeszczoty, Narzędzia do gwintowania, Przeciągacze
	M35	Narzędzia tnące o dużej prędkości (zawierające kobalt, wyższa twardość czerwona)	Wiertła, Frezy, Brzeszczoty, Narzędzia do gwintowania, Przeciągacze
	M42	Narzędzia tnące o dużej prędkości (zawierające kobalt, wyższa twardość czerwona)	Wiertła, Frezy, Brzeszczoty, Narzędzia do gwintowania, Przeciągacze
Stal do formowania	P20	Formy wtryskowe z tworzyw sztucznych	Formy wtryskowe z tworzyw sztucznych, podstawy form, formy do odlewów ciśnieniowych, duże ramy form
	P20+Ni	Formy wtryskowe z tworzyw sztucznych (zwiększona odporność na korozję)	Formy wtryskowe z tworzyw sztucznych, podstawy form, formy do odlewów ciśnieniowych, duże ramy form
	P20+S	Formy wtryskowe z tworzyw sztucznych (ulepszona obrabialność)	Formy wtryskowe z tworzyw sztucznych, podstawy form, formy do odlewów ciśnieniowych, duże ramy form