Tepelné spracovanie nástrojových ocelí

V tomto článku sa budeme zaoberať tepelným spracovaním nástrojovej ocele, konkrétne za tepla a za studena valcovanej ocele, štiepkovacej ocele, HSS ocele 1.2379 a ocele používanej na výrobu nožníc.

Oceľ valcovaná za tepla a za studena sú dva bežné typy nástrojovej ocele. Oceľ valcovaná za tepla sa vyrába valcovaním ocele pri vysokej teplote, zatiaľ čo oceľ valcovaná za studena sa vyrába valcovaním ocele pri izbovej teplote. Proces tepelného spracovania ocele valcovanej za tepla a za studena je podobný, ale rýchlosť chladenia po zahriatí je iná. Štandardným procesom tepelného spracovania pre oba typy ocele je kalenie a popúšťanie.

Kalenie zahŕňa zahriatie ocele na teplotu nad jej kritickým bodom, čo je teplota, pri ktorej oceľ stráca svoje magnetické vlastnosti a stáva sa nemagnetickou. Oceľ sa potom rýchlo ochladí ponorením do kaliaceho média, ako je olej alebo voda. Rýchlosť ochladzovania je kritická, pretože určuje konečné vlastnosti ocele.

Temperovanie je proces opätovného ohrevu ochladenej ocele na teplotu pod jej kritickým bodom a jej udržiavanie na tejto teplote počas určitého času, aby sa dosiahli požadované vlastnosti. Popúšťanie znižuje tvrdosť ocele, zvyšuje jej húževnatosť a zlepšuje jej rozmerovú stálosť.

Štiepkovacia oceľ je typ nástrojovej ocele používanej na výrobu štiepkovačov, ktoré sa používajú na štiepkovanie alebo drvenie dreva. Proces tepelného spracovania ocele na štiepkovanie je podobný ako v prípade ocele valcovanej za tepla a za studena, ale rýchlosť ochladzovania po zahriatí je pomalšia. Štandardným procesom tepelného spracovania štiepkovacej ocele je žíhanie, po ktorom nasleduje kalenie a popúšťanie.

Žíhanie zahŕňa zahriatie ocele na teplotu pod jej kritickým bodom a jej udržiavanie na tejto teplote počas určitého času, aby sa uvoľnilo akékoľvek vnútorné napätie a oceľ zmäkla. Oceľ sa potom pomaly ochladí v peci na izbovú teplotu.

Rýchlorezná oceľ (HSS) je typ nástrojovej ocele používanej na výrobu rezných nástrojov, ako sú vrtáky, závitníky a frézy. HSS oceľ obsahuje vysoké percento volfrámu, molybdénu a kobaltu, čo jej dodáva vynikajúcu odolnosť proti opotrebovaniu a húževnatosť. Proces tepelného spracovania ocele HSS je podobný ako pri štiepkovacej oceli, ale rýchlosť ochladzovania po zahriatí je ešte pomalšia. Štandardným procesom tepelného spracovania ocele HSS je žíhanie, po ktorom nasleduje kalenie a popúšťanie.

1.2379 je nástrojová oceľ s vysokým obsahom uhlíka a chrómu používaná na výrobu foriem, lisovníc a rezných nástrojov. Proces tepelného spracovania ocele 1.2379 je podobný ako pri oceli HSS, ale rýchlosť ochladzovania po zahriatí je ešte pomalšia. Štandardným procesom tepelného spracovania ocele 1.2379 je žíhanie, po ktorom nasleduje kalenie a popúšťanie.

Oceľ používaná na výrobu nožových nožov je typ nástrojovej ocele používanej na výrobu nožových nožov, ktoré sa používajú na rezanie plechu. Proces tepelného spracovania ocele používanej na výrobu strižných čepelí je podobný ako pri oceli 1.2379, ale rýchlosť chladenia po zahriatí je pomalšia. Štandardným procesom tepelného spracovania ocele používanej na výrobu nožníc je žíhanie, po ktorom nasleduje kalenie a popúšťanie.

Pokročilé CNC riadené vákuové pece sa v posledných rokoch stávajú čoraz obľúbenejšími, pretože ponúkajú niekoľko výhod oproti tradičným metódam tepelného spracovania. Vákuové pece poskytujú čistejšie prostredie pre tepelné spracovanie, čím sa znižuje riziko kontaminácie a zlepšuje sa kvalita konečného produktu. Ponúkajú tiež presnú reguláciu teploty a možno ich naprogramovať tak, aby sledovali špecifické cykly tepelného spracovania, čo vedie k konzistentným a opakovateľným výsledkom.

Kalenie je základným krokom v procese tepelného spracovania nástrojovej ocele. Oceľ je po kalení veľmi tvrdá a krehká a popúšťanie pomáha znižovať tvrdosť a zvyšovať húževnatosť ocele. Počas popúšťania sa oceľ zahrieva na teplotu pod jej kritickým bodom a udržiava sa pri tejto teplote počas určitého času, aby sa dosiahli požadované vlastnosti.

Vlastnosti ocele po popúšťaní závisia od teploty a času procesu popúšťania. Nižšie teploty popúšťania vedú k vyššej tvrdosti a nižšej húževnatosti, zatiaľ čo vyššie teploty popúšťania vedú k nižšej tvrdosti a vyššej húževnatosti. Je dôležité zvoliť vhodnú teplotu a čas popúšťania pre konkrétnu aplikáciu nástrojovej ocele.

Dvojité popúšťanie je technika, ktorá zahŕňa dva cykly popúšťania po kalení na ďalšie zjemnenie štruktúry ocele. Dvojité popúšťanie sa bežne používa pre vysokovýkonné nástrojové ocele, ako je oceľ HSS a 1.2379, aby sa dosiahla požadovaná kombinácia tvrdosti a húževnatosti. Prvý cyklus popúšťania znižuje zvyškové napätia v oceli a zlepšuje ťažnosť, zatiaľ čo druhý cyklus popúšťania pomáha stabilizovať mikroštruktúru a znižuje riziko praskania.

Mikroštruktúra nástrojovej ocele po tepelnom spracovaní sa môže meniť v závislosti od rýchlosti chladenia počas kalenia. Ak sa oceľ rýchlo ochladí, mikroštruktúra bude primárne martenzitická, ktorá je veľmi tvrdá a krehká. Ak sa oceľ pomaly ochladzuje, mikroštruktúra bude primárne austenitická, ktorá je mäkšia a tvárnejšia. Požadovaná mikroštruktúra závisí od konkrétneho použitia nástrojovej ocele.

Záverom možno povedať, že tepelné spracovanie je kritickým procesom pri výrobe nástrojovej ocele a kalenie a popúšťanie sú štandardné procesy tepelného spracovania ocele valcovanej za tepla a za studena, štiepkovacej ocele, HSS ocele 1.2379 a ocele používanej na výrobu nožníc. Výber vhodného procesu tepelného spracovania závisí od konkrétneho použitia nástrojovej ocele. Popúšťanie je základným krokom v procese tepelného spracovania a pomáha znižovať tvrdosť a zvyšovať húževnatosť ocele. Dvojité popúšťanie je technika bežne používaná pre vysokovýkonné nástrojové ocele na dosiahnutie požadovanej kombinácie tvrdosti a húževnatosti.