Przegląd techniczny stali SKD11

1. Przegląd stali SKD11

Stal narzędziowa SKD11 to wysokowydajna stal narzędziowa do obróbki na zimno, określona w japońskiej normie przemysłowej JIS G4404 dla stali narzędziowych stopowych. Jest to główny materiał w kategorii stali matrycowej do obróbki na zimno, znany ze swojej wszechstronności i niezawodności.

2. Kluczowe cechy i skład chemiczny

Stal SKD11 jest ceniona za wysoką odporność na zużycie i wytrzymałość, co czyni ją odpowiednim wyborem ogólnego przeznaczenia dla wielu wymagających zastosowań narzędziowych. Jej niezawodna wydajność jest zakorzeniona w jej wysokowęglowym, wysokochromowym składzie stopowym i czystej, jednorodnej mikrostrukturze, zwykle uzyskiwanej poprzez rafinację odgazowania próżniowego podczas produkcji.

Typowy skład chemiczny definiujący właściwości SKD11 obejmuje:

• Węgiel (C): 1,40 – 1,60% – Niezbędny do formowania twardych węglików o doskonałej odporności na zużycie.
• Chrom (Cr): 11,00 – 13,00% – Zwiększa hartowność, znacząco przyczynia się do odporności na zużycie poprzez obecność węglików chromu i zapewnia pewien stopień odporności na korozję.
• Molibden (Mo): 0,80 – 1,20% – Zwiększa hartowność i wytrzymałość w wyższych temperaturach.
• Wanad (V): 0,20 – 0,50% – Wspomaga tworzenie się drobnych węglików, co dodatkowo zwiększa odporność na zużycie i wytrzymałość.
• Krzem (Si): ≤ 0,40%
• Mangan (Mn): ≤ 0,60%
• (Zanieczyszczenia takie jak fosfor (P) i siarka (S) są utrzymywane na niskim poziomie).

3. Warunki dostawy i wytyczne dotyczące obróbki cieplnej stali narzędziowej SKD11 

Aobo Steel zazwyczaj dostarcza SKD11 w stanie wyżarzonym, zazwyczaj o twardości ≤255 HBW. Ten stan umożliwia łatwiejszą obróbkę przed krytycznym procesem obróbki cieplnej.

Osiągnięcie pożądanych właściwości końcowych SKD11 wymaga precyzyjnej obróbki cieplnej.

4. Proces hartowania stali narzędziowej SKD11

Typowa procedura hartowania obejmuje:

• Etap 1 podgrzewania: 500-650°C
• Etap 2 podgrzewania: 800-850°C
• Austenityzowanie: 1030-1050°C
• Gaszenie: Chłodzenie powietrzem jest standardem i minimalizuje odkształcenia dzięki dobrej hartowności. W przypadku większych lub złożonych części, hartowanie w oleju (do ok. 200°C) lub stopniowe hartowanie w kąpieli solnej (250-500°C), a następnie chłodzenie powietrzem, może być stosowane w celu zarządzania naprężeniami wewnętrznymi. Jednolite chłodzenie jest kluczowe dla zminimalizowania odkształceń.

5. Hartowanie

Hartowanie pozwala uzyskać ostateczną równowagę pomiędzy twardością i wytrzymałością:

• Praktyka standardowa: Typowe jest dwukrotne hartowanie w temperaturze 500°C lub wyższej, a następnie chłodzenie na powietrzu.
• Aby uzyskać maksymalną twardość (ok. 60-61 HRC) przy dobrej wytrzymałości: Można zastosować hartowanie w niższej temperaturze, ok. 180°C.
• W celu uzyskania wyższej twardości (ok. 62-63 HRC) przy zachowaniu odpowiedniej wytrzymałości: Często preferowane jest odpuszczanie w zakresie temperatur 520–540°C, co pozwala uniknąć potencjalnego spadku wytrzymałości związanego z temperaturą 500°C.
• Notatka: Podczas obróbki cieplnej zachodzą zmiany wymiarowe, które należy uwzględnić przy projektowaniu precyzyjnych narzędzi.

6. Typowe zastosowania stali narzędziowej SKD11

Doskonałe połączenie odporności na zużycie i wytrzymałości sprawia, że SKD11 jest szeroko stosowany w różnych procesach obróbki plastycznej na zimno:

• Precyzyjne wykrojniki
• Matryce do kucia na zimno
• Matryce do wytłaczania na zimno
• Matryce do głębokiego tłoczenia
• Matryce do kołnierzy
• Formowanie rolek
• Komponenty odporne na zużycie w matrycach do formowania tworzyw sztucznych
• (SKD11 może charakteryzować się znacznie dłuższą żywotnością w przypadku niektórych zadań obróbki plastycznej metali niż niektóre stale szybkotnące, np. SKH51).

7. Równoważne gatunki stali i odmiany

SKD11 jest uznawany na całym świecie i odpowiada kilku innym standardowym oznaczeniom. Choć jest uważany za równoważny, mogą występować drobne różnice w dokładnym składzie lub metodach produkcji między klasami.

• AISI/SAE (Stany Zjednoczone): D2
• DIN (Niemcy): 1,2379 / X155CrVMo12-1
• GB (Chiny): Cr12Mo1V1
• KS (Korea): STD11
• ASSAB (Szwecja): XW-42
• Böhler (Austria): K110
• Inne japońskie marki: Hitachi SLD, Daido DC11, Nachi CDS11

8. Zmodyfikowane oceny

Istnieją odmiany SKD11 oferujące ulepszone właściwości dla określonych potrzeb:

• KD11S (KOSHUHA): Koncentruje się na poprawie obrabialności i odporności na zmęczenie poprzez kontrolowaną strukturę węglika.
• SW-SKD11: Kładzie nacisk na równowagę pomiędzy wytrzymałością, twardością i odpornością na zużycie przy zminimalizowanych odkształceniach powstałych w wyniku obróbki cieplnej.
• STD11: Znana jako wersja chłodzona powietrzem i charakteryzująca się wysoką czystością.
• QCM8: Łączy cechy stali SKD11 z cechami stali szybkotnącej, zapewniając lepszą odporność na zużycie i hartowność.