9SiCr jeklo Tehnični pregled

Tehnični pregled jekla 9SiCr: Je nizkolegirano orodno jeklo, njegove ključne značilnosti pa izhajajo iz silicija (Si) in kroma (Cr), ki sta glavna legirna elementa. Tipična kemična sestava glede na masni odstotek (wt%) na splošno spada znotraj teh razponov, čeprav boste med različnimi standardi opazili majhne razlike.

1. Kemična sestava orodnega jekla 9SiCr

• Ogljik (C):85% do 0,95%.
• Silicij (Si): Običajno 1.20% do 1.60%, čeprav nekateri standardi, kot je nemški DIN 90CrSi5, določajo 1.05% do 1.25%.
• Mangan (Mn): Običajno 0,30% do 0,60%. Tudi nemški standard lahko kaže nekoliko višji razpon (0,60% do 0,80%).
• Krom (Cr): Na splošno od 0,95% do 1,25%, z nemškim standardom od 1,05% do 1,30%.
• Fosfor (P) in žveplo (S): To so nečistoče, ki so običajno nizke, z najvišjimi mejami, ki so pogosto določene na ≤0,030% za oboje.

Dobro je poznati enakovrednosti v različnih mednarodnih standardih: 9SiCr se ujema z AISI L3 (ZDA), DIN 90CrSi5 / 1.2067 (Nemčija), BS BL3 (Združeno kraljestvo), GOST 9ХС (Rusija) in UNE 100Cr6 (Španija). V kitajskem sistemu (ISC) je to T30100.

2. Fizikalne lastnosti jekla 9SiCr

Glede fizikalne lastnosti:

2.1 Gostota: Približno 7,80 g/cm³.

2.2 Kritične temperature: Ti so bistveni za načrtovanje toplotne obdelave:

• Ac1 (začetek tvorbe avstenita pri segrevanju): ~770°C
• Accm (cementit se popolnoma raztopi): ~870°C
• Ar1 (začetek nastajanja perlita pri ohlajanju): ~730°C
• Ms (martenzitni začetek): ~160°C
• Mf (martenzitni zaključek): ~ -30°C

2.3 Magnetne lastnosti: Prisilna sila je približno 795,8 A/m, nasičena magnetna indukcija pa 1,78 do 1,82 T.

2.4 Koeficient linearne ekspanzije: Čeprav specifične vrednosti niso bile navedene v priloženem izvornem materialu, je to kritičen dejavnik za natančne dele, zlasti glede na temperaturne spremembe med toplotno obdelavo in uporabo.

3. Toplotna obdelava

Toplotna obdelava je ključnega pomena za pridobitev pravih mehanskih lastnosti iz 9SiCr. Standardni postopek vključuje kaljenje (kaljenje) in popuščanje.

3.1 Možnosti predtoplotne obdelave

• Žarjenje po kovanju: Segrejte na 790-810 °C, držite 1-2 uri, pustite, da se peč ohladi pod 550 °C in nato ohladite na zraku. Rezultat tega je trdota 197-241 HBW. Izotermično žarjenje (podobno segrevanje, vzdrževanje pri 700-720 °C) doseže enako območje trdote in tipično daje sferoidno perlitno strukturo.
• Visokotemperaturno kaljenje: Segrevajte na 600-700 °C 2-4 ure, nato ohladite v peči ali na zraku. Uporablja se za lajšanje stresa zaradi hladnega dela.
• Normalizacija: Segrejte na 900-920 °C, nato ohladite na zraku. Očisti zrna v pregretem jeklu in odstrani mrežaste karbide, kar ima za posledico trdoto 321-415 HBW.
• Kaljenje in kaljenje (alternativna predobdelava): Segrejte na 880-900 °C, ohladite v olju, nato popustite pri 680-700 °C (2-4 ure) za trdoto 197-241 HBW. Kovane dele je včasih mogoče neposredno kaliti s toploto kovanja, ki ji sledi popuščanje pri visoki temperaturi.

3.2 Utrjevanje (Kaljenje)

Priporočena temperatura je 860-880°C.

• Kaljenje v olju: Ohladite v olju (možne so različne temperature), nato ohladite na zraku. Trdota: 62-65 HRC.
• Gašenje v solni/alkalni kopeli: Uporabite staljeno kopel (150-200 °C) za določene čase, nato ohladite na zraku. Trdota: 59-63 HRC. Te metode pomagajo zmanjšati deformacijo kompleksnih delov. Struktura po kaljenju je večinoma letev martenzita, finih karbidov in nekaj zadržanega avstenita.

3.3 Zdravljenje s prehladom

Za visoko natančna, dimenzijsko stabilna orodja lahko hladna obdelava (-70 °C) kmalu po kaljenju rahlo poveča trdoto (0-1 HRC). Najbolje narediti v eni uri po gašenju.

3.4 Kaljenje

Ta korak razbremeni stres in natančno prilagodi trdoto in žilavost. Tipični rezultati:

• 140-160°C Temperatura: 62-65 HRC
• 160-180°C Temperatura: 61-63 HRC
• 180-200°C Temperatura: 60-62 HRC
• 200-220°C Temperatura: 58-62 HRC

Višje temperature popuščanja dodatno zmanjšajo trdoto. Dvojno popuščanje (npr. 180 °C in nato višja temperatura, kot je 240 °C) lahko bistveno izboljša žilavost in življenjsko dobo orodja.

4. Mehanske lastnosti jekla 9SiCr

The mehanske lastnosti 9SiCr močno odvisna od toplotne obdelave. Po kaljenju in popuščanju pri nizkih temperaturah nudi visoko trdoto (lahko ostane okoli 60 HRC tudi po 300-400 °C popuščanju), dobro kaljivost in dobro odpornost proti obrabi. Upogibna trdnost po kaljenju pri 850 °C je približno 2250 MPa. Vendar pa za nekatera zelo zahtevna dela njegova tlačna trdnost in odpornost proti obrabi morda ne bosta zadostovali.

5. Uporaba orodnega jekla 9SiCr

Kar zadeva aplikacije, je 9SiCr vsestranska izbira za matrice za hladno delo in orodja, ki potrebujejo visoko odpornost proti obrabi z minimalno deformacijo med toplotno obdelavo. Pogoste uporabe vključujejo:

• Nizkohitrostna rezalna orodja (kjer je ključna odpornost proti obrabi).
• Kompleksne matrice za hladno delo: ročna povrtala, strižna rezila, matrice za navoje, valji za hladno valjanje/ravnanje, matrice za valjanje navojev, matrice za globoko vleko, matrice za vtiskovanje, matrice za hladno valjanje.
• Natančna merilna orodja in merila.
• Matrice za majhno/srednje žigosanje, hladno izsekavanje in izrezovanje.
• Plastični deli kalupov (kadar ogljikova jekla ne zadostujejo).
• Matrice za hladno iztiskanje in stiskanje.
• Matrice za odmikače, luknjači, rezalne matrice.
• Vlečne matrice, oblikovalne matrice, ekstruzijske matrice, zvitki.
• Izmetalni zatiči.
• Veliki, zapleteni, visoko precizni plastični kalupi.
• Rezila za striženje (npr. velika rezila, ki dosegajo 57-60 HRC z nadzorovano deformacijo z izotermnim kaljenjem/popuščanjem).

6. Primerjave in premisleki jekla 9SiCr

V primerjavi z osnovnimi ogljikovimi orodnimi jekli zagotavlja 9SiCr boljšo kaljivost, žilavost in odpornost proti obrabi. Njegove slabosti vključujejo občutljivost na razogljičenje med segrevanjem in relativno visoko žarjeno trdoto.

• Razred, kot je Cr8MoWV3Si (z več oblikovalci ogljika in karbida), bi lahko prišel v poštev, če potrebujete še večjo odpornost proti obrabi in žilavost.
• Za velike matrice, kjer je boljša enostavnejša toplotna obdelava, bi lahko bila alternativa jeklo, ki se utrjuje na zraku, kot je 7CrSiMnMoV.
• Površinske obdelave (kot je nitriranje v kombinaciji s kaljenjem) lahko podaljšajo življenjsko dobo matric iz 9SiCr v aplikacijah, kot je hladna obdelava.
• Termomehanska obdelava lahko izboljša trdnost in plastičnost, če je kritična visoka upogibna trdnost.

Navsezadnje je odločitev, ali je 9SiCr prava izbira, v celoti odvisna od posebnih zahtev aplikacije – vrsta operacije, material, ki se obdeluje, pričakovana življenjska doba orodja in kompleksnost delov so pomembni dejavniki. O vaših specifičnih potrebah se lahko dodatno pogovorimo, da zagotovimo, da uporabljate najboljši razred jekla in toplotno obdelavo za vašo situacijo.