Hvad er værktøjsstål? (Seks grupper med detaljer)

Værktøjsstål refererer til en række forskellige kulstof- og legeringsstål, der er særligt velegnede til værktøjsfremstilling. Dens egnethed stammer fra dens karakteristiske hårdhed, dens modstandsdygtighed over for slid og deformation og dens evne til at holde sin skærkant ved høje temperaturer. Derfor er værktøjsstål velegnet til brug i andre materialer.

Der er seks grupper af værktøjsstål: vandhærdende, kolde værktøjsstål, stødbestandige, højhastigheds-, varmebearbejdningsstål og special-/plaststøbestål. Valget af gruppe, der skal vælges, afhænger af omkostninger, arbejdstemperatur, påkrævet overfladehårdhed, styrke, stødmodstand og sejhedskrav. Jo mere strenge driftsbetingelserne (højere temperatur, slibeevne, korrosivitet, belastning), jo højere legeringsindhold og den deraf følgende mængde af karbider, der kræves til værktøjsstålet.

1. Vandhærdende gruppe

Så navngivet på grund af dets væsentlige egenskab at skulle tempereres i vand. Denne gruppe af værktøjsstål er i det væsentlige et almindeligt stål med højt kulstofindhold. Det er almindeligt anvendt på grund af dets lave omkostninger.

W group værktøjsstål har fået sit navn fra dets væsentlige egenskab, at det skal køles med vand. Gruppe W stål er i det væsentlige et glat stål med højt kulstofindhold. Denne gruppe af værktøjsstål er den mest udbredte på grund af dens lave omkostninger sammenlignet med andre. De fungerer godt til små dele og applikationer, hvor der ikke er høje temperaturer; over 150 grader (302 grader F) begynder det at blive mærkbart blødt. Deres hærdbarhed er lav, så gruppe W værktøjsstål skal gennemgå en hurtig bratkøling, hvilket kræver brug af vand. Disse værktøjsstål kan nå høj hårdhed (større end HRC 66) og er ret skøre sammenlignet med andre værktøjsstål. W-stål sælges stadig, mest til fjedre, men de bruges meget mindre end i det 19. og begyndelsen af ​​det 20. århundrede. Dette skyldes blandt andet, at W-stål deformeres og revner meget mere under bratkøling end olie- eller luftkølede stål.

2. Kold arbejdsgruppe

Det er en gruppe af tre værktøjsstål: oliekølet, luftkølet og højt kulstof-chrom. Stålene i denne gruppe har høj hærdeevne og slidstyrke, med middel sejhed. De bruges ofte til fremstilling af store dele eller dele, der har et minimumskrav til forvrængning, når de er hærdet.

Både oliequenching og airquenching reducerer forvrængning og øget stress forårsaget af hurtig bratkøling i vand, så revner er mindre tilbøjelige til at forekomme.

2.1. oliehærdning

Et meget almindeligt oliehærdende stål er O1 stål. Det er et meget godt koldbearbejdningsstål og er også meget gode knive og gafler. Den kan hærdes op til ca. 57-61 HRC.

2.2. lufthærdning

Det første værktøjsstål af lufthærdende kvalitet var mushetstål, som på det tidspunkt var kendt som lufthærdende stål.

Moderne lufthærdende stål er kendetegnet ved lav forvrængning under varmebehandling på grund af deres høje kromindhold. Deres bearbejdelighed er god, og de har en balance mellem slidstyrke og sejhed (dvs. mellem D og slagfaste kvaliteter).

23. Højt kulstof-chrom indhold,

2.3.1. Type D

Type D, fra klassen af ​​koldbearbejdningsstål, indeholder mellem 10 procent og 13 procent chrom. Disse stål bevarer deres hårdhed op til en temperatur på 425 grader (797 grader F). De mest almindelige anvendelser for disse værktøjsstål er smedningsmatricer, trykstøbeblokke og trækmatricer. På grund af deres høje chromindhold anses nogle D-type værktøjsstål normalt for rustfrit eller semi-rustfrit, selvom deres korrosionsbestandighed er meget begrænset på grund af udfældningen af ​​de fleste af deres chrom- og kulstofkomponenter i form af carbider.

D2 værktøjsstål er meget slidstærkt, men ikke så stærkt som lavere legeret stål. De mekaniske egenskaber af D2 er meget følsomme over for varmebehandling. Det er meget udbredt til produktion af klippeblade, høvleblade og industrielle skæreværktøjer; nogle gange brugt til knivblade.

2.3.2. Type 1.2767

ISO 1.2767, også kendt som DIN X 45 NiCrMo 4, AISI 6F7 og BS EN 20 B, er et lufthærdet værktøjsstål med et primært legeringselement af nikkel. Den har god sejhed, stabile korn og er meget polerbar. Det bruges hovedsageligt til matricer i højspændings plastsprøjtestøbningsapplikationer. Andre applikationer er skærematricer, smedematricer og industrielle klinger.

Følgende stålkvaliteter er også en del af koldbearbejdningsstålgruppen.

3. Chokmodstandsgruppe

Denne klasse har høj stødmodstand og god hærdbarhed. Den er designet til at modstå stød ved både lave og høje temperaturer. Det har også meget høj slagfasthed og relativt lav slidstyrke.

Carbidlegeringer giver den nødvendige slidstyrke, hærdelighed og varmebearbejdningsegenskaber. Denne familie af stål har en meget høj slagfasthed og relativt lav slidstyrke og kan nå en relativt høj hårdhed (HRC 58/60). I USA kommer sejheden typisk fra 1 til 2 procent silicium og 0,5-1 procent molybdæn. I Europa indeholder stødstål typisk mellem 0,5 procent til 0,6 procent kulstof og omkring 3 procent nikkel. Nikkel 1,75 procent til 2,75 procent bruges stadig i nogle højstyrke lavlegerede (HSLA) og stødstål, såsom L6, 4340 og svensk savstål, men det er relativt dyrt. Et eksempel på dets anvendelse er i produktionen af ​​bor til hammerhammere.

4. Højhastighedsgruppe

Værktøjsstål af typen T og M bruges til skærende værktøjer, hvor det er nødvendigt at opretholde styrke og hårdhed ved høje temperaturer.

High Speed ​​​​Steel (HSS eller HS) er en undergruppe af værktøjsstål, der almindeligvis anvendes i bor og skærende værktøjer. Bruges ofte på motorsavklinger og bor. Det er overlegent i forhold til de ældre værktøjsstål med højt kulstofindhold, der var meget brugt indtil 1940'erne, da det kan modstå højere temperaturer uden at miste sin temperament (hårdhed). Denne egenskab gør det muligt for HSS at skære hurtigere end højkulstofstål, deraf navnet højhastighedsstål. Ved stuetemperatur, i deres generelt anbefalede varmebehandling, viser HSS-kvaliteter typisk høj hårdhed (over HRC60) og slidstyrke (generelt forbundet med wolfram- og vanadiumindholdet, der typisk anvendes i HSS) sammenlignet med kulstof og almindeligt værktøjsstål.

5. Varm arbejdsgruppe

Gruppe H værktøjsstål er specielt udviklet til at opretholde styrke og hårdhed, mens de udsættes for længerevarende høje temperaturer.

Varmebearbejdningsstål er en gruppe stål, der bruges til at skære eller forme materiale ved høje temperaturer. Gruppe H værktøjsstål blev udviklet til at opretholde styrke og hårdhed under længere tids udsættelse for høje temperaturer. Disse værktøjsstål er lavt kulstofindhold og moderat til højlegerede, hvilket giver god hårdhed og varm sejhed og god slidstyrke på grund af en betydelig mængde carbid. Stålene H1 til H19 er baseret på 5 procent kromindhold; H20 til og med H39 er baseret på 9-18 procent wolframindhold og 3-4 procent chromindhold; H40 til H59 er baseret på molybdæn.

6. Specialformålsgruppe / Plastform Stål

P-type værktøjsstål er en forkortelse for plastformstål. De er designet til at opfylde kravene til zinkstøbning og plastsprøjtestøbning. Almindelige stålkvaliteter som P20, 420 osv.

Type L værktøjsstål er en forkortelse for lavlegeret værktøjsstål til specialformål. L6 er ekstremt hårdfør.

Type F værktøjsstål er vandhærdet og væsentligt mere modstandsdygtigt over for slid end Type W værktøjsstål.

Værktøjsstål er metallurgisk "rene" højlegerede stål, som smeltes ved relativt lave temperaturer i elektriske ovne og fremstilles med særlig vægt på homogenitet. De kan raffineres yderligere ved argon/ilt-afkarburering (AOD), vakuummetoder eller slaggeraffinering (ESR). Som et resultat er værktøjsstål ofte specificeret til højstyrke eller slidbestandige kritiske applikationer. På grund af deres høje legeringsindhold skal værktøjsstål omhyggeligt valses eller smedes for at opnå tilfredsstillende stangprodukter.

For at udvikle deres bedste egenskaber bliver værktøjsstål altid varmebehandlet. Da dele kan blive forvrænget under varmebehandling, skal præcisionsdele være halvfærdige, varmebehandlede og derefter færdige. Alvorlige forvrængninger er meget sandsynligt, at der opstår under flydende bratkøling, så der bør vælges en legering, der vil give de nødvendige mekaniske egenskaber med den mindst alvorlige bratkøling.

Har du brug for værktøjsstål eller har du spørgsmål om værktøjsstål, så skriv en kommentar eller kontakt os til enhver tid.