Politechnika Łódzka Bielsko - Biała dn. 30.04.1998

Filia w Bielsku - Białej

Ćwiczenie nr 7

Temat: Stale węglowe narzędziowe

Bartosz Kubyszek

Grupa II Semestr II

Stale węglowe (niestopowe) narzędziowe

• klasyfikacja i zastosowanie

Stale narzędziowe niestopowe ( PN - 84/H - 85020 ) wysokowęglowe ( poniższa tabela ) znalazły zastosowanie na proste narzędzia tnące do drewna, papieru i tworzyw sztucznych, takie jak pilniki, i proste narzędzia rolnicze - np.: kosy lub zęby bron. Stale o mniejszym stężeniu węgla są stosowane na proste narzędzia tnące, np. piły, dłuta, oraz narzędzia pracujące udarowo, jak młotki, przecinaki i cechowniki.

Znak stali

Średnie stężenie pierwiastków, %

Temperatura, ^oC

C

Mn

Si

P

S

Cr

Ni

Cu

hartowania

Odpuszczania

Stale płytko hartujące się

N7E N8E N9E N10E N11E N12E

0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2

0,22

0,22

<0,0025

<0,0025

<0,15

<0,20

<0,20

790 780 770 770 770 770

180 - 300

Stale głęboko hartujące się

N5 N6

0,55 0,65

0,5 0,4

800 800

180 - 300

N7 N8 N9 N10 N11 N12

0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2

0,25

0,25

<0,030

<0,030

<0,20

<0,25

<0,25

790 780 770 770 770 770

N - stal niestopowa , E - stal hartująca się

Stale wysokowęglowe, po odpowiedniej obróbce cieplnej, charakteryzują się głównie dużą twardością, a stale o niższym stężeniu węgla - nieco większą ciągliwością. Stale narzędziowe niestopowe cechują się po­nadto małą hartownością i małą skłonnością di rozrostu ziarna austenitu. Są produkowane jako głęboko lub płytko hartujące się są stosowane głównie na narzędzia o średnicy lub grubości mniejszej od 20mm, a głęboko hartujące się - narzędzia grubsze.

• obróbka cieplna stali narzędziowych niestopowych

W celu uzyskania wymaganych własności stale narzędziowe niestopowe poddaje się hartowaniu z tem­peratury 760 - 800^oC z chłodzeniem w wodzie i dopuszczaniu w temperaturze 180 - 300^oC z wygrzaniem przez ok. 2h. Temperatura odpuszczania jest dobierana w zależności od wymaganej twardości i ciągliwości narzędzia i zwykle nie przekracza 200^oC. Podwyższanie temperatury odpuszczania powoduje szybkie zmniejszanie twardo­ści i odporności na ścieranie stali niestopowych. Porównanie twardości stali narzędziowych obrobionych ciepl­nie zamieszczono na wykresie obok.

Stale narzędziowe niestopowe zawierają 0,5 - 1,24% C - i ze względu na małe ilości domieszek zaliczamy je do stali wyższej jakości.

Stale węglowe narzędziowe są dostarczane w stanie zmiękczonym, a odbiór techniczny polega na sprawdzaniu składu chemicznego i wykonaniu prób technologicznych, w trakcie których obserwuje się przełomy próbek hartowanych z różnych temperatur oraz porównuje się je ze skalą wzorców z równoczesną oceną głębo­kości zahartowania.. Zaznaczyć trzeba, że w stalach narzędziowych znaczny wpływ na zachowanie się narzędzia podczas pracy wywiera struktura przed zabiegiem hartowania. Chodzi o równomierne rozmieszczenie drobnego cementytu w osnowie ferrytycznej, bez zgrupowań w postaci pozostałości siatki. Równie ważnym czynnikiem jest dotrzymanie temperatury austynityzowania oraz zapobieganie odwęglaniu powierzchniowemu.

Materiał : stal N13E wg. PN/H-85020

Stan: wyżarzona

Skład chemiczny: C - 1,31%

Mn - 0,19%

Si - 0,16%

F - 0,028%

S - 0,016%

Cr - 0,12%

Ni - 0,16%

Cu - 0,17%

Opis struktury: po granicach ziarn perlitu jasna siatka cementytu drugorzędnego / od powierzchni

próbki odwęglenie/

Trawiono odczynnikiem: Nital - 4 ml HNO₃, 96 ml C₂H₅OH

Materiał : stal N8E wg. PN/H-85020

Stan: wyżarzona

Skład chemiczny: C - 0,81%

Mn - 0,19%

Si - 0,022%

F - 0,21%

S - 0,015%

Ni - 0,18%

Cu - 0,16%

Opis struktury: perlit płytkowy

Trawiono odczynnikiem: Nital - 4 ml HNO₃, 96 ml C₂H₅OH

Stal na narzędzia powinna znosić obciążenia bez odkształceń plastycznych oraz wykazywać dużą odporność na ścieranie, zależną głównie od twardości. Wzrostowi twardości po obróbce cieplnej towarzyszy jednak najczęściej spadek udarności. Z tego względu duża twardość narzędzia, która jest zawsze pożądana, musi być w niektórych przypadkach ograniczona.

Stal narzędziową charakteryzują następujące czynniki:

• skład chemiczny

• hartowność

• skłonność do rozrostu ziaren

Skład chemiczny pozwala na określenie struktury stali, największej możliwej do osiągnięcia twardości oraz odporność na zużycie. Twardość stali po hartowaniu, jak już wspomniano, zależy od zawartości C, a w małym stopniu od hartowności. Hartowność zaś jest wynikiem oddziaływania pierwiastków stopowych i wielkości ziarna austenitu w chwili rozpoczęcia chłodzenia przy hartowaniu.

Skłonność do rozrostu ziarn jest niekorzystna cecha stali węglowych. Austenit, tworzący się po przekroczeniu zakresu przemian alotropowych, jest zazwyczaj drobnoziarnisty, a dopiero w miarę wzrostu temperatury ziarna austenitu zaczynają się rozrastać. Stale, w których rozrost ten zaznacza się już od zakresu przemian, określa się jako skłonne do gruboziarnistości. Natomiast jeśli dla spowodowania wyraźnego rozrostu ziarna austenitu trzeba nagrzać stal do odpowiedniej temperatury powyżej przemian alotropowych, to określa się jako skłonna do drobnoziarnistości.

W stalach stopowych zawartość pierwiastków węglikotwórczych reaguje do pewnego stopnia samorzutnie skłonność stali do rozrostu ziarn.

Wielka rozmaitość składów chemicznych stali narzędziowych utrudnia opracowanie dla niej pełniej i ogólnej klasyfikacji. W szczególności wśród stali narzędziowych stopowych można wyróżnić stale:

• narzędziowe stopowe do pracy na zimno

• narzędziowe stopowe do pracy na gorąco

• szybkotnące.

W każdej s tych grup stali narzędziowych hutnictwo produkuje wiele gatunków tak zestawionych, by w zależności od warunków pracy narzędzia dały odbiorcy możność w pełni zadowalającego technicznego i ekonomicznego doboru.

---