ocel pro práci za tepla

Oceli pro práci za tepla
ThyssenKrupp Ferrosta s.r.o
V Holešovičkách 1579 / 24
180 00 Praha 8 - Libeň
Tel.: 2 8 1 0 9 6 5 1 1, 2 8 1 0 9 6 5 3 2
Fax: 2 8 1 0 9 6 5 0 0
[email protected]
www.thyssenkrupp-ferrosta.cz
• tlakové lití
• protlačování
• kování
• sklářský průmysl • výroba trubek
hlavní oblasti použití
ThyssenKrupp
Nástrojové oceli - THYROTHERM
použití: tlakové lití
EFS – Extra Fein Struktur – takto označené oceli
THYROTHERM se vyznačují výrazně vyšší kvalitou
struktury, jedná se o zcela mimořádně přísnou
technologii výroby a to již při třídění šrotu,
samotnou kontrolu procesu tavby a tepelného
zpracování.
Výsledkem je vyšší čistota, rovnoměrnější rozložení
a přesnější obsah legur v chem. složení, zlepšení
technologických hodnot v délce i průřezu a stálost
struktury po tep. zpracovaní.
EFS SUPRA – tj. elektrostrusk. přetavená ocel
(ESU, ESR) se z dokonalenou technologii vlastního
přetavovacího procesu.
Vysoká hospodárnost a produktivita je základním
předpokladem ve výrobě. Krátká životnost nebo
dlouhé prostoje přinášejí vícenáklady, vyšší režii.
Pro nástroje beztřískového tvarování obrobků ze
železa a neželezných kovů a jejich slitiny – pro
tlakové lití, protlačování za tepla, zápustkové
kování, pro výrobu trubek, ale také skla je proto
doporučováno použití kvalitních ocelí pro práci za
tepla. Oceli EFS / SUPRA ze závodů Edelstahl
Witten-Krefeld mají ty nejlepší předpoklady zajistit
uživateli maximální spokojenost ve smyslu – nástroj
/ výrobce / spotřebitel .
Tlakové odlévání je určeno pro ekonomickou výrobu obrobků s velkou
přesností rozměrů a pravidelností ve velkých sériích. Moderní
automobilové komponenty kladou zvláště vysoké požadavky na přesnost
používaných dílů.
Převodové skříně se často vyrábějí z hliníkové tlakové slitiny.
Předpokladem pro jejich výrobu je nástroj,
který nejen že má optimální konstrukci, ale rovněž je vyroben z optimálního
materiálu.
Ten hraje klíčovou úlohu pro vysoký počet vstřiků drahých nástrojů.
Pečlivým výběrem a cílenou selekcí jednotlivých slitin je možno pomocí
speciálních ocelí dosáhnout velkého zvýšení bezpečnosti a životnosti ve
srovnání s použitím standardních druhů.
Tepelné rozdíly v procesu tlakového odlévání jsou velké a v závislosti na
druhu kovů (hliník, magnesium,zinek apod.) velmi variabilní. A to při velmi
krátkých sekvencích.
Pro slévače je proto odolnost materiálů používaných na výrobu nástrojů vůči
tepelným změnám na prvním místě. Ocel proto musí vykazovat velkou
houževnatost , tepelnou odolnost a zárověň vynikající tepelnou
vodivost.Tepelnou vodivost je možno zvýšit například přísadou molybdenu.
V katalogu požadavků výše jsou kromě toho uvedena odolnost proti
tepelnému opotřebení, tlaku a vhodnosti pro lepení.
Pro vysoce namáhané formy tlakového odlévání doporučují naši materiáloví
specialisté zásadně oceli elekro-struskově přetavené ze skupiny
THYROTERM SUPRA .
Tyto „vysokovýkonné“ oceli jsou určeny pro dlouhou životnost formy, ještě
větší spolehlivost a tím I vyšší ekonomičnost.
Druckgießteil
Wu2001_337.ppt
ThyssenKrupp
skupiny nástrojových ocelí
- kritérium teplota (T)
ocel pro práci za studena
ocel pro práci za tepla
T < ~ 200 °C
T < ~ 600 °C
tvrdost,odolnost vůči tlaku,
otěruvzdornost,
houževnatost
odolnost vůči popuštění,
odolnost vůči teplotě,
houževnatost
( korozivzdornost )
odolnost vůči tepl. rázům
rychlořezné oceli
T < ~ 600 °C
odolnost vůči popuštění,
odol. vůči teplotě, tvrdost,
otěruvzdornost
( houževnatost )
ocel na formy pro plasty
odol. vůči tlaku, houževnatost, obrobitelnost,
leštitelnost, dezénovatelnost
korozivzdornost
ThyssenKrupp
Wu2001_335.ppt
popuštěcí teplota
skupiny
rozdělení dle
popouštěcí tepl.
< 500°C
> 500°C
ocel pro práci za studena
ocel pro práci za studena
- nelegované
např. 1.1730
- stř. legované
např. 1.2550, 1.2842, 1.2767
- vysoce legované
např. 1.2363
- ledeburické Cr oceli
např. 1.2080, 1.2436, 1.2379
korozivzdorné oceli
např. 1.2083, 1.2361
k zušlechtění
např. 1.2162, 1.2764, 1.2341
- dle zvl. ujednání
např. 1.2379
ocel pro práci za tepla
- (ohne Sekundärhärtemaximum)
z.B. 1.2713, 1.2714
- (mit Sekundärhärtemaximum)
z.B. 1.2343, 1.2344, 1.2367
rychlořezné
např. 1.3343, 1.3243
zušlechtěné
např. 1.2738, 1.2316, 1.2711
nitridační
např. 1.8550, 1.8521, 1.8519
martensitické
např.. 1.2709
Wu2001_331.ppt
ThyssenKrupp
přehled nejpoužívanějších ocelí pro práci za tepla
Werkstoff
DIN- ozn.
chem. složení (Richtwerte in %)
C
Si
Cr
Mo
Ni
V
Co
Ti
THYROTHERM 2343
X38CrMoV5-1
0,38
1,00
5,30
1,30
-
0,40
-
-
THYROTHERM E38K
~ X35CrMoV5-1
0,35
0,30
5,00
1,30
-
0,40
-
-
THYROTHERM 2344
X40CrMoV5-1
0,40
1,00
5,30
1,40
-
1,00
-
-
THYROTHERM 2365
X32CrMoV3-3
0,32
0,30
3,00
2,80
-
0,50
-
-
THYROTHERM 2367
X38CrMoV5-3
0,37
0,30
5,00
3,00
-
0,60
-
-
THYROTHERM 2885
X32CrMoCoV3-3-3
0,32
0,30
3,00
2,80
-
0,50
3,00
-
THYROTHERM 2714
55NiCrMoV7
0,56
-
1,10
0,50
1,70
0,10
-
-
THYROTHERM 2799
X2NiCoMoTi12-8-8
0,02
-
-
8,00
12,00
-
8,00
0,50
THYROTHERM 2999
X45MoCrV5-3-1
0,45
0,30
3,00
5,00
-
1,00
-
ThyssenKrupp
tlakové lití
Ovlivňující faktory na životnost forem pro tlakové lití
vlastnosti oceli
výroba nástroje
ocel
konstrukce nástroje
chem. složení – rozsah obsahu
jednotlivých prvků
tvarové přechody, rozměrové
poměry, tvarové složitosti
výroba oceli
tavba,
rafinace, st. čistoty,
struktura
opracování
složitost povrchu,
tvarové přechody - tvary,
Erodování - broušení
stav oceli
tepel. zpracování,
opracování
pracovní nasazení,
udržba
provozní teplota
předohřev, chlazení
teplotní změny
počet prac. taktů, ostřiky
strojní zařízení
Wu2001_193.ppt
uzavírací tlaky, plnící tlaky,
rychlost tlakování
ThyssenKrupp
oceli pro práci za tepla
tlakové lití
hlavní požadavky na oceli pro formy na tlakové lití
odolnost vůči teplotním změnám- rázům
tepelná houževnatost
odolnost vůčí otěru při tepl. namáhání
THYROTHERM 2343 EFS / THYROTHERM 2343 EFS SUPRA
Univerzálně použitelná ocel pro práci za tepla. Vzhledem ke svému vysokému potenciálu houževnatosti se
obzvláštˇ s úspěchem používá u forem pro lití lehkých kovů větších rozměrů.
THYROTHERM 2344 EFS / THYROTHERM 2344 EFS SUPRA
Ocel s rovněž širokým spektrem použití. V porovnání s ocelí Thyrotherm 2343 má nižší houževnatosti, avšak
lepší tepelné odolnosti ji předurčují k používání na malé až střední formy na výrobu tlak. odlitků z lehkého kovu.
THYROTHERM 2365 EFS / THYROTHERM 2365 EFS SUPRA
Kvalitní tepelná vodivost při nižších teplotách poskytuje této oceli schopnost snášet i nadměrné chlazení vodou.
Protože navíc i tepelná odolnost dosahuje velmi vysokých hodnot, používá se Thyrotherm 2365 pro formy
s vysokou tepelnou zátěží jak je typické při zpracování měděných odlitků.
THYROTHERM 2367 EFS / THYROTHERM 2367 EFS SUPRA
Thyrotherm 2367 sjednocuje vlastnosti ocelí Thyrotherm 2343 a 2344, přičemž vykazuje lepší tepelnou odolnost.
Stále více proto nahrazuje tyto oceli při výrobě tlakových odlitků z lehkých kovů.
THYROTHERM 2885 EFS
Ve srovnání s ocelí Thyrotherm 2365 zvýšený obsah kobaltu zvyšuje použitelnost této oceli při zpracování
měděných slitin.
THYROTHERM E 38 K
Ve srovnání s jinými oceli pro výrobu tlakově odlévaných forem vykazuje Thyrotherm E 38 K nejvyšší potenciál
houževnatosti. Tato výhoda se projevuje zvláště při výrobě velkých tlakově odlévaných forem.
ThyssenKrupp
srovnání vlastností ocelí pro práci za tepla
(tlakové lití)
odolnost vůči
tepl. rázům
tepelná
vodivost
svařitelnost
++
+
+
+
+
+++
+
+
+
+
++
+
+
+
+
2365 EFS Supra
+
+
+
+
+++
+
2367 EFS Supra
+
++
++
++
++
+
++
o
+
++
+
+++
+
+
+
+
+++
+
THYROTHERM...
tvrdost
2343 EFS Supra
+
+
E 38 K
+
2344 EFS Supra
2799 Vacumelt
2885 EFS
otěruvzdornost houževnatost
o od +++ do
ThyssenKrupp
vliv popouštění na houževnatost
(tvrdost: 43 + 2 HRc, zk. místo ½ R)
60
THYROTHERM 2343 EFS Supra (H11 ESR)
popuštěno : 1x
40
THYROTHERM 2344 EFS Supra (H13 ESR)
popuštěno : 1x
50
30
40
30
20
četnost v %
20
10
10
0
0
popuštěno : 2x
60
popuštěno : 2x
40
50
30
40
příčné hodn.
30
20
délkové hodn.
20
10
10
0
0
<150
<200
<250
<300
<350
<400
<450
<150
<200
nárazová prace v ohybu / vrub. (J)
<250
<300
<350
<400
<450
ThyssenKrupp
Tepelné zpracování
Diagram-čas-teplota (oceli pro práci za tepla)
žíhaní na
snížení
pnutí
ohřev
Austenitizace
zakalení
popouštění
* teploty dle jednotlivých materiálových
listů
kalící teplota*
ohrubování
Teplota
konečné opr.
600-650°C
3. předehřívací st.
1 min/mm
~ 900°C
vzduch / olej
2. předehřívací st.
1/2 min/mm
~ 650°C
Warmbad*
pomalé
ochlazování
konečné
vyrovnávací
1. popouštění* 2. popouštění * popouštění *
tepl.
1h/100 mm
vzduch
1.předehřívací st.
1/2 min/mm
~ 400°C
vzduch
vzduch
~100°C
čas
ThyssenKrupp
oceli pro práci za tepla
vliv obsahu síry na rázovou práci v ohybu
Max. dovolený obsah S
rázová práce v ohybu v J
S – obsah v %
0,040
0,030
0,020
0,010
0,005
0,003
0
0,003 0,005
0,008
0,030
S – obsah v %
Thyrotherm 2343 / 2344 / 2365 / 2367 EFS Supra
Thyrotherm 2343 / 2344 / 2365 / 2367 EFS
VDG-Merkblatt M82
Stahl-Eisen-Liste
ThyssenKrupp
Oceli pro práci za tepla
intentenzita vylučování legur C, Cr, Mo a V
C
Cr
V
Mo
C
Cr
V
Mo
C
Cr
Marke 1.2344
AISI: H 13
THYROTHERM 2344 EFS*
diffuzně žíhaný
*Extra Feine Struktur
THYROTHERM 2344 EFS Supra*
diffuzně žíhyný
*Elektrostruskově přetavená
V
Mo
ThyssenKrupp
Nástrojové oceli
vývoj - růst houževnatosti u ocelí pro pro práci za tepla
houževnatost v Joule
400
* ESU = Eletrostruskově přetavená
** CAD = „vápená technol.“
300
200
ESU*
100
oblouková pec
0
1960
1970
ESU+
diffuzní
žíhaní
1975
CAD+
ESU+
diffuzní
žíhaní+ spec.
tepelné
zpracování
CAD**+
ESU+
diffuzní
žíhání
1980
1985
1990
nízky obsah doprovodních
prvků
CAD+
ESU+
diffuzní
žíhaní+ spec.
tepelné
zpracování
1995
2000
roky
ThyssenKrupp
Tlakové lití
houževnatost jednotlivých ocelí pro práci za tepla
E 38 K
houževnatost
THYROTHERM.....
2367 EFS
2344 EFS
ThyssenKrupp
Teplotní průběh voda příp. olej (150°C)
forma na tlakové lití
600
Oberfläche
Temperatur °C
Temperiert mit Wasser
12 l / min
4 1/3 l / min
Oberfläche
150°C
500
400
Temperiert mit Öl
20°C
3 mm
3 mm
15 mm
300
15 mm
200
30 mm
100
30 mm
nach Klein
0
0
5
10
15
20
25
30 0
5
10
15
20
25
30
Zeit (s)
ThyssenKrupp
žíhaní - struktura
THYROTHERM 2344 EFS
AMERICAN DIE CASTING INSTITUTE, INC.
Condition:
Severity:
A
B
C
D
E
F
1
2
3
4
5
acceptable
not acceptable
500 x
ThyssenKrupp
oceli pro práci za tepla
tlakové lití
hlavní poškozující vlivy na formy pro tlakové lití
Požadované vlastnosti příslušnými normami (NADCA, SNOMO, DGM, VDG)* jsou překonávány již při
standardních analýzách. Hlavním požadavkem je vysoká odolnost vůči popouštění, odolnost na náhlé změny
teplotních režimů, tepelná houževnatost a vysoká odolnost proti opotřebení – otěru.
V oblasti materiálů a tepelného zpracování se nacházejí zvláštní možnosti, které uživateli přinesou značné
hospodářské výhody. Proto máme na skladě kromě univerzálně použitelných druhů také zcela speciální
druhy, popř. můžeme tyto vyrobit na objednávku. Tepelné zpracování je harmonizováno s příslušným
materiálem.
* NADCA
VDG/DGM
CNOMO
Northamerican discasting association
Specifikace německých výrobců tlakového lití/protlačování za studena
Francouzská automobilová specifikace
lomy, thrliny,vruby
80 %
5%
trhliny vliven pnutí
15 %
trhliny vlivem teplotních změn
ThyssenKrupp
ocel pro práci za tepla
vlastnostní požadavky na oceli
• stejná struktura a isotropie
• odolnost vůči popuštění
• tvarová stálost ( udržení tvaru pří tepl. namáhání)
• pevnost při tepelném zatížení
• tepelná vodivost
• odolnost proti otěru
• tepelná huževnatost
ThyssenKrupp
tepelné zpracování
vliv popouštění na jednotlivé jakosti ocelí
65
tvrdost v HRC
60
THYRAPID 3343
55
THYROTHERM 2344
50
THYRODUR 2842
45
40
35
30
100
200
300
400
500
600
700
800
popouštěcí tepl. v °C
ThyssenKrupp
houževnatost oceli THYROTHERM E 38 K
ve srovnání s běžnými jakostmi ocelí pro práci za tepla
houževnatost
Werkstoff-Nr.
1.2343
Werkstoff-Nr.
1.2343
přetavená
THYROTHERM
E 38 K
okraj
přechod
jádro
ThyssenKrupp
kolísání koncentrace obsahu legur Cr a Mo
v závislosti na způsobu výroby oceli
Cr
1.2343
X38CrMoV5-1
AISI: H 11
Mo
Cr
Mo
Cr
Mo
THYROTHERM 2343 EFS*
diffuzní žíhání
*Extra Feine Struktur
THYROTHERM 2343 EFS Supra*
diffuzní žíhání
* elektrostruskově přetavená
ThyssenKrupp
Wu2001_022.ppt
Magnesium Druckguss - Produktion
Produktion 1994: 51,0 kt
2000: 154,7 kt
(1000 metric tons)
150
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
1994
Wu2001_290.ppt
1995
1996
1997
1998
1999
2000e
ThyssenKrupp
Quelle: USGS, IMA, CMA u.a.
Warmarbeitsstahl
Abhängigkeit der Zähigkeit von der Gefügeausbildung
20 Joule
V = 500:1
Primärkarbide in Zeilenform
Schlagbiegeproben
300 Joule
V = 500:1
Aufgelöste Form nach Diffusionsglühung
Wu2001_332.ppt
ThyssenKrupp
oceli pro práci za tepla
nejvýznamnější rozdíly v normách a spec.
země
zk. vzorek
rázová zk.
(bez vrubu)
VDG
Deutschland
DGM
CNOMO
rázová zk.
(bez vrubu)
KCU
(Automobilhersteller)
tvrdost / houževnatost struktura
Randzone quer, 45 HRc
normal: 200 Joule
hoch: 250 Joule
Chrysler
1/2 R quer, 45 HRc
normal: 200 Joule
hoch: 280 Joule
SEP
(NADCA)
alle Lagen, 49 HRc
> 30 Joule / cm²
CNOMO
Frankreich
CV
Kern ST, 45 HRc
> 8 ft.lbs
NADCA
NADCA
CV
Nordamerika
GM
Kern ST, 45 HRc
> 10 ft.lbs
ThyssenKrupp