Orodno jeklo L6 | 1.2714 | SKT4

3. Toplotna obdelava orodnega jekla L6

Učinkovita toplotna obdelava je ključnega pomena za maksimalno zmogljivost in življenjsko dobo komponent iz orodnega jekla L6. Kot vsestransko krom-nikljevo, nizkolegirano orodno jeklo L6 ob pravilni obdelavi ponuja edinstveno ravnovesje med žilavostjo in odpornostjo proti obrabi. 

3.1 Ključne faze toplotne obdelave orodnega jekla L6

3.1.1 Žarjenje

Po vseh vročih postopkih obdelave, kot je kovanje, je treba orodno jeklo L6 ustrezno žariti. Ta korak je ključnega pomena za pripravo materiala za nadaljnjo obdelavo in kaljenje.

• Postopek: Jeklo L6 je treba mehko žariti ali sferoidizirati. Normalizacija ni priporočljiva. Ta obdelava izboljša mikrostrukturo jekla, izboljša njegovo obdelovalnost in zagotavlja enakomeren odziv med fazo kaljenja.
• Odgovornost dobavitelja: Običajno ta postopek žarjenja izvaja jeklarna, kar zagotavlja, da je orodno jeklo L6 dobavljeno v optimalnem stanju za nadaljnjo obdelavo.

3.1.2 Sproščanje stresa

Za zmanjšanje deformacij med nadaljnjim postopkom kaljenja in za izboljšanje splošne stabilnosti delov iz orodnega jekla L6 je zelo priporočljiva praksa odpravljanja napetosti.

• Po grobi obdelavi: To je še posebej koristno za komponente L6 s kompleksnimi geometrijami, globokimi votlinami ali po znatni odstranitvi materiala med grobo obdelavo. Priporočeno temperaturno območje za to lajšanje napetosti je od 650 °C do 730 °C (od 1200 °F do 1350 °F).
• Po sekundarnih operacijah: Po postopkih, kot so brušenje, varjenje ali elektroerozija (EDM), je zelo priporočljivo tudi popuščanje za lajšanje napetosti. Za to izberite temperaturo popuščanja, ki je približno od 14 °C do 28 °C (od 25 °F do 50 °F) nižja od temperature, uporabljene v zadnjem ciklu popuščanja dela.

3.1.3 Predgrevanje pred kaljenjem

Skrbno in nadzorovano predgrevanje je bistvenega pomena za preprečevanje toplotnega šoka in zmanjšanje tveganja razpok, ko se orodno jeklo L6 segreje na temperaturo kaljenja.

• Splošne smernice: Običajno se priporoča temperatura predgrevanja približno 650 °C (1200 °F).
• Za večje ali zapletene odseke: Priporočljivo je, da jeklo L6 počasi in enakomerno segrevate v kritičnem temperaturnem območju, ki je približno od 650 °C do 760 °C (od 1200 °F do 1400 °F). To zagotavlja enakomernost temperature po celotni komponenti in zmanjšuje notranje napetosti pred avstenitizacijo.

3.1.4 Kaljenje: avstenitizacija in kaljenje

Postopek kaljenja daje orodnemu jeklu L6 potrebno trdnost in odpornost proti obrabi. Sestavljen je iz dveh glavnih faz: avstenitizacije (segrevanja na temperaturo kaljenja) in kaljenja (hitrega hlajenja).

a. Avstenitizacija:

• Standardna temperatura: Tipična temperatura avstenitizacije za orodno jeklo L6 je okoli 830 °C (1525 °F).
• Temperaturno območje: Temperature avstenitizacije se lahko zvišajo do približno 955 °C (1750 °F), običajno brez hudega grobljenja avstenitnih zrn, kar bi sicer lahko ogrozilo žilavost jekla.

b. Kaljenje:

• Primarni medij: Kaljenje v olju je standardna in prednostna metoda za orodno jeklo L6 zaradi njegove sposobnosti doseganja dobre trdote ob hkratnem zmanjšanju deformacij.
• Alternativni mediji: Za dele L6 s preprostimi zasnovami ali zelo težkimi prerezi se lahko razmisli o kaljenju z vodo ali slanico. Predvsem vrste L6, ki vsebujejo molibden, kažejo tako visoko kaljivost, da jih je včasih mogoče učinkovito kaliti na zraku.
• Cilj: Namen kaljenja je hitro ohladiti jeklo z avstenitizacijske temperature. To hitro ohlajanje olajša pretvorbo avstenitne faze v martenzit, ki je trda mikrostruktura, zaželena v orodnih jeklih. Pravilna izbira kalilnega medija in zagotavljanje ustreznega mešanja sta ključna dejavnika za doseganje enakomernega in uspešnega kaljenja. Mešanje pomaga ohranjati enakomerno hitrost ohlajanja po površini dela in preprečuje nastanek izolacijskih parnih žepov, kar vodi do bolj enakomerne trdote.

3.1.5 Kaljenje

Popuščanje je nepogrešljiv korak po kaljenju orodnega jekla L6. Ta postopek toplotne obdelave vključuje ponovno segrevanje kaljenega jekla na vmesno temperaturo, da se sprostijo notranje napetosti, zmanjša krhkost in doseže končno želeno ravnovesje med trdoto in žilavostjo.

a. Nastavitev trdote:

Končna trdota orodnega jekla L6 je obratno sorazmerna s temperaturo popuščanja; z naraščanjem temperature popuščanja se trdota zmanjšuje, žilavost pa se na splošno izboljšuje. Jekla L6, ki vsebujejo molibden, kažejo boljšo odpornost proti mehčanju pri višjih temperaturah popuščanja.

b. Trdota, specifična za uporabo:

• Za aplikacije, kot so žage za obdelavo lesa, se pogosto uporablja popuščena trdota od 45 do 50 HRC.
• Druge uporabe, kot so nekatere matrice in prebijala, lahko zahtevajo višje stopnje trdote od 58 do 62 HRC, kar se doseže z uporabo nižjih temperatur popuščanja.

c. Izboljšanje duktilnosti:

Natezna duktilnost orodnega jekla L6 se ponavadi izboljša pri temperaturah popuščanja nad 315 °C (600 °F).

d. Dimenzijski vidiki:

Pomembno je vedeti, da med popuščanjem pride do dimenzijskih sprememb (tako krčenja kot raztezanja). Te so posledica mikrostrukturnih transformacij in sproščanja notranjih napetosti. Za aplikacije, ki zahtevajo visoko dimenzijsko stabilnost, so običajni večkratni cikli popuščanja. Ti dodatni cikli lahko pomagajo zagotoviti popolno transformacijo morebitnega ostalega avstenita in dodatno sprostijo notranje napetosti, kar prispeva k boljši dimenzijski stabilnosti skozi čas.

3.2 Povzetek ključnih temperatur toplotne obdelave za orodno jeklo L6

3.3 Lastnosti, dosežene s toplotno obdelavo orodnega jekla L6

Pravilno toplotno obdelano orodno jeklo L6 ima več zaželenih lastnosti:

• Dobra žilavost in obdelovalnost: L6 je znan po svoji odlični žilavosti, zaradi česar je odporen na udarce, poleg tega pa se v žarjenem stanju dobro obdeluje.
• Ustrezna odpornost proti obrabi: Zaradi vsebnosti ogljika zagotavlja L6 dobro odpornost proti obrabi, kar je še posebej primerno za aplikacije, ki ne vključujejo visokih temperatur.
• Nizko tveganje popačenja: Orodno jeklo L6 ima relativno majhno dovzetnost za deformacije in razpoke med procesom kaljenja, zlasti pri kaljenju v olju.
• Odpornost proti razogljičenju: Ne kaže izrazite nagnjenosti k razogljičenju med ciklom kaljenja.
• Temperaturna omejitev: Pomembno je omeniti, da ima orodno jeklo L6 relativno nizko vročo trdoto in odpornost proti mehčanju pri povišanih temperaturah, zaradi česar je na splošno neprimerno za uporabo pri visokih temperaturah.