Oțel pentru scule S7 | 1.2355

3. Tratament termic pentru oțelul de scule S7

Obținerea performanței excepționale pentru care este cunoscut oțelul de scule S7 - în special rezistența sa la impact - depinde în mod esențial de un tratament termic precis și corect executat. Acest ghid detaliază meticulos etapele esențiale de tratament termic al oțelului de scule S7 necesare pentru a-i debloca întregul spectru de proprietăți optime. 

3.1 Recoacere

Oțelul pentru scule S7 este de obicei furnizat în stare recoaptă, asigurând o moliciune maximă și ușurință în prelucrare. În cazul în care este necesară o recoacere pentru a restabili această stare optimă pentru fabricație, procesul implică:

1. Încălzire: Încălziți uniform oțelul S7 la 843°C (1550°F).
2. Înmuiere: Mențineți la această temperatură timp de aproximativ 1,5 ore pe inch (sau 3,5 minute pe mm) din secțiunea cea mai groasă pentru a asigura o încălzire completă și uniformă.
3. Răcire: Implementați o răcire lentă, reducând temperatura cuptorului la o rată controlată de 14°C pe oră, până când aceasta atinge 482°C.
4. Răcire finală: După atingerea temperaturii de 482°C, oțelul poate fi răcit cu aer la temperatura camerei.

Duritatea așteptată după un proces de recoacere S7 corespunzător este de maximum 230 HB, oferind o stare ideală pentru operațiunile ulterioare de prelucrare.

3.2 Întărire

Faza de călire a tratamentului termic al oțelului de scule S7 transformă microstructura recoaptă într-o structură martensitică semnificativ mai dură, intercalată cu carburi fine, ceea ce este fundamental pentru performanța și tenacitatea sa finală. Aceasta implică mai multe etape cheie:

3.2.1 Etape critice de preîncălzire

Preîncălzirea este o etapă inițială crucială în secvența de călire a oțelului S7. Scopurile sale principale sunt de a minimiza șocul termic, care poate duce la distorsiuni sau fisuri, și de a ameliora orice tensiuni interne induse în timpul operațiunilor anterioare de prelucrare.

• Prima preîncălzire: Încălziți uniform componenta S7 la 650°C (1200°F).
• Timp de așteptare: Mențineți această temperatură timp de 10 până la 15 minute, asigurându-vă căldura este distribuită uniform pe întreaga secțiune transversală a piesei înainte de a trece la temperatura de austenizare.

3.2.2 Austenizare

După preîncălzire, oțelul de scule S7 este încălzit rapid la temperatura sa de austenitizare (călire). Această etapă este concepută pentru a dizolva eficient carburile aliate și a transforma structura cristalină a oțelului în austenită.

• Temperatura de austenizare: Temperatura recomandată pentru austenitizarea oțelului S7 este de 940°C (1725°F).

3.2.3 Înmuiere

Odată atinsă temperatura de austenizare, componenta S7 trebuie impregnată. Această perioadă de menținere, sau timp de impregnare, este esențială pentru a permite întregii structuri să se transforme uniform în austenită și pentru a asigura dizolvarea adecvată a carburilor necesare pentru o călire optimă.

• Calculul timpului de înmuiere:

1. Pentru piese cu o secțiune transversală mai mare de 25 mm: Înmuiați timp de 1 oră pentru fiecare 25 mm din cea mai mică secțiune transversală.
2. Pentru secțiuni mai mici: Utilizați instrucțiuni specifice, de exemplu, 30 de minute pentru secțiuni de 1/8″ (3,175 mm) și 1 oră pentru secțiuni de 1″ (25 mm).

• Atenţie: Evitați timpii de înmuiere excesiv de lungi, deoarece aceștia pot afecta negativ structura finală a fibrei oțelului și, în consecință, proprietățile sale mecanice.

3.2.4 stingere

Călirea este faza de răcire rapidă care transformă oțelul S7 austenitizat într-o structură martensitică dură. S7 este un oțel pentru scule care se călește cu aer, ceea ce face ca răcirea cu aer să fie metoda standard și cea mai sigură de călire, reducând la minimum riscurile de distorsiune.

• Stingere standard: Răcire cu aer de la temperatura de austenizare.
• Secțiuni mari: Pentru componentele cu secțiuni care depășesc aproximativ 2,5 inci (63 mm), răcirea cu aer s-ar putea să nu atingă duritatea completă. În astfel de cazuri, călirea în ulei S7 poate fi necesară pentru a asigura călirea completă.
• Răcire post-stingere: După călire, lăsați piesa să se răcească până când este caldă la atingere (în jur de 65°C) înainte de a trece imediat la revenire. Această etapă este vitală pentru a minimiza riscul de fisurare prin călire.

3.3 temperare

Revenirea este o etapă finală indispensabilă în procesul de tratare termică a oțelului de scule S7. Aceasta servește la reducerea tensiunilor interne dezvoltate în timpul călirii, la creșterea semnificativă a tenacității oțelului (rezistența la șocuri) și la atingerea durității finale de prelucrare dorite.

• Momentul este esențial: Revenirea trebuie să înceapă imediat după ce componenta S7 a fost călită și răcită la aproximativ 65°C (150°F). Structura după călire este supusă unor solicitări puternice și inerent fragilă, ceea ce o face predispusă la fisuri dacă revenirea este întârziată.
• Interval tipic de revenire: Pentru majoritatea aplicațiilor, S7 este temperat între 204°C și 232°C.
• Recomandat pentru cea mai bună performanță: Revenirea lui S7 la 230°C (450°F) produce, în general, duritatea optimă de lucru de aproximativ 58 HRC, echilibrând eficient rezistența cu rezistența sa caracteristică ridicată la impact.
• Aplicații de lucru la cald: Dacă scula S7 va fi utilizată în aplicații de până la 540°C (1000°F), aceasta trebuie revenită la o temperatură puțin peste temperatura maximă de funcționare anticipată pentru a asigura stabilitatea.
• Timp de menținere la temperatură: Mențineți temperatura de revenire selectată timp de cel puțin 2 ore pentru fiecare ciclu de revenire. Alternativ, o regulă generală este de 2 ore per inch (25 mm) de grosime a secțiunii transversale.
• Temperații multiple pentru rezultate optime: Revenirea dublă sau chiar triplă este foarte recomandată pentru oțelul de scule S7. Această practică asigură o tenacitate maximă, rafinează microstructura și promovează o stabilitate dimensională și microstructurală mai mare. Lăsați piesa să se răcească complet la temperatura camerei între fiecare ciclu de revenire.
• Răcire finală: Răcirea lentă cu aer după revenirea finală este recomandabilă pentru a minimiza dezvoltarea tensiunilor reziduale.

3.4 Considerații post-tratare pentru oțelul S7

Dacă componentele S7 călite sunt supuse unor operațiuni ulterioare de finisare, cum ar fi șlefuirea, sudarea sau prelucrarea prin electroeroziune (EDM), se recomandă insistent o revenire de detensionare. Aceasta trebuie efectuată la o temperatură cu 14-28°C sub temperatura ultimului ciclu de revenire efectiv utilizat, pentru a atenua riscurile de fisurare sau instabilitate dimensională induse de aceste procese.

3.5 Proprietăți realizabile cu un tratament termic adecvat al oțelului de scule S7

Când tratamentul termic al oțelului de scule S7 este efectuat corect, utilizatorii se pot aștepta la următoarele proprietăți tipice, ceea ce face din S7 o alegere fiabilă pentru aplicații solicitante:

• Duritate de lucru: De obicei 56-58 HRC.
• Rezistență la șocuri: Foarte ridicat, o caracteristică principală și definitorie a S7.
• Rezistenta la uzura: Bun, deși în general mai puțin decât oțelurile prelucrate la rece cu conținut ridicat de carbon și crom, cum ar fi O6 sau Oțel pentru scule D2.
• Stabilitate dimensională: Stabilitate bună pe tot parcursul procesului de tratament termic atunci când procedurile sunt urmate corect.
• Beneficiul călirii la aer: Capacitatea de călire la aer a oțelului S7 oferă o marjă bună de siguranță în timpul procesului de călire, reducând riscul de distorsiune și fisurare în comparație cu oțelurile cu călire lichidă.
• Performanță la temperaturi ridicate: S7 demonstrează o bună rezistență la înmuiere la temperaturi moderat ridicate, ceea ce îl face potrivit pentru anumite aplicații de prelucrare la cald mediu, unde această proprietate este benefică.
• Întărirea suprafeței: Deși proprietățile principale ale oțelului S7 sunt obținute prin tratamentul termic descris, duritatea suprafeței poate fi crescută în continuare prin procese precum carbonitrurarea sau nitrurarea (potențial până la aproximativ 64 HRC). Cu toate acestea, astfel de tratamente de suprafață pot afecta rezistența inerentă la șocuri a oțelului și ar trebui luate în considerare cu atenție în funcție de cerințele aplicației.
• Schimbare dimensională: Așteptați-vă la o creștere dimensională aproximativă de +0,001 inci pe inch (0,001 mm pe mm) atunci când S7 este călit în aer de la temperatura corectă de întărire.

Pentru o referință rapidă, parametrii cheie pentru tratamentul termic al oțelului de scule S7 sunt rezumați mai jos: