orodno jeklo p20 | 1.2311

3. P20 Toplotna obdelava orodnega jekla

Doseganje optimalne zmogljivosti in dolge življenjske dobe vaših komponent iz orodnega jekla P20 je odvisno od natančne toplotne obdelave.

3.1 Razumevanje stanja orodnega jekla P20 ob dobavi

Orodno jeklo P20 se običajno dobavlja v predhodno utrjenem stanju. To pomeni, da je bilo v mlinu že podvrženo posebni toplotni obdelavi, kar ima za posledico trdoto, ki je običajno med 28 in 40 HRC (trdota Rockwell C), včasih pa doseže tudi do 60 HRC. To predhodno utrjeno stanje ponuja odlično obdelovalnost. Za številne aplikacije, kot je tlačno litje zlitin z nizkim tališčem, lahko v to predhodno utrjeno jeklo P20 neposredno obdelate votline in kalup uporabite brez nadaljnje visokotemperaturne toplotne obdelave. Ta pristop ponuja pomembne prednosti, saj zmanjšuje deformacije in dimenzijske spremembe.

3.1.1 Predgrevanje

Predgrevanje je ključni pripravljalni korak za skoraj vsa orodna jekla, vključno s P20.

• CiljZa zmanjšanje toplotnega šoka, ko je jeklo izpostavljeno višjim temperaturam kaljenja, s čimer se zmanjša tveganje za deformacijo ali razpoke. Prav tako pomaga ublažiti napetosti, ki nastanejo med obdelavo.
• PostopekKomponento P20 počasi in enakomerno segrevajte na približno 650 °C (1200 °F). Prepričajte se, da celoten prečni prerez doseže to temperaturo. Ko je dosežena enakomernost, je tipičen čas zadrževanja pri tej temperaturi 10–15 minut.

3.1.2 Avstenitizacija (kaljenje)

To je faza visoke temperature, kjer se mikrostruktura jekla preoblikuje.

• CiljSegrevanje jekla P20 na temperaturo, kjer se njegova struktura pretvori v avstenit in karbidi se raztopijo, kar je bistveno za doseganje polne trdote kaljenje.
• PostopekZa orodno jeklo P20 je temperatura kaljenja običajno med 830 °C (1525 °F) in 845 °C (1550 °F). Čas namakanja pri tej temperaturi je ključnega pomena: za komponente debeline do 25 mm (1 palec) namakajte 45–60 minut. Za debelejše dele vzdržujte namakanje dodatnih 45–60 minut za vsak palec debeline.

3.1.3 Kaljenje

Za doseganje želene trdote je potrebno hitro hlajenje.

• CiljZa dovolj hitro ohlajanje avstenitiziranega jekla P20, da se avstenit pretvori v martenzit, zelo trdo mikrostrukturo.
• PostopekP20 je jeklo s srednjo kaljivostjo in se običajno kali v olju. Olje zagotavlja počasnejšo in manj intenzivno hitrost ohlajanja kot voda, kar zmanjšuje toplotni šok in notranje napetosti. Po kaljenju je treba jeklo ohladiti na 66–93 °C (150–200 °F), preden se nadaljuje s popuščanjem.

3.1.4 Kaljenje

Popuščanje se izvede takoj po kaljenju, da se izboljšajo lastnosti jekla.

• CiljZa lajšanje notranjih napetosti, ki nastanejo med kaljenjem, znatno povečanje žilavosti, zmanjšanje krhkosti in transformacijo morebitnega ostanka avstenita.
• PostopekKaljeno komponento P20 počasi in enakomerno segrevajte na izbrano temperaturo popuščanja. Za P20 se ta običajno giblje od 200 °C do 650 °C (390 °F do 1200 °F), pri čemer je običajna praksa med 400 in 550 °C (750 in 1020 °F), odvisno od zahtevane končne trdote. Popuščanje se izvaja pri temperaturi približno 2 uri na palec (40 cm) prečnega prereza. Za P20 je zelo priporočljivo več ciklov popuščanja (npr. dva cikla po 2 uri), da se zagotovi optimalno lajšanje napetosti in mikrostrukturna stabilnost.

3.2 Specializirani postopki toplotne obdelave za jeklo P20

Poleg standardnega cikla kaljenja in popuščanja so za orodno jeklo P20 lahko koristne tudi druge obdelave.

3.2.1 Zmanjševanje napetosti P20 pred kaljenjem

Če je bila na komponenti P20 opravljena obsežna strojna obdelava, je pred končnim kaljenjem priporočljivo razbremeniti napetost.

• NamenZa zmanjšanje tveganja deformacij in razpok med nadaljnjimi fazami avstenitizacije in kaljenja.
• PostopekJeklo počasi segrejte na 705–730 °C (1300–1350 °F). Pri tej temperaturi držite najmanj 2 uri oziroma 30 minut na palec največjega prečnega prereza. Nato ga počasi ohladite na mirnem zraku.

3.2.2 Cementiranje P20 za večjo površinsko trdoto

Za aplikacije, ki zahtevajo vrhunsko odpornost površine proti obrabi, kot je na primer pri brizganju plastike, se orodno jeklo P20 pogosto cementira.

• NamenZa vnos ogljika v površinsko plast jekla, kar znatno poveča njegovo površinsko trdoto.
• IzidCementirana površina P20 lahko v kaljenem stanju doseže trdoto do 65 HRC. Pomembno je omeniti, da lahko temperature cementiranja, ki presegajo 870 °C (1600 °F), negativno vplivajo na poliranje P20. Cementirana površina se bo med popuščanjem tudi lažje zmehčala v primerjavi z jedrnim materialom.

3.3 Obvladovanje dimenzijskih sprememb pri toplotni obdelavi P20

P20, ki je jeklo, ki se kali v olju, med toplotno obdelavo običajno kaže manjše dimenzijske spremembe v primerjavi z jekli, ki se kalijo v vodi. Pričakuje se lahko pričakovana rast dimenzije približno +0,0015 palca na palec. Izvajanje ustreznega sproščanja napetosti pred kaljenjem in upoštevanje pravilnih postopkov popuščanja sta ključnega pomena za nadzor in zmanjšanje deformacij.