Oceľ na tvárnenie za studena sa používa hlavne na lisovanie, strihanie, tvárnenie, ohýbanie, extrúziu za studena, ťahanie za studena, práškovú metalurgiu atď. Vyžaduje si vysokú tvrdosť, vysokú odolnosť proti opotrebeniu a dostatočnú húževnatosť. Všeobecne sa delí na dve kategórie: všeobecný typ a špeciálny typ. Napríklad oceľ na tvárnenie za studena na všeobecné použitie v Spojených štátoch zvyčajne zahŕňa štyri triedy ocele: 01, A2, D2 a D3. Porovnanie tried ocele legovanej ocele na tvárnenie za studena na všeobecné použitie v rôznych krajinách je uvedené v tabuľke 4. Podľa japonskej normy JIS sú hlavnými typmi ocele na tvárnenie za studena, ktoré sa môžu použiť, séria SK, vrátane uhlíkovej nástrojovej ocele série SK, 8 legovaných nástrojových ocelí série SKD a 9 rýchlorezných ocelí série SKHMO, čo predstavuje celkovo 24 tried ocele. Čínska norma GB/T1299-2000 pre legovanú nástrojovú oceľ obsahuje celkovo 11 typov ocele, čo tvorí relatívne kompletnú sériu. So zmenami v technológii spracovania, spracovávaných materiáloch a dopyte po formách pôvodná základná séria nemôže uspokojiť potreby. Japonské oceliarne a hlavní európski výrobcovia nástrojov a zápustkových ocelí vyvinuli špeciálne zápustkové ocele na tvárnenie za studena a postupne vytvorili príslušné série zápustkových ocelí na tvárnenie za studena. Vývoj týchto zápustkových ocelí na tvárnenie za studena je zároveň smerom vývoja zápustkových ocelí na tvárnenie za studena.
Nízkolegovaná oceľ na tvárnenie za studena kalená vzduchom
S rozvojom technológie tepelného spracovania, najmä so širokým využitím technológie vákuového kalenia v priemysle foriem, sa v rámci domácich aj zahraničných technológií vyvinuli niektoré nízkolegované mikrodeformačné ocele kalené vzduchom, aby sa znížila deformácia pri kalení. Tento typ ocele vyžaduje dobrú kaliteľnosť a tepelné spracovanie. Má malú deformáciu, dobrú pevnosť a húževnatosť a má určitú odolnosť proti opotrebovaniu. Hoci štandardná vysokolegovaná oceľ na tvárnenie za studena (ako napríklad D2, A2) má dobrú kaliteľnosť, má vysoký obsah legujúcich prvkov a je drahá. Preto sa v domácich aj zahraničných oblastiach vyvinuli niektoré nízkolegované mikrodeformačné ocele. Tento typ ocele vo všeobecnosti obsahuje legujúce prvky Cr a Mn na zlepšenie kaliteľnosti. Celkový obsah legujúcich prvkov je vo všeobecnosti <5 %. Je vhodný na výrobu presných dielov v malých výrobných dávkach a zložitých foriem. Medzi reprezentatívne triedy ocele patria A6 zo Spojených štátov, ACD37 od spoločnosti Hitachi Metals, G04 od spoločnosti Daido Special Steel, AKS3 od spoločnosti Aichi Steel atď. Čínska oceľ GD si po kalení pri 900 °C a popúšťaní pri 200 °C dokáže zachovať určité množstvo zvyškového austenitu a má dobrú pevnosť, húževnatosť a rozmerovú stabilitu. Môže sa použiť na výrobu nástrojov na lisovanie za studena, ktoré sú náchylné na odštiepenie a lom. Má vysokú životnosť.
Plameňom kalená oceľová forma
Aby sa skrátil výrobný cyklus foriem, zjednodušil proces tepelného spracovania, ušetrila energia a znížili výrobné náklady formy, Japonsko vyvinulo niekoľko špeciálnych ocelí na tvárnenie za studena s požiadavkami na kalenie plameňom. Medzi typické patria ocele SX105V (7CrSiMnMoV), SX4 (Cr8) od spoločnosti Aichi Steel, HMD5, HMD1 od spoločnosti Hitachi Metal, oceľ G05 od spoločnosti Datong Special Steel Company atď. Čína vyvinula oceľ 7Cr7SiMnMoV. Tento typ ocele sa môže použiť na ohrev čepele alebo iných častí formy pomocou autogennej striekacej pištole alebo iných ohrievačov po spracovaní formy a následnom ochladení na vzduchu a kalení. Vo všeobecnosti sa môže použiť priamo po kalení. Vďaka jednoduchému procesu sa v Japonsku široko používa. Reprezentatívnym typom ocele tohto typu je 7CrSiMnMoV, ktorý má dobrú kaliteľnosť. Pri kalení ocele s priemerom φ80 mm v oleji môže tvrdosť vo vzdialenosti 30 mm od povrchu dosiahnuť 60HRC. Rozdiel v tvrdosti medzi jadrom a povrchom je 3 HRC. Pri kalení plameňom, po predhriatí na 180 ~ 200 °C a zahriatí na 900 - 1 000 °C pre kalenie striekacou pištoľou, môže tvrdosť dosiahnuť viac ako 60 HRC a je možné získať kalené vrstvy viac ako 1,5 mm.
Vysoká húževnatosť, vysoká odolnosť proti opotrebovaniu, oceľ na tvárnenie za studena
Aby sa zlepšila húževnatosť ocele na tvárnenie za studena a znížila sa jej odolnosť proti opotrebeniu, niektoré významné zahraničné spoločnosti vyrábajúce oceľ na formy postupne vyvinuli sériu ocelí na tvárnenie za studena s vysokou húževnatosťou aj odolnosťou proti opotrebeniu. Tento typ ocele zvyčajne obsahuje približne 1 % uhlíka a 8 % Cr. Pridaním Mo, V, Si a ďalších legujúcich prvkov sú jej karbidy jemné, rovnomerne rozložené a jej húževnatosť je oveľa vyššia ako u ocele typu Cr12, zatiaľ čo jej odolnosť proti opotrebeniu je podobná. Ich tvrdosť, pevnosť v ohybe, únavová pevnosť a lomová húževnatosť sú vysoké a ich odolnosť voči popúšťaniu je tiež vyššia ako u ocele na formy typu Cr12. Sú vhodné pre vysokorýchlostné razníky a viacstanicové razníky. Reprezentatívnymi typmi ocele pre tento typ ocele sú japonská DC53 s nízkym obsahom V a CRU-WEAR s vysokým obsahom V. DC53 sa kalí pri 1020 – 1040 °C a tvrdosť môže po ochladení na vzduchu dosiahnuť 62 – 63 HRC. Môže sa popúšťať pri nízkych teplotách (180 ~ 200 ℃) a vysokých teplotách (500 ~ 550 ℃), jeho húževnatosť môže byť 1-krát vyššia ako D2 a jeho únavová odolnosť je o 20 % vyššia ako D2; po kovaní a valcovaní CRU-WEAR sa žíha a austenitizuje pri 850 – 870 ℃. Pri rýchlosti menej ako 30 ℃/hodinu sa ochladí na 650 ℃ a uvoľní, tvrdosť môže dosiahnuť 225 – 255 HB, teplota kalenia sa môže zvoliť v rozsahu 1020 ~ 1120 ℃, tvrdosť môže dosiahnuť 63 HRC, popúšťa sa pri 480 ~ 570 ℃ podľa podmienok použitia, so zjavným sekundárnym kalením, odolnosťou proti opotrebovaniu a húževnatosťou, čo je lepšie ako pri D2.
Základná oceľ (rýchlorezná oceľ)
Rýchlorezná oceľ sa v zahraničí široko používa na výrobu vysokovýkonných a dlhotrvajúcich foriem na tvárnenie za studena vďaka svojej vynikajúcej odolnosti proti opotrebovaniu a tvrdosti za studena, ako napríklad japonská všeobecne štandardná rýchlorezná oceľ SKH51 (W6Mo5Cr4V2). Aby sa prispôsobila požiadavkám formy, húževnatosť sa často zlepšuje znížením teploty kalenia, tvrdosti kalenia alebo znížením obsahu uhlíka vo rýchloreznej oceli. Matricová oceľ sa vyvíja z rýchloreznej ocele a jej chemické zloženie je ekvivalentné zloženiu matrice rýchloreznej ocele po kalení. Preto je počet zvyškových karbidov po kalení malý a rovnomerne rozložený, čo výrazne zlepšuje húževnatosť ocele v porovnaní s rýchloreznou oceľou. Spojené štáty a Japonsko začiatkom 70. rokov 20. storočia študovali základné ocele s triedami VascoMA, VascoMatrix1 a MOD2. Nedávno boli vyvinuté DRM1, DRM2, DRM3 atď. Všeobecne sa používajú pre formy na tvárnenie za studena, ktoré vyžadujú vyššiu húževnatosť a lepšiu stabilitu voči popúšťaniu. Čína vyvinula aj niektoré základné ocele, ako napríklad 65Nb (65Cr4W3Mo2VNb), 65W8Cr4VTi, 65Cr5Mo3W2VSiTi a ďalšie ocele. Tento typ ocele má dobrú pevnosť a húževnatosť a je široko používaný pri extrúzii za studena, lisovaní za studena na hrubé plechy, valcovaní závitov, raziacich nástrojoch, nástrojoch na valcovanie za studena atď. a môže sa použiť aj ako nástroj na extrúziu za tepla.
Prášková metalurgia formy na oceľ
Vysokolegovaná oceľ na tvárnenie za studena typu LEDB vyrobená konvenčnými procesmi, najmä materiály s veľkým prierezom, má hrubé eutektické karbidy a nerovnomerné rozloženie, čo výrazne znižuje húževnatosť, brúsiteľnosť a izotropiu ocele. V posledných rokoch sa veľké zahraničné spoločnosti zaoberajúce sa špeciálnou oceľou, ktoré vyrábajú nástrojovú a zápustkovú oceľ, sústredili na vývoj série vysokorýchlostných ocelí a vysokolegovaných zápustkových ocelí vyrobených práškovou metalurgiou, čo viedlo k rýchlemu rozvoju tohto typu ocele. Pri použití procesu práškovej metalurgie sa atomizovaný oceľový prášok rýchlo ochladzuje a vytvorené karbidy sú jemné a rovnomerné, čo výrazne zlepšuje húževnatosť, brúsiteľnosť a izotropiu materiálu formy. Vďaka tomuto špeciálnemu výrobnému procesu sú karbidy jemné a rovnomerné a zlepšuje sa obrobiteľnosť a brúsny výkon, čo umožňuje pridávať do ocele vyšší obsah uhlíka a vanádu, a tým sa vyvíja séria nových typov ocele. Napríklad japonská séria DEX (DEX40, DEX60, DEX80 atď.) od spoločnosti Datong, séria HAP od spoločnosti Hitachi Metal, séria FAX od spoločnosti Fujikoshi, séria VANADIS od spoločnosti UDDEHOLM, séria ASP od francúzskej spoločnosti Erasteel a americká spoločnosť CRUCIBLE, ktorá sa zaoberá nástrojovou a zápustkovou oceľou pre práškovú metalurgiu, sa rýchlo rozvíjajú. Vďaka sérii práškových metalurgických ocelí, ako sú CPM1V, CPM3V, CPM1OV, CPM15V atď., sa ich odolnosť proti opotrebeniu a húževnatosť výrazne zlepšujú v porovnaní s nástrojovou a zápustkovou oceľou vyrábanou bežnými procesmi.
Čas uverejnenia: 2. apríla 2024