9SiCr Çelik Teknik Genel Bakış

9SiCr Çelik Teknik Genel Bakış: Düşük alaşımlı bir takım çeliğidir ve temel özellikleri, ana alaşım elementleri olan silisyum (Si) ve kromdan (Cr) gelir. Tipik kimyasal bileşim, ağırlık yüzdesi (wt%) olarak genellikle bu aralıklara düşer, ancak farklı standartlar arasında ufak farklılıklar göreceksiniz.

1. 9SiCr Takım Çelik Kimyasal Bileşimi

• Karbon (C):85%'den 0,95%'ye.
• Silisyum (Si): Genellikle 1.20% ile 1.60% arasındadır, ancak Alman DIN 90CrSi5 gibi bazı standartlar 1.05% ile 1.25% arasında değerler belirtmektedir.
• Manganez (Mn): Tipik olarak 0.30% ila 0.60%. Yine Alman standardı biraz daha yüksek bir aralık gösterebilir (0.60% ila 0.80%).
• Krom (Cr): Genellikle 0.95% ile 1.25% arasındadır, Alman standardı ise 1.05% ile 1.30% arasındadır.
• Fosfor (P) ve Kükürt (S): Bunlar genellikle düşük seviyede tutulan ve her ikisi için de maksimum limitlerin ≤0.030% olarak belirlendiği safsızlıklardır.

Farklı uluslararası standartlardaki eşdeğerleri bilmek iyidir: 9SiCr, AISI L3 (ABD), DIN 90CrSi5 / 1.2067 (Almanya), BS BL3 (İngiltere), ГОСТ 9ХС (Rusya) ve UNE 100Cr6 (İspanya) ile eşleşir. Çin sisteminde (ISC) ise T30100'dür.

2. 9SiCr Çelik Fiziksel Özellikleri

İlişkin fiziksel özellikler:

2.1 Yoğunluk: Yaklaşık 7.80 gr/cm³.

2.2 Kritik Sıcaklıklar: Isıl işlemin planlanmasında şunlar hayati öneme sahiptir:

• Ac1 (ısıtıldığında ostenit oluşumunun başlangıcı): ~770°C
• Accm (sementit tamamen çözünür): ~870°C
• Ar1 (soğuma sırasında perlit oluşumunun başlangıcı): ~730°C
• Ms (martensit başlangıcı): ~160°C
• Mf (martensit kaplama): ~ -30°C

2.3 Manyetik Özellikler: Zorlayıcı kuvvet yaklaşık 795,8 A/m'dir ve doyma manyetik indüksiyonu 1,78 ila 1,82 T'dir.

2.4 Doğrusal Genleşme Katsayısı: Sağlanan kaynak materyalde belirli değerler bulunmamakla birlikte, özellikle ısıl işlem ve kullanım sırasındaki sıcaklık değişimleri göz önünde bulundurulduğunda hassas parçalar için bu kritik bir faktördür.

3. Isıl İşlem

Isıl işlem 9SiCr'den doğru mekanik özellikleri elde etmek için çok önemlidir. Standart işlem sertleştirme (söndürme) ve temperlemeyi içerir.

3.1 Ön Isıtma İşlem Seçenekleri

• Dövme sonrası tavlama: 790-810°C'ye ısıtın, 1-2 saat tutun, fırının 550°C'nin altına soğumasını bekleyin ve ardından havayla soğutun. Bu, 197-241 HBW sertliğiyle sonuçlanır. İzotermal tavlama (benzer ısıtma, 700-720°C'de tutun) aynı sertlik aralığına ulaşır ve tipik olarak küresel bir perlit yapısı verir.
• Yüksek sıcaklıkta temperleme: 2-4 saat boyunca 600-700°C'ye ısıtın, ardından fırın veya hava soğutması yapın. Soğuk işlemeden kaynaklanan stresi azaltmak için kullanılır.
• Normalleştirme: 900-920°C'ye ısıtın, sonra hava ile soğutun. Aşırı ısınmış çelikteki taneleri inceltir ve ağ karbürlerini giderir, bunun sonucunda 321-415 HBW sertliği elde edilir.
• Söndürme ve Temperleme (alternatif ön işlem): 880-900°C'ye ısıtın, yağda söndürün, sonra 197-241 HBW sertliği için 680-700°C'de (2-4 saat) temperleyin. Dövme parçalar bazen doğrudan dövme ısısından sonra yüksek sıcaklıkta temperleme ile söndürülebilir.

3.2 Sertleştirme (Söndürme)

Tavsiye edilen sıcaklık 860-880°C’dir.

• Yağ Söndürme: Yağda soğutun (çeşitli sıcaklıklar mümkün), sonra havada soğutun. Sertlik: 62-65 HRC.
• Tuz/Alkali Banyo Söndürme: Belirli süreler boyunca erimiş bir banyo (150-200°C) kullanın, ardından hava ile soğutun. Sertlik: 59-63 HRC. Bu yöntemler karmaşık parçalarda deformasyonu en aza indirmeye yardımcı olur. Söndürmeden sonraki yapı esas olarak lath martensit, ince karbürler ve bir miktar tutulan ostenittir.

3.3 Soğuk Tedavi

Yüksek hassasiyetli, boyutsal olarak kararlı aletler için, söndürmeden hemen sonra soğuk işlem (-70°C) sertliği hafifçe artırabilir (0-1 HRC). En iyi şekilde söndürmeden bir saat sonra yapılır.

3.4 Temperleme

Bu adım stresi azaltır ve sertlik ve dayanıklılığı ince ayarlar. Tipik sonuçlar:

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

Daha yüksek tavlama sıcaklıkları sertliği daha da azaltır. Çift tavlama (örneğin, 180°C ve ardından 240°C gibi daha yüksek bir sıcaklık) tokluğu ve takım ömrünü önemli ölçüde iyileştirebilir.

4. 9SiCr Çelik Mekanik Özellikleri

The mekanik özellikler 9SiCr'nin ısıl işleme bağlılığı büyük ölçüde. Söndürme ve düşük sıcaklıkta tavlamadan sonra, yüksek sertlik (300-400°C tavlamadan sonra bile 60 HRC civarında kalabilir), iyi sertleştirilebilirlik ve iyi aşınma direnci sunar. 850°C'de söndürmeden sonra eğilme mukavemeti yaklaşık 2250 MPa'dır. Ancak, bazı çok zorlu işler için, basınç dayanımı ve aşınma direnci yeterli olmayabilir.

5. 9SiCr Takım Çelik Uygulamaları

Uygulamalar açısından, 9SiCr, ısıl işlem sırasında minimum deformasyonla yüksek aşınma direncine ihtiyaç duyan soğuk iş kalıpları ve takımları için çok yönlü bir seçimdir. Yaygın kullanımlar şunları içerir:

• Düşük hızlı kesme takımları (aşınma direncinin önemli olduğu durumlarda).
• Karmaşık soğuk iş kalıpları: manuel raybalar, kesme bıçakları, diş açma kalıpları, soğuk haddeleme/düzeltme silindirleri, diş açma kalıpları, derin çekme kalıpları, damgalama kalıpları, soğuk başlık kalıpları.
• Hassas ölçüm aletleri ve ölçüm cihazları.
• Küçük/orta boy damgalama, soğuk delme ve kesme kalıpları.
• Plastik kalıp parçaları (karbon çelikleri yeterli olmadığında).
• Soğuk ekstrüzyon ve pres kalıpları.
• Kam kalıpları, delme kalıpları, kesme kalıpları.
• Çekme kalıpları, şekillendirme kalıpları, ekstrüzyon kalıpları, merdaneler.
• Ejektör pimleri.
• Büyük, karmaşık, yüksek hassasiyetli plastik kalıplar.
• Kesme bıçakları (örneğin, izotermal söndürme/tavlama yoluyla kontrollü deformasyonla 57-60 HRC'ye ulaşan büyük bıçaklar).

6. 9SiCr Çelik Karşılaştırmaları ve Değerlendirmeleri

Temel karbon takım çeliklerine kıyasla 9SiCr daha iyi sertleştirilebilirlik, tokluk ve aşınma direnci sağlar. Dezavantajları arasında ısıtma sırasında dekarbürizasyona karşı hassasiyet ve nispeten yüksek tavlanmış sertlik bulunur.

• Daha yüksek aşınma direnci ve tokluğa ihtiyacınız varsa, Cr8MoWV3Si (daha fazla karbon ve karbür oluşturucu içeren) gibi bir sınıf düşünülebilir.
• Daha basit ısıl işlemin tercih edildiği büyük kalıplar için 7CrSiMnMoV gibi hava ile sertleşen bir çelik alternatif olabilir.
• Yüzey işlemleri (söndürmeyle birlikte nitrürleme gibi) soğuk şekillendirme gibi uygulamalarda 9SiCr kalıplarının ömrünü uzatabilir.
• Yüksek eğilme dayanımının kritik olduğu durumlarda termomekanik işlem mukavemeti ve plastisiteyi artırabilir.

Sonuç olarak, 9SiCr'nin doğru seçim olup olmadığını belirlemek tamamen uygulamanın özel gereksinimlerine bağlıdır; işlem türü, işlenen malzeme, beklenen takım ömrü ve parça karmaşıklığı önemli faktörlerdir. Durumunuz için en iyi çelik sınıfını ve ısıl işlemi kullandığınızdan emin olmak için özel ihtiyaçlarınızı daha ayrıntılı olarak tartışabiliriz.