Szacowany czas czytania: 5 minut
Najważniejsze wnioski
- Stal narzędziowa jest niezbędna do produkcji, ponieważ zapewnia dużą twardość i trwałość dzięki procesom hartowania i odpuszczania.
- Zarówno stal AISI O1, jak i stal AISI O2 to stale hartujące się w oleju i przeznaczone do obróbki na zimno, przy czym stal O1 jest popularniejsza do zastosowań ogólnych, natomiast stal O2 kładzie nacisk na stabilność wymiarową.
- Stal O1 charakteryzuje się typowym składem zawierającym węgiel, mangan, wolfram i chrom, co sprawia, że nadaje się do produkcji ostrych krawędzi tnących.
- Stal O2 charakteryzuje się mniejszą zmianą wymiarów i wyższym bezpieczeństwem hartowania, co czyni ją idealną do skomplikowanych geometrii.
- Wybierając pomiędzy stalą O1 i O2, należy wybrać stal O1 ze względu na jej wytrzymałość i obrabialność, a stal O2 ze względu na jej stabilność wymiarową podczas obróbki cieplnej.
Spis treści
Stal narzędziowa to specjalistyczny materiał na bazie żelaza, szeroko stosowany w procesach cięcia, formowania, kształtowania i wykrawania w przemyśle wytwórczym. Jej charakterystyczną cechą jest zdolność do uzyskiwania wyjątkowych właściwości – w tym wysokiej twardości i trwałości w wymagających warunkach – poprzez procesy hartowania i odpuszczania. Stal narzędziowa jest niezbędnym materiałem w nowoczesnym przemyśle narzędziowym. Wśród licznych klasyfikacji, litera “O” w serii AISI O oznacza hartowanie w oleju, klasyfikując te stale jako stale narzędziowe do pracy na zimno. Ich temperatura pracy zazwyczaj utrzymuje się poniżej 200°C (392°F). Wybierając materiały na precyzyjne matryce lub stemple, często porównuje się stale AISI O1 i AISI O2.
Zrozumienie serii O: stale do obróbki na zimno hartowane w oleju
Wszystkie stale serii O są hartowane poprzez hartowanie w oleju od temperatury austenityzacji. Ta stosunkowo powolna metoda hartowania jest stosowana, ponieważ stale te zawierają umiarkowane lub wysokie poziomy pierwiastków stopowych, zapewniając wystarczającą hartowność, aby skutecznie ominąć strefę przemiany perlitycznej podczas chłodzenia. Eliminuje to potrzebę intensywnego hartowania w wodzie wymaganego w przypadku stali serii W.
W porównaniu ze stalami narzędziowymi hartowanymi w wodzie, kluczowa różnica polega na niższym odkształceniu i zmniejszonym ryzyku pękania. Wysoka twardość i odporność na zużycie stali serii O sprawiają, że idealnie nadają się one do produkcji matryc i stempli stosowanych w procesach wykrawania, formowania, tłoczenia i ciągnienia.
Stal AISI O1: Standardowy gatunek do zastosowań ogólnych
Stal narzędziowa AISI O1 jest najpopularniejszym i najszerzej stosowanym gatunkiem stali narzędziowej hartowanej w oleju.
Stal O1 zawiera przede wszystkim mangan, chrom i wolfram jako główne pierwiastki stopowe.
Typowy skład chemiczny przedstawia się następująco:
- Węgiel (C): 0,90% do 0,94%
- Mangan (Mn): 1,00% do 1,20%
- Wolfram (W): 0,41% do 0,53%
- Chrom (Cr): 0,47% do 0,52%
- Wanad (V): 0,19% do 0,22%
Połączenie wolframu i manganu zapewnia stali O1 wystarczającą hartowność, umożliwiającą hartowanie w oleju. Wolfram przyczynia się do wysokiej odporności na zużycie i umożliwia uzyskanie wyjątkowo ostrych krawędzi skrawających, dzięki czemu nadaje się do narzędzi do wykańczania powierzchni i frezów do obróbki drewna.
W ogólnej ocenie wydajności, stal O1 zazwyczaj otrzymuje oceny “średnie/niskie” w głównych kategoriach wydajności. Odporność na zużycie: 4 punkty; Wytrzymałość: 3 punkty; Twardość cieplna/odporność na mięknięcie: 3 punkty (niska). Stal O1 charakteryzuje się doskonałą obrabialnością, uzyskując do 90 punktów (dla porównania, stal węglowa 1% uzyskuje 100 punktów). Jej użyteczna twardość robocza zazwyczaj mieści się w zakresie od 58 do 62 HRC.
Standardowy proces obróbki cieplnej stali O1 obejmuje nagrzewanie do temperatury austenityzacji, a następnie hartowanie w oleju i odpuszczanie. Temperatura hartowania (utwardzania) jest stosunkowo niska, zazwyczaj około 802–816°C (1475–1500°F). Odpuszczanie jest zazwyczaj przeprowadzane w niskim zakresie temperatur (149–232°C / 300–450°F), aby uzyskać pożądaną twardość. Wadą stali O1 jest podatność na odwęglenie podczas obróbki cieplnej oraz skłonność do pękania w wyniku szoku termicznego związanego z hartowaniem w oleju. Po prawidłowym hartowaniu w oleju, oczekiwana rozszerzalność wymiarowa wynosi około 0,0015 cala na cal.
Stal AISI O2: priorytet stabilności wymiarowej
Stal O2 jest również hartowaną w oleju stalą narzędziową do obróbki na zimno, podobną do stali O1 w zastosowaniach ogólnych, ale jej charakterystyczną cechą jest stabilność wymiarowa podczas obróbki cieplnej.
W ogólnej ocenie wydajności stal O2 uzyskała takie same wyniki jak stal O1: Odporność na zużycie: 4 punkty; Wytrzymałość: 3 punkty; Odporność na ciepło/odporność na zmiękczenie: 3 punkty (niska).
Kluczowe zalety stali O2 to stabilność wymiarowa podczas obróbki cieplnej oraz bezpieczeństwo hartowania. W porównaniu z innymi stalami serii O (O1, O6, O7), stal O2 charakteryzuje się najniższymi zmianami wymiarów (odkształceniami) podczas obróbki cieplnej. O2 to gatunek stali z serii O oferujący najwyższe bezpieczeństwo hartowania (najmniejszą skłonność do pękania).
Dzięki niewielkim odkształceniom O2 doskonale nadaje się do produkcji narzędzi o złożonych przekrojach poprzecznych lub wymagających precyzyjnej geometrii, które nie tolerują znacznych zmian wymiarów podczas hartowania.
O1 kontra O2: Kluczowe różnice i kryteria wyboru
Chociaż zarówno O1, jak i O2 należą do kategorii stali do obróbki na zimno i utwardzania w oleju, różnice w ich składzie prowadzą do subtelnych, ale istotnych różnic w charakterystyce produkcji i wydajności:
Przewodnik wyboru
Jeśli potrzebujesz wysokiej wytrzymałości ogólnej, doskonałej obrabialności i chcesz wykorzystać zawartość wolframu dla uzyskania doskonałych krawędzi skrawających i odporności na zużycie, O1 będzie dobrym wyborem zarówno do krótkoterminowych, jak i długoterminowych cyklów produkcyjnych.
Jeśli stabilność wymiarowa podczas obróbki cieplnej ma pierwszorzędne znaczenie, zwłaszcza w przypadku skomplikowanych geometrii lub dużych narzędzi, w których konieczne jest zminimalizowanie pęknięć i odkształceń, O2 stanowi optymalny wybór w serii O.
Te dwie stale wykazują niską odporność na zmiękczenie (odporność na ciepło) w podwyższonych temperaturach, dlatego ich stosowanie powinno być ograniczone do temperatur poniżej 200°C (392°F).
