9CrWMn Çelik Teknik Genel Bakış

1. Genel Bakış ve Temel Özellikler

9CrWMn Çelik Teknik Genel Bakış: 9CrWMn, çeşitli takım ve kalıpların üretiminde yaygın olarak kullanılan güvenilir düşük alaşımlı soğuk iş takım çeliğidir. Başlıca avantajı, söndürme işlemi sırasında minimum boyutsal değişime sahip olmasıdır; sıklıkla 'mikro deformasyon' çeliği olarak anılır. Bu olağanüstü kararlılık, ısıl işlemden sonra sıkı toleransların kesinlikle kritik olduğu karmaşık, yüksek hassasiyetli bileşenlerin işlenmesi için onu mükemmel bir seçim haline getirir.

Bu sınıf, temel özelliklerin güçlü bir dengesini sunar:

• İyi Sertleşebilirlik: Uygun şekilde söndürüldüğünde, daha kalın bölümlerde bile tutarlı sertliğe ulaşır.
• Yüksek Aşınma Direnci: Aşınmaya karşı mükemmel dayanıklılık sağlar, takım ömrünü uzatır.
• Güvenilir Dayanıklılık: Doğru ısıl işleme tabi tutulduğunda kırılmaya karşı yeterli direnç sağlar.

Özel alaşım elementleri performansı açısından kritik öneme sahiptir:

• Krom (Cr): Sertleşebilirliği arttırır ve aşınma direncini önemli ölçüde artırır.
• Volfram (W): Aşınma direncine daha fazla katkıda bulunur, tane yapısının incelmesine yardımcı olur (tokluğu artırır) ve ısıl işlem sırasında aşırı ısınmaya karşı hassasiyeti azaltır.
• Manganez (Mn): Ayrıca çeliğin sertleşebilirliğini artırmada da önemli rol oynar.

2. 9CrWMn Çelik Kimyasal Bileşimi

GB/T 1299'a göre 9CrWMn'nin standart kimyasal bileşimi şöyledir:

• Karbon (C): 0.85 – 0.95%
• Silisyum (Si): ≤ 0,40%
• Manganez (Mn): 0.90 – 1.20%
• Krom (Cr): 0.50 – 0.80%
• Volfram (W): 0.50 – 0.80%
• Fosfor (P): ≤ 0,030%
• Kükürt (S): ≤ 0,030%

Not: AISI O1, DIN 1.2510 ve JIS SKS3 gibi uluslararası eşdeğerler mevcuttur, ancak bileşim aralıklarında ufak farklılıklar olabilir. Kesin uyumluluk gerekiyorsa her zaman belirli standarda başvurun.

3. Eşdeğer Notlar

9CrWMn, küresel olarak tanınan köklü bir sınıftır. Yaygın eşdeğerleri şunlardır:

• ABD (AISI/ASTM): O1 (UNS T31501)
• Almanya (DIN): 1.2510 (100MnCrW4 olarak da bilinir)
• Japonya (JIS): SKS3
• Rusya (GOST): 9ХВГ (veya 9XC)
• ISO: 95 Milyon WCr1
• İngiltere (BS): BO1
• İsveç (SS / ASSAB / Uddeholm): 2140 / DF-3 / Arne
• Fransa (NF): 90MnWCrV5

Bu geniş eşdeğer yelpazesi, bu terimin dünya çapındaki endüstrilerde yerleşik kullanımını vurgulamaktadır.

4. 9CrWMn Çelik Özellikleri

4.1 Sertleştirilebilirlik

9CrWMn, özellikle 40-50 mm kalınlığa kadar olan kesitler için yağ söndürme yoluyla kesiti boyunca etkili bir şekilde sertleşmesini sağlayan iyi sertleştirilebilirliğe sahiptir. Bu, Manganez, Krom ve Tungsten'in birleşik etkisiyle elde edilir.

4.2 Aşınma Direnci

Sertleştirmeden sonra yüksek aşınma direnci ve uygun düşük sıcaklıkta temperleme bekleyin. Yüksek karbon içeriği, martensitik matris içinde sert krom ve tungsten karbürlerinin oluşumuyla birlikte, aşındırıcı aşınmaya karşı mükemmel dayanıklılık sağlar.

4.3 Dayanıklılık

Isı doğru şekilde işlendiğinde (tipik olarak yaklaşık 800°C'de söndürülür ve ardından düşük sıcaklıkta tavlama yapılır) 9CrWMn soğuk iş uygulamaları için güvenilir bir tokluk dengesi sergiler. Ancak, 300°C civarında tavlama yaparken dikkatli olun, çünkü bu sıcaklık aralığı darbe tokluğunun azalmasına yol açabilir.

4.4 İşlenebilirlik

Bu sertlik seviyesindeki bir takım çeliği için işlenebilirlik yeterli kabul edilir. En iyi sonuçları ve işleme kolaylığını elde etmek için işlemeden önce uygun bir küreselleştirme tavlaması yapmak esastır.

4.5 Boyutsal Kararlılık (Isıl İşlem)

Düşük deformasyon özellikleriyle ('mikro deformasyon') bilinse de, söndürme sırasında bazı boyutsal değişimler hala mümkündür. Parça geometrisi, ısıtma düzgünlüğü ve söndürme tekniği gibi faktörler nihai sonucu etkiler. Doğru ön ısıtma, daha küçük kesitler için sıcak yağ söndürme (yaklaşık 100°C) kullanma veya martemperleme/izotermal söndürme yöntemlerini kullanma gibi uygun prosedürlerin kullanılması, bozulmayı etkili bir şekilde en aza indirebilir.

4.6 Karbür Yapısı

Birçok takım çeliği gibi, 9CrWMn de özellikle doğru şekilde işlenmezse potansiyel olarak karbür ağları oluşturabilir ve bu da tokluğu olumsuz etkileyebilir. Karbür yapısını iyileştirmek ve zararlı ağları önlemek için tavlamadan önce normalleştirme dahil olmak üzere dikkatli dövme uygulamaları ve uygun ısıl işlem döngüleri önerilir.

4.7 Sıcaklık Direnci

Yüksek sıcaklıklarda yumuşamaya karşı direnç (temper direnci) orta düzeydedir. Daha yüksek sıcaklıklarda (örneğin 400-500°C'nin üzerinde) temperlenirse sertlik önemli ölçüde azalacaktır. Bu nedenle, düşük sıcaklıkta temperleme (tipik olarak 160-200°C) maksimum sertliği ve aşınma direncini korumak için standart uygulamadır.

4.8 Ana Sıcaklıklar (Yaklaşık)

Başarılı bir ısıl işlem için kritik dönüşüm sıcaklıklarının anlaşılması hayati önem taşır:

• Ac1 (Austenitizasyonun Başlangıcı): ~750°C
• Accm (Tam Austenitleme): ~900°C
• Ar1 (Soğumada Ferrit/Perlit oluşumunun başlangıcı): ~700°C
• Bayan (Martensit Başlangıcı): ~205°C

5. 9CrWMn Çelik Isıl İşlem

5.1 Tavlama (İşlenebilirlik için)

Optimum işlenebilirliğe ulaşmak için:

1. 770-790°C’ye kadar eşit şekilde ısıtın.
2. Yeterli süre boyunca sıcaklıkta tutun.
3. Fırının içini yavaşça (saatlik ≤ 30°C) 550°C'ye kadar soğutun.
4. 550°C'den itibaren hava soğutması. Beklenen Sertlik: ≤ 217 HBW. Not: 960-980°C'de normalleştirme önce Karbürleri rafine etmek için tavlama şiddetle tavsiye edilir.

5.2 Sertleştirme (Söndürme)

1. İyice ısıtın.
2. Östenitleme sıcaklığına kadar ısıtın: 800-830°C (daha büyük veya daha karmaşık bölümler için aralığın alt ucunu kullanın).
3. Homojen bir sıcaklık elde etmek için yeterli süre bekleyin.
4. Yağda hızla söndürün. ≤ 30-50 mm kesitler için, ~100°C'ye kadar ısıtılmış yağda söndürme, bozulma ve çatlama riskini en aza indirmeye yardımcı olabilir. Beklenen Sertlik (söndürülmüş halde): ≥ 62 HRC, sıklıkla 64-66 HRC'ye ulaşır.

5.3 Temperleme

İç gerilimleri gidermek ve istenilen son özellikleri elde etmek için söndürmeden hemen sonra temperleyin:

1. Seçilen temperleme sıcaklığına (genellikle 160-300°C) eşit şekilde ısıtın.
2. Her inç (25 mm) kalınlık için 1-2 saat tutun (minimum 2 saat).
3. Hava serin. Tipik Tavlama Aralıkları ve Elde Edilen Sertlik:
   
   • 160-180°C: ~61-64 HRC (maksimum sertlik ve aşınma direnci için)
   • 200-230°C: ~60-62 HRC
   • 250-275°C: ~56-60 HRC Dikkat: Tokluğun azalabileceği (temper gevrekliği) 275-325°C aralığında temperlemeden kaçınılmalıdır.

5.4 İleri Isıl İşlemler

Bozulmayı daha da en aza indirme veya tokluğu en üst düzeye çıkarma gibi belirli gereksinimler için, izotermal söndürme (martemperleme) veya özel karbür ultra-rafinasyon işlemleri gibi işlemler düşünülebilir. Bunlar daha karmaşık ısıtma ve soğutma döngülerini içerir.

6. 9CrWMn Çelik Uygulamaları

9CrWMn'nin dengeli özellikleri, onu çok çeşitli soğuk iş takımları ve bileşenleri için son derece çok yönlü bir çelik haline getirir:

• Ölüyor: Kesme kalıpları, delme kalıpları (özellikle ≤6mm sac metaller için), damgalama kalıpları, şekillendirme takımları, bükme kalıpları, derin çekme kalıpları, delme zımbaları, ince kesme takımları, soğuk başlık kalıpları, diş açma kalıpları ve iyi aşınma direnci ve boyutsal kararlılık gerektiren çeşitli kalıp ekleri.
• Aletler: Hassas ölçüm aletleri, ölçüm blokları, raybalar, kılavuzlar, diş açma kalıpları, yüksek kenar tutuşu gerektiren daha küçük kesme takımları, matkap burçları ve daha ince malzemeler için kesme bıçakları.
• Bileşenler: Sertleştirilmiş kılavuz sütunlar ve burçlar (hedef 58-62 HRC), ejektör pimleri, şablonlar, küçük plastik kalıplar için bileşenler ve mücevher kabartma kalıpları.