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1 UDDEHOLM VANADIS 10

2 UDDEHOLMS AB Diese Broschüre und alle in ihr enthaltenen Beiträge und Abbildungen sind urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der durch das Urheberrechtsgesetz festgelegten Grenzen ist ohne schriftliche Zustimmung des Herausgebers unzulässig. Die Angaben in dieser Broschüre basieren auf unserem gegenwärtigen Wissensstand und vermitteln nur allgemeine Informationen über unsere Produkte und deren Anwendungsmöglichkeiten. Sie können nicht als Garantie ausgelegt werden, weder für die spezifischen Eigenschaften der beschriebenen Produkte, noch für die Eignung für die als Beispiel genannten Anwendungsmöglichkeiten. Klassifiziert gemäß EU-Richtlinie 1999/45/EC Weitere Informationen entnehmen Sie bitte unseren Datenblättern zur Materialsicherheit ( Material Safety Data Sheets ). Ausgabe 7, Bei Änderungen wird zuerst die englische Version dieser Broschüre aktualisiert. Sie finden sie auf unserer Website unter SS-EN ISO 9001 SS-EN ISO 14001

3 UDDEHOLM VANADIS 10 Uddeholm Vanadis 10 ist ein hoch vanadiumlegierter pulvermetallurgischer Werkzeugstahl, dessen außergewöhnlich hohe Beständigkeit gegen abrasiven Verschleiß einerseits und Kantenausbrüche andererseits in dieser Kombination einzigartig ist. Er wird nach dem pulvermetallurgischen Verfahren hergestellt und enthält damit einen sehr geringen Anteil an nichtmetallischen Einschlüssen. Bei der Werkzeugherstellung bietet Uddeholm Vanadis 10 gute Zerspanbarkeit und Bearbeitbarkeit sowie hohe Maßbeständigkeit in der Wärmebehandlung. Der Stahl lässt sich normalerweise bis HRC härten. 3

4 Ausschlaggebende Werkzeugstahleigenschaften für hohe Werkzeugleistung Korrekte Härte für die Anwendung Hoher Verschleißwiderstand Gute Zähigkeit, um einen vorzeitigen Ausfall durch Ausbröckelungen/Rissbildung zu vermeiden Hoher Verschleißwiderstand ist oft mit geringer Zähigkeit gekoppelt und umgekehrt. Für eine optimale Leistung des Werkzeugs sind jedoch in vielen Fällen sowohl hoher Verschleißwiderstand als auch hohe Zähigkeit ausschlaggebend. Dank seiner ausgewogenen Legierungszusammensetzung bietet dieser PM-Stahl neben guter Zähigkeit auch einen extrem hohen Verschleißwiderstand und ist somit für Hochleistungswerkzeuge besonders gut geeignet. wirtschaftlichere Werkzeugherstellung Zerspanbarkeit Wärmebehandlung Maßbeständigkeit bei der Wärmebehandlung Oberflächenbehandlung Die Herstellung eines Werkzeuges aus hochlegierten Werkzeugstählen ist in Bezug auf die Zerspanbarkeit und die Wärmebehandlung oft problematischer als die Herstellung eines Werkzeuges aus niedriger legierten Stählen. Das erhöht natürlich die Herstellungskosten. Uddeholm Vanadis 10 ist ein pulvermetallurgisch hergestellter Kaltarbeitsstahl. Die Wärmebehandlung von Vanadis 10 ist der der W.-Nr ähnlich. Die Maßbeständigkeit nach dem Härten und Anlassen ist ein großer Vorteil. Sie ist viel besser als bei den bekannten, konventionell hergestellten Hochleistungskaltarbeitsstählen. Das bedeutet, dass Vanadis 10 auch ein besonders geeigneter Werkzeugstahl für die CVD-Beschichtung ist. Anwendungsbereiche Uddeholm Vanadis 10 ist besonders geeignet für Werkzeuge für sehr lange Produktionsserien, bei denen abrasiver Verschleiß das dominierende Problem ist. Die sehr gute Kombination von extrem hohem Verschleißwiderstand und guter Zähigkeit bedeutet, dass Uddeholm Vanadis 10 eine interessante Alternative ist für Anwendungen, bei denen Werkzeuge aus anderen verschleißfesten Materialien wie z.b. Hartmetall zu Ausbröckelungen oder Rissbildung neigen. Beispiele: Schneiden und Umformen Feinschneiden Schneiden von Trafo- und Rotor-Stator- Blechen Schneiden von Dichtungen Tiefziehen Kaltumformen Messer für Papier und Folien Pulverpressen Granuliermesser Extruderschnecken usw. Allgemeines Uddeholm Vanadis 10 ist ein Cr-Mo-V-legierter Stahl, charakterisiert durch: Extrem hohen Verschleißwiderstand Hohe Druckfestigkeit Sehr gute Durchhärtungseigenschaften Gute Zähigkeit Sehr gute Maßbeständigkeit nach dem Härten und Anlassen Gute Anlassbeständigkeit Richt- C Si Mn Cr Mo V analyse % Lieferzustand Weichgeglüht auf ca HB Farbkennzeichnung Grün/violett Eigenschaften Physikalische Eigenschaften Gehärtet und angelassen auf 62 HRC. Temperatur 20 C 200 C 400 C Dichte, kg/m Elastizitätsmodul N/mm Wärmeausdehnungskoeffizient pro C ab 20 C 10,7 x ,4 x 10 6 Wärmeleitfähigkeit W/m C Spezifische Wärme J/kg C 460 4

5 Schlagzähigkeit Ungefähre Schlagzähigkeitswerte (bei Raumtemperatur) für verschiedene Anlasstemperaturen. Probengröße: 7 x 10 x 55 mm ungekerbt, Härtetemperatur: 1020 C, Luftabkühlung, zweimal angelassen. Schlagzähigkeit, Joule 35 Hardness C Anlasstemperatur C (2h + 2h) Verschleißwiderstand Impact energy Härte, HRC 65 Stift-Scheibe-Test. Scheibe: SiC Uddeholm Vanadis 10 = 62 HRC, W.-Nr = 62 HRC Gewichtsverlust (mg/min) VANADIS 10 W.-Nr Wärmebehandlung Weichglühen Den Stahl vor Oxidation schützen und auf 900 C durchwärmen; dann im Ofen um ca. 10 C pro Stunde bis auf 750 C und anschließend an der Luft abkühlen. Spannungsarmglühen Nach der Grobzerspanung sollte das Werkzeug auf 650 C durchgewärmt und 2 Stunden auf dieser Temperatur gehalten werden; dann langsam auf 500 C im Ofen und anschließend an der Luft abkühlen. Härten Vorwärmtemperatur: C Austenitisierungstemperatur: C Haltedauer: 30 Min. Anmerkung: Haltedauer = Zeitspanne des Haltens auf Austenitisierungstemperatur, beginnend mit dem Erreichen der Solltemperatur im Kern bis zur Einleitung des Abschreckvorganges. Eine Haltedauer von weniger als 30 Minuten führt zu Härteverlust! Während des Austenitisierens muss das Werkzeug vor Entkohlung und Oxidation geschützt werden. Abschrecken Luft/Gas Vakuumanlage (Gasüberdruck 2 5 bar) Warmbad oder Fließbett bei C Warmbad oder Fließbett bei C, wobei 350 C empfohlen werden Anm. 1: Das Werkzeug soll sofort angelassen werden, wenn eine Temperatur von C erreicht ist. Anm. 2: Für eine optimale Zähigkeit sollte die Abkühlung so schnell wie möglich erfolgen. Dabei muss berücksichtigt werden, dass der Verzug akzeptabel bleibt. Anm. 3: Querschnitte >50 mm sollten nach dem Temperaturausgleich im Warmbad mit Gebläseluft weiter abgekühlt werden. 5

6 ZTU-SCHAUBILD FÜR KONTINUIERLICHE ABKÜHLUNG Austenitisierungstemperatur C. Haltedauer 30 Minuten. Temperatur C Karbide Perlit Ac 1f cac 1s Ac1f A 1s Bainit 300 M s 200 Martensit 100 M f Sekunden Kurve Härte T Nr. HV 10 (Sek.) , Minuten Stunden Luftabkühlung von Stäben, Ø mm ISOTHERMISCHES ZTU-SCHAUBILD Austenitisierungstemperatur 1020 C. Haltedauer 30 Minuten. Temperatur C C Austenitizing temperature: 1020 C Holding time: 30 min. 900 Ac 1f 800 Perlit Pearlite Bainite Ms Mf Sekunden Ac 1s Härte Temp. Zeit HV10 C Stunde (ca.) 800 4, , , , Minuten Stunden 6

7 VERÄNDERUNG DER HÄRTE, KORNGRÖSSE UND DES RESTAUSTENITS IN ABHÄNGIGKEIT VON DER AUSTENITISIERUNGSTEMPERATUR. Haltedauer 30 Minuten. Luftabkühlung. Härte, HRC Härte Restaustenit % C Temperatur Anlassen Die Anlasstemperatur kann je nach gewünschter Härte dem Anlassdiagramm entnommen werden. Es soll zweimal angelassen werden mit einer Zwischenkühlung auf Raumtemperatur. Die niedrigste Anlasstemperatur beträgt 180 C. Die Mindesthaltedauer beträgt 2 Stunden. Bei einer Härtetemperatur von 1100 C oder höher wird eine Anlasstemperatur von mindestens 525 C empfohlen, um den Restaustenitgehalt zu reduzieren. ANLASSDIAGRAMM Härte, HRC Austenitisierungstemperatur 1060 C Restaustenit 1020 C Restaustenit 1060 C Restaustenit, % 1100 C C Anlasstemperatur Dieses Anlassschaubild wurde nach der Wärmebehandlung von Proben der Größe 15 x 15 x 40 mm, abgekühlt durch Gebläseluft/Umluft, erstellt. In Abhängigkeit von Faktoren wie Werkzeuggröße und Wärmebehandlungsparametern können niedrigere Härten erzielt werden MASSÄNDERUNGEN NACH DEM ANLASSEN Austenitisierungstemperatur 980 C F 980 C 1020 C 1060 C 1870 F Proben: Würfel von 65 x 65 x 65 mm Maßänderung % Nicht angelassen 200 C 550 C Anlasstemperatur Proben: Platten von 125 x 125 x 25 mm Maßänderung % Nicht angelassen 200 C 550 C Anlasstemperatur Tieftemperaturbehandeln Werkzeuge, von denen eine maximale Maßstabilität während der Anwendung verlangt wird, können folgendermaßen tieftemperaturbehandelt werden: Unmittelbar nach dem Abschrecken sollte das Teil auf 70 bis 80 C tiefgekühlt werden, Haltedauer 1 3 Stunden, und anschließend angelassen werden. Die Tieftemperaturbehandlung führt zu einem Abbau von Restaustenit. Dadurch steigert sich die Härte um ~1 HRC im Vergleich zu nicht tiefgekühlten Werkzeugen, wenn niedrigtemperaturangelassen wird. Hochtemperaturangelassene Werkzeuge erhalten keine höhere Härte. Verglichen mit den Anlasskurven von nicht tiefgekühlten Werkzeugen, sollte eine um C tiefere Anlasstemperatur gewählt werden, um die gewünschte Härte zu erzielen. Werkzeuge, die ausreichend hochtemperaturangelassen sind, haben auch ohne Tieftemperaturbehandlung einen niedrigen Restaustenitgehalt und damit in vielen Fällen eine zufriedenstellende Maßstabilität. Wird jedoch eine höhere Maßstabilität im Einsatz gefordert, ist es manchmal trotzdem notwendig, Werkzeuge tiefzukühlen, die anschließend hochtemperaturangelassen werden. 7

8 Für höchste Ansprüche an Maßstabilität wird eine Tieftemperaturbehandlung mit Flüssigstickstoff nach dem Abschrecken und nach jedem Anlassvorgang empfohlen. Nitrieren Durch Nitrieren entsteht eine harte Randschicht, die den Verschleißwiderstand erhöht und die Neigung zu Kaltaufschweißungen verringert. Da die Nitriertemperatur immer unter der Anlasstemperatur liegen muss, muss ein Werzeug, das nitriert werden soll, hinter dem Sekundärhärtemaximum angelassen werden. Die Temperatur für das Hochtemperaturanlassen von Uddeholm Vanadis 10 liegt bei ca. 525 C. Die Nitriertemperatur sollte daher C nicht überschreiten. Ionnitrieren wird bevorzugt. Die Oberflächenhärte nach dem Nitrieren beträgt ca HV 0,2 kg. Die zu erzielende Nitrierschichtdicke richtet sich nach der Anwendung. Bohren SPIRALBOHRER AUS SCHNELLARBEITSSTAHL Bohrer- Schnittgedurchmesser schwindigkeit (v c ) Vorschub (f) mm m/min. mm/u 5 6 8* * * * * Für beschichtete Schnellarbeitsstähle v c m/min. HARTMETALLBOHRER Bohrertyp Kühlkanalbohrer mit Schnitt- Wende- Vollhart- Hartmetallparameter plattenbohrer metall schneide 1) Schnittgeschwindigkeit (v c ) m/min Vorschub(f) mm/u ) ) ) 1) Bohrer mit einer auswechselbaren oder einer angelöteten Hartmetallschneide 2) Vorschub für Bohrerdurchmesser mm 3) Vorschub für Bohrerdurchmesser 5 20 mm 4) Vorschub für Bohrerdurchmesser mm Empfohlene Schnittdaten Die folgenden Schnittdaten sind Richtwerte. Es müssen immer örtliche Gegebenheiten und besondere Voraussetzungen berücksichtigt werden, um die richtigen Werte zu wählen. Weitere Einzelheiten finden Sie in der Uddeholm Druckschrift Schnittdatenempfehlungen. Lieferzustand: weichgeglüht auf HB Drehen Drehen mit Drehen mit Hartmetall schnellarbeitsstahl Schnittparameter Schruppen Schlichten Schlichten Schnittgeschwindigkeit (v c ) m/min Vorschub (f) mm/u Schnitttiefe (a p ) mm Bearbeitungsgruppe ISO K20* K15* * Ein verschleißfestes Al beschichtetes Hartmetall wird empfohlen Fräsen PLAN- UND ECKFRÄSEN Fräsen mit Hartmetall Schnittparameter Schruppen Schlichten Schnittgeschwindigkeit (v c ), m/min Vorschub (f z ) mm/zahn Schnitttiefe (a p ) mm Bearbeitungsgruppe ISO K20 P20 K15 P15 beschichtetes beschichtetes Hartmetall Hartmetall oder Cermet SCHAFTFRÄSEN Fräsertyp Fräser mit Wende- Schnitt- Vollhart- schneid- Schnellparameter metall platten arbeitsstahl 1) Schnittgeschwindigkeit (v c ) m/min Vorschub (f z ) mm/zahn ) ) ) Bearbeitungsgruppe ISO K 15 3) 1) Unbeschichteter Schnellarbeitsstahl wird nicht empfohlen 2) Abhängig von radialer Schnitttiefe und vom Fräserdurch messer 3) Ein verschleißfestes Al 2 O 3 -beschichtetes Hartmetall wird empfohlen

9 Schleifen Allgemeine Schleifscheibenempfehlungen sind in der Tabelle zu finden. Weitere Informationen können der Uddeholm-Druckschrift Schleifen von Werkzeugstahl entnommen werden. Schleifverfahren weichgeglüht gehärtet Umfangsschleifen A 46 HV B151 R50 B3 1) A 46 GV 2) Stirnschleifen (Segement) A 36 GV A 46 GV Außenrundschleifen A 60 KV B151 R75 B3 1) A 60 JV 2) Innenrundschleifen A 60 JV B151 R75 B3 1) A 60 IV Profilschleifen A 100 IV B126 R100 B6 1) A 100 JV 2) 1) Für diese Anwendungen sollten, wenn möglich, CBN- Scheiben verwendet werden 2) Für diese Anwendungen sollten Schleifscheiben mit gesintetem Korund (Norton SG-Scheiben) verwendet werden Relativer Vergleich der Kaltarbeitsstähle von Uddeholm Konventioneller Kaltarbeitsstähle ARNE CALMAX CALDIE (ESR) RIGOR SLEIPNER SVERKER 21 SVERKER 3 Pulvermetallurgischer Werkzeugstähle VANADIS 4 EXTRA VANADIS 6 VANADIS 10 VANCRON 40 Pulvermetallurgischer Schnellarbeitsstähle VANADIS 23 VANADIS 30 VANADIS 60 Konventioneller Schnellarbeitsstähle W.-Nr Funkenerosive Bearbeitung Wenn der Stahl im gehärteten und angelassenen Zustand funkenerosiv bearbeitet wird, sollte die Bearbeitung mit einem Schlichtvorgang (d.h. niedriger Strom, hohe Frequenz) beendet werden. Für eine optimale Werkzeugleistung sollten die funkenerosiv bearbeiteten Flächen geschliffen/poliert werden. Anschließend sollte das Werkzeug nochmals bei einer Temperatur von etwa 25 C unter der letztbenutzten Anlasstemperatur angelassen werden. Beim funkenerosiven Drahtschneiden größerer Querschnitte oder komplizierter Teile sollte Uddeholm Vanadis 10 bei Temperaturen über 500 C angelassen werden. Ausführlichere Informationen Für weitere Informationen über Auswahl, Wärmebehandlung, Anwendungsbereiche und Verfügbarkeit der Uddeholm Werkzeugstähle wenden Sie sich bitte an die Uddeholm Verkaufsniederlassung in Ihrer Nähe. Wir helfen Ihnen gerne. Materialeigenschaften und Widerstand gegen ausfallmechanismen Härte/ Widerstand Widerstand gegen Widerstand gegen Ermüdungsrisse Uddeholm gegen plast. Zerspan- Schleif- Maßbestän- Abrasiven Adhäsiven Duktilität/ Zähigkeit/ Stahl Verformung barkeit barkeit digkeit Verschleiß Verschleiß Ausbrüche Totalbruch 9

10 PM-ANLAGE WÄRME- BEHANDLUNG WALZWERK SCHMIEDEN ZERSPANEN LAGER 10 Die pulvermetallurgische Prozess Beim pulvermetallurgischen Herstellen von Werkzeugstählen wird die Stahlschmelze mithilfe von Stickstoff zu kleinen Tröpfchen verdüst. Da diese Tröpfchen sehr rasch zu Körnchen erstarren, ist die Zeitspanne, in der es zum Anwachsen der Karbide kommt, nur kurz. Dies ist der Grund für das spezielle PM-Gefüge. Die Pulverpartikel werden durch Pressen bei hohen Temperaturen und unter hohem Druck (heißisostatisches Pressen) zu einem Block verdichtet. Mit den üblichen Verfahren wie Walzen oder Schmieden werden diese Blöcke nun zu Stahlbarren verarbeitet. Der so gewonnene Stahl ist absolut homogen und enthält gleichmäßig verteilte, kleine Karbide, die, was die Initiierung von Rissen betrifft, keine Gefahr darstellen, die aber dennoch das Werkzeug vor Verschleiß schützen. Große Schlackeneinschlüsse hingegen können zu Rissbildung führen. Daher wurde das pulvermetallurgische Verfahren schrittweise weiterentwickelt, um den Reinheitsgrad des Stahls zu erhöhen. Die Pulverstähle von Uddeholm Tooling befinden sich bereits in der dritten Generation und gelten als die pulvermetallurgischen Werkzeugstähle mit dem höchsten Reinheitsgrad, die auf dem Markt sind. WÄRMEBEHANDLUNG Von der pulvermetallurgischen Anlage gelangt der Stahl zuerst zum Walzwerk oder zu unserer Schmiedepresse, um zu Rund- oder Flachstahl geformt zu werden. Nach der Formgebung werden alle Rund- und Flachstähle einer Wärmebehandlung unterzogen. Dabei werden sie entweder weichgeglüht oder gehärtet und angelassen. Hierdurch wird eine gute Ausgewogenheit zwischen Härte und Zähigkeit erreicht. MECHANISCHE BEARBEITUNG Bevor das Material fertig ist und gelagert wird, bearbeiten wir es bis zur gewünschten Größe und exakten Toleranz. Beim Drehen von großen Abmessungen rotiert der Stahlbarren in einer festen Zerspanungsstation. Beim Abschälen kleinerer Abmessungen umläuft das Zerspanungswerkzeug den Stab. Mögliche Defekte des Stahls werden durch Kontrolldurchläufe aufgespürt, z. B. durch die Oberflächenoder Ultraschallprüfung. So sichern wir die hohe Qualität und Unversehrtheit unseres Werkzeugstahls.

11 Netzwerk der Extraklasse UDDEHOLM ist auf allen Kontinenten tätig. Deshalb können wir Sie mit qualitativ hochwertigem, schwedischem Werkzeugstahl versorgen und vor Ort betreuen ganz gleich, wo Sie sich befinden. ASSAB vertritt uns als exklusiver Vertriebspartner im asiatisch pazifischen Raum. Gemeinsam sichern wir unsere Position als weltweit führender Anbieter von Werkzeugstählen.

12 UDDEHOLM / STROKIRK KNAPPEN 1309 UDDEHOLM ist der weltweit führende Anbieter von Werkzeugstahl. Diese Position haben wir erreicht, weil wir immer unser Bestes geben, um die tägliche Arbeit unserer Kunden zu erleichtern. Aufgrund langjähriger Erfahrung und intensiver Forschungsarbeit sind wir in der Lage, für jede Herausforderung bei der Werkzeugherstellung eine überzeugende Lösung zu finden. Dieser Anspruch ist hoch, aber unser Ziel ist so klar wie nie zuvor: Wir wollen Ihr Partner und Werkzeugstahllieferant Nr. 1 sein. Die globale Ausrichtung unseres Unternehmens garantiert Ihnen, dass Sie immer und überall Werkzeugstahl in der gleichen, hohen Qualität erhalten. ASSAB vertritt uns als exklusiver Vertriebspartner im asiatisch pazifischen Raum. Gemeinsam sichern wir unsere Position als der international führende Anbieter von Werkzeugstählen. Hierfür haben wir ein weltweites Netzwerk aufgebaut. Daher ist immer ein Uddeholm- oder ASSAB-Mitarbeiter in Ihrer Nähe, um Sie vor Ort zu beraten oder zu unterstützen. Unser wichtigstes Ziel ist dabei, Ihr Vertrauen in eine langfristige Partnerschaft zu erhalten. Wir wissen, dass man sich Vertrauen verdienen muss jeden Tag aufs Neue. Weitere Informationen finden Sie unter oder unter unserer lokalen Website.

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