5CrW2Si orodno jeklo: tehnične specifikacije in aplikacije

Pri Aobo Steel z našimi več kot 20-letnimi bogatimi izkušnjami pri kovanju orodnega jekla razumemo pomen natančne izbire materiala. Tukaj je neposreden pogled na orodno jeklo 5CrW2Si, vsestransko legirano orodno jeklo, znano po svoji žilavosti.

1. Kemična sestava orodnega jekla 5CrW2Si (GB/T 1299-2000)

Razumevanje natančne kemije je ključnega pomena. V skladu s standardom GB/T 1299-2000 je sestava jekla 5CrW2Si:

• Ogljik (C): 0.45% – 0.55%
• Silicij (Si): 0.50% – 0.80%
• Mangan (Mn): največ 0,40%
• Krom (Cr): 1.00% – 1.30%
• Volfram (W): 2.00% – 2.50%
• Fosfor (P): največ 0,030%
• Žveplo (S): največ 0,030%

Opomba: Mednarodni standardi se lahko nekoliko razlikujejo. Bistvenega pomena je določitev zahtevanega standarda za vašo aplikacijo.

2. Primerjava z mednarodnimi standardi

Za referenco so tukaj sestave za primerljive stopnje po drugih standardih:

• 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%
• JIS G4404:2006 (SKS4): C 0,45-0,55%, Cr 0,50-1,00%, W 0,50-1,00%
• GOST 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. Ključne fizikalne lastnosti orodnega jekla 5CrW2Si

Razumevanje teh lastnosti je bistveno za načrtovanje toplotne obdelave:

3.1 Kritične temperature (približno)

• Ac1: 775∘C
• Ac3: 860∘C
• Ar1: 775∘C 
• Ms (martenzitni začetek): 295∘C

3.2 Koeficienti linearne ekspanzije (približno)

• 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. Postopki toplotne obdelave orodnega jekla 5CrW2Si

Pravilna toplotna obdelava je temeljnega pomena za doseganje želene učinkovitosti 5CrW2Si. Naše izkušnje vodijo te običajne prakse:

4.1 Pripravljalna toplotna obdelava (žarjenje)

• Navadno žarjenje: Segrejte na 800−820∘C, držite 3-5 ur, peč ohladite (≤30∘C/ uro) do 600−650∘C, nato ohladite na zraku. Ciljna trdota: $\le 229$ HBW. Mikrostruktura: zrnati perlit, majhni karbidi.
• Izotermno žarjenje: Segrejte na 830−840∘C, držite 2-3 ure, peč ohladite na 680−700∘C, držite 3-4 ure, peč ohladite na 500∘C, nato ohladite na zraku. Ciljna trdota: $\le 229$ HBW.
• Visokotemperaturno kaljenje (naknadno kovanje): Segrejte na 710−740∘Cdržite 3-6 ur, ohladite v peči ali na zraku. Izboljša obdelovalnost. Trdota: 207-255 HBW. Mikrostruktura: zrnati perlit, majhni karbidi.

4.2 Utrjevanje (Kaljenje)

• Temperatura gašenja: 860−900∘C.
• Medij za gašenje: olje (20−40∘C). Ohladite, dokler del ne doseže temperature olja.
• Trdota po kaljenju: $\ge 55$ HRC.

4.3 Kaljenje

Kaljenje prilagodi trdoto in izboljša žilavost:

• Lajšanje stresa/stabilizacija: Temper pri 200−250∘C (olje ali staljena alkalija). Zračno hladen. Trdota: 53-58 HRC.
• Zmanjšanje trdote/razbremenitev: Temper pri 430−470∘C (zračna peč ali staljena alkalija/nitrat). Zračno hladen. Trdota: 45-50 HRC.

Trdota v primerjavi s temperaturo popuščanja (približno, po 880 °C kaljenju v olju):

• 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. Mehanske lastnosti in značilnosti

• Žilavost: Dobra žilavost po popuščanju, k čemur pripomore velikost zrn za rafiniranje volframa (W).
• Splošne lastnosti: Izkazuje dobre celovite mehanske lastnosti.
• Kaljivost: Relativno nizka vsebnost ogljika pomeni, da kaljivost ni izjemno visoka, vendar se lahko površinska trdota poveča z naogljičenjem.
• Temper krhkost: Rahlo tveganje v 300−350∘C območje kaljenja. Kaljenje okoli 250∘C (54-56 HRC) oz 450∘C (50-52 HRC) ponuja dobro ravnotežje trdote in žilavosti.
• Premisleki: Občutljiv je na razogljičenje med segrevanjem. Deformacija kaljenja zahteva skrben nadzor. Odpornost proti obrabi in udarna žilavost sta nižji kot pri nekaterih specializiranih Mo-Ni jeklih.

6. Pogoste aplikacije

5CrW2Si je primeren za orodja in matrice, ki se soočajo z udarci in obrabo:

• Ročna in pnevmatska dleta, zračna udarna orodja, orodja za zakovice
• Matrice za hladno izsekavanje, strižna rezila (hladno rezanje), rezalne/obrezovalne matrice
• Močne udarce za hladno glavo
• Prebijalci za srednje obremenjene jeklene plošče
• Natančnost umre
• Orodja za obdelavo lesa
• Rezila za navojne matrice
• Uporaba pri vročem delu: orodja za prebijanje/prebijanje, strižne matrice, matrice za vroče kovanje, kalupi za tlačno litje (taljive zlitine)
• Velike/srednje močne okrogle škarje in dolga strižna rezila

7. Primerjava s podobnimi ocenami

• proti 4CrW2Si: Podobna izvedba. 5CrW2Si na splošno nudi nekoliko boljšo kaljivost in visokotemperaturno trdnost.
• proti 6CrW2Si: 5CrW2Si ima boljšo žilavost, vendar nekoliko nižjo temperaturno odpornost in odpornost proti obrabi. 6CrW2Si se pogosto izbere, ko sta obraba/zrušitev primarna načina okvare.

8. Enakovredni razredi jekla

Za mednarodno referenco:

• ISO: 50WCrV8
• EN: 50WCrV8
• JIS (Japonska): SKS4
• GOST (Rusija): 5ХВ2С (5XB2C)
• ASTM/UNS (ZDA): T41901
• DIN (Nemčija): 45WCrV7