HOTVAR. Warmarbeitsstahl

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1 Warmarbeitsstahl

2 Allgemeines HOTVAR ist ein Cr-Mo-V-legierter Hochleistungswarmarbeitsstahl, der sich durch folgende Eigenschaften auszeichnet: hoher Warmverschleißwiderstand ausgezeichnete Eigenschaften bei hohen Temperaturen hervorragende Beständigkeit gegen Warmrißbildung sehr gute Anlaßbeständigkeit erstklassige Wärmeleitfähigkeit. Richtanalyse C Si Mn Cr Mo V %,55 1,,75 2,6 2,25,85 Norm keine Lieferzustand weichgeglüht bis auf ca. 21 HB Farbkennzeichnung Rot/Braun VERBESSERTE WERKZEUGLEISTUNG HOTVAR ist ein spezieller Warmarbeitsstahl, der von Uddeholm entwickelt wurde, um optimale Leistungen bei Anwendungen bis zu 65 C Werkzeugtemperatur zu erreichen. Durch die ausgewogene Abstimmung der Legierungselemente besitzt HOTVAR eine hohe Warmverschleißfestigkeit sowie gute Eigenschaften bei hohen Temperaturen. Um die Eigenschaften von HOTVAR zu optimieren, werden modernste Produktionsverfahren angewandt. Anwendungsgebiete HOTVAR ist ein Warmarbeitsstahl, der sich besonders für Anwendungsgebiete eignet, bei denen Warmverschleiß sowie plastische Verformung die hauptsächlichen Ausfallursachen darstellen. Interessante Anwendungsbereiche und Werkzeuge: Halbwarmschmieden, Gesenke und Stempel Reckschmieden, Walzbacken Taumelschmieden, Gesenke Stauchschmieden, Klemmbacken Vollautomatisches Warmformen, Matrizen Axiales Ring-/Gesenkwalzen Querwalzen, Walzsegmente Warmbiegen, Biegesegmente Warmkalibrieren Zinkdruckgießen, Formeneinsätze Aluminium-Rohrstrangpreßwerkzeuge Eigenschaften Sämtliche Proben stammen aus der Mitte eines Stabes (Ø 115 mm). Sie wurden bei 15 C gehärtet, dann an der Luft abgeschreckt und bei 575 C zweimal je 2 Stunden angelassen. Die Härte betrug 56 HRC. PHYSIKALISCHE DATEN Werte bei Raumtemperatur und erhöhten Temperaturen. Temperatur 2 C 4 C 6 C Dichte kg/m Elastizitätsmodul MPa Wärmeausdehnungskoeffizient pro C ab 2 C 12,6 x ,2 x 1 6 Wärmeleitfähigkeit W/m C MECHANISCHE EIGENSCHAFTEN Ungefähre Zugfestigkeitswerte bei Raumtemperatur. Härte 54 HRC 56 HRC 58 HRC Zugfestigkeit Rm 2 1 MPa 2 2 MPa 2 3 MPa Streckgrenze Rp,2 1 8 MPa 1 82 MPa 1 85 MPa Stempel für das Ringwalzen. Der empfohlene Härtegrad liegt bei HRC. Um den Verschleißwiderstand zu erhöhen, können die Werkzeuge plasmanitriert oder nitrokarburiert werden. 2

3 Warmfestigkeit Warmfestigkeit in Längsrichtung. Rm/Rp,2/MPa 25 Rm 2 Z, A5% Einfluß der Haltezeit auf die Härte bei hohen Temperaturen Das Erweichen bei hohen Temperaturen und unterschiedlichen Haltezeiten ist in den nachfolgenden Diagrammen abgebildet. Die Proben wurden zunächst gehärtet und auf 54, 56 und 58 HRC angelassen Rp, C 5 Z Zeit, Stunden C Temperatur A C Einfluß der Prüftemperatur auf die Kerbschlagzähigkeit Charpy-V-Proben, Querrichtung Kerbschlagzähigkeit, Zeit, Stunden C C Prüftemperatur Zeit, Stunden 3

4 Wärmebehandlung allgemeine Empfehlungen WEICHGLÜHEN Schützen Sie den Stahl vor Oxydation und wärmen Sie ihn auf 82 C durch; um ihn dann im Ofen um 1 C pro Stunde auf 6 C und anschließend an der Luft abkühlen zu lassen. SPANNUNGSARMGLÜHEN Nach der Grobzerspanung sollte das Werkzeug auf 65 C durchgewärmt werden; die Haltezeit beträgt zwei Stunden, dann langsam auf 35 C und anschließend an der Luft abkühlen. HÄRTEN Vorwärmtemperatur: erste Stufe: 48 6 C, zweite Stufe: 85 C. Austenitisierungstemperatur: C, normalerweise 15 C, für die maximale Härte beträgt die Temperatur 17 C. Ansprungshärte Temperatur Haltedauer* für Ø 25 mm C Minuten Öl Luft ±1 59 ± ±1 6 ±1 * Haltedauer = Zeitspanne des Haltens auf Härtetemperatur, nachdem das Werkzeug vollständig durchgewärmt ist. Das Werkstück ist während des Härtens vor Entkohlung und Oxydation zu schützen. ABSCHRECKMITTEL Bewegte Luft Vakuum (schnelle Durchflutung und ausreichender Überdruck) Salzbad oder Wirbelbett bei C Salzbad oder Wirbelbett bei C Warmes Öl, ca. 8 C. Anmerkung 1: Der Abschreckvorgang sollte bei 5 7 C unterbrochen und das Werzeug dann sofort angelassen werden. Anmerkung 2: Im Werkzeug werden optimale Eigenschaften bei einer möglichst schroffen Abschreckung erzielt. Die Abschreckung soll jedoch nicht so schroff sein, daß sie zu einem übermäßigen Verzug oder zur Rißbildung führt. ZTU-Schaubild Austenitisierungstemperatur 15 C, Haltezeit 3 Minuten. C M s 2 1 Karbide Perlit Bainit Martensit M f Seconds Sekunden 1 Minutes Minuten Hours Stunden Luftabkühlung Air cooling of bars von,2.2 1, Ø mm Stäben Ø mm inch 9 A c1 = A89 C (163 F) C1 = 89 C Ac C1s = 8 C = 8 C (147 F) Abkühlungs- Härte T 8 5 kurve HV 1 (S)

5 Härte, Korngröße und Restaustenit in Abhängigkeit von der Austenitisierungstemperatur. Proben Ø 25 mm. Korngröße ASTM Härte, HRC ANLASSEN Die Anlaßtemperatur kann je nach gewünschter Härte dem Anlaßdiagramm entnommen werden. Das Werkzeug soll mindestens zweimal angelassen werden, und zwar mit zwischenzeitlichem Abkühlen auf Raumtemperatur. Die Mindesthaltezeit liegt bei zwei Stunden. Anlaßdiagramm HRC Öl C Austenitisierungstemperatur 17 C 15 C Korngröße Restaustenit C Anlaßtemperatur Stunden Restaustenit % HRC Luft MAßÄNDERUNGEN NACH DEM ABSCHRECKEN UND ANLASSEN Während des Härte- und Anlaßvorganges wird das Werkzeug sowohl thermischen als auch Umwandlungsspannungen ausgesetzt. Dies führt unweigerlich zu Maßänderungen und im schlimmsten Fall sogar zu Formänderungen. Daher wird empfohlen, vor dem Härten und Anlassen immer eine ausreichende Bearbeitungszugabe einzuplanen. Normalerweise wird das Werkzeug in Richtung der größten Abmessung kleiner und in der kleinsten Abmessung eventuell größer. Dies ist jedoch abhängig von der Werkzeuggröße, der Form und der Abkühlungsgeschwindigkeit nach dem Härten. Für HOTVAR wird eine Bearbeitungszugabe von,4% empfohlen, bezogen auf Länge, Breite und Dicke. NITRIEREN UND NITROKARBURIEREN Durch Nitrieren und Nitrokarburieren entsteht eine harte Oberflächenschicht, die sehr verschleißfest ist. Die Nitrierschicht ist jedoch spröde und kann reißen oder abplatzen, wenn sie Schlagbeanspruchungen oder plötzlichen Temperaturwechseln ausgesetzt wird je dicker die Schicht, desto größer das damit verbundene Risiko. Vor dem Nitrieren sollte das Werkzeug gehärtet und dann bei einer Temperatur, die mindestens 5 C über der Nitriertemperatur liegt, angelassen werden. Im allgemeinen wird das Plasmanitrieren bevorzugt, weil dabei das N 2 -Potential besser kontrolliert werden kann. Die Plasmanitrierung in einer 75% Wasserstoff u. 25% Stickstoff Gasmischung bei 48 C ergibt eine Oberflächenhärte von ca. 1 HV,2. HOTVAR kann auch in einem Salzbad oder in Gas nitrokarburiert werden. Dadurch wird eine Oberflächenhärte von ca. 9 HV,2 erreicht. NITRIERTIEFE Zeit Tiefe Vorgang Stunden mm Plasmanitrierung bei 48 C 1,18 3,27 Nitrokarburierung in Gas bei 58 C 2,5,2 im Salzbad bei 58 C 1,13 Zweimal zweistündiges Anlassen bei 25 C führt zu einer Härte von HRC. Hierbei ist zu beachten, daß HOTVAR eine größere Nitrierbarkeit aufweist als Die Nitrierzeiten bei HOTVAR sollten also kürzer sein als bei , da ansonsten eine zu große Nitriertiefe entstehen kann. 5

6 Empfohlene Schnittdaten Die untenstehenden Zerspanbarkeitsdaten sind Richtwerte und müssen den jeweiligen örtlichen Voraussetzungen angepaßt werden. DREHEN Drehen mit Drehen mit Hartmetall Schnell- Schnitt- arbeitsstahl parameter Schruppen Schlichten Schlichten (v c ) m/min Vorschub (f) mm/u,3,6,3,3 Schnittiefe (a p ) mm Bearbeitungsgruppe ISO P2 P3 P1 beschichtetes beschichtetes Hartmetall Hartmetall oder Cermet BOHREN Spiralbohrer aus Schnellarbeitsstahl Bohrerdurch- Schnittgeschwindig- Vorschub (f) messer, Ø mm keit (v c ), m/min mm/u 5 14*,8, *,2, *,3, *,35,4 *) Für beschichtete Schnellarbeitsstähle v c ~2 m/min. FRÄSEN Plan- und Eckfräsen Fräsen mit Fräsen mit Hartmetall Schnell- Schnitt- arbeitsstahl parameter Schruppen Schlichten Schlichten (v c ) m/min Vorschub (f z ) mm/zahn,2,4,1,2,1 Schnittiefe (a p ) mm Bearbeitungsgruppe ISO P2 P4 P1 beschichtetes beschichtetes Hartmetall Hartmetall oder Cermet Schaftfräsen Fräsertyp Fräser mit Schnitt- Vollhart- Wendeschneid- Schnellparameter metall platten arbeitsstahl (v c ) m/min ) Vorschub (f z ) mm/zahn,3,2 2),8,2 2),5,35 2) Bearbeitungsgruppe ISO K1, P4 P2 P3 1) Für beschichtete Schaftfräser aus Schnellarbeitsstahl v c 4 m/min. 2) Abhängig von der radialen Schnittiefe und dem Fräserdurchmesser Hartmetallbohrer Bohrertyp Kühlkanalbohrer mit Schnitt- Wende- Voll- Hartmetallparameter plattenbohrer hartmetall schneide 1) (v c ) m/min Vorschub (f) mm/u,5,25 2),1,25 2),15,25 2) 1) Bohrer mit Kühlkanälen und einer angelöteten Hartmetallschneide 2) Abhängig vom Bohrerdurchmesser SCHLEIFEN Allgemeine Schleifscheibenempfehlungen sind in der Tabelle zu finden. Weitere Informationen können der Uddeholm Druckschrift,,Schleifen von Werkzeugstahl entnommen werden. Empfohlene Schleifscheiben Schleifverfahren Weichgeglüht Gehärtet Planschleifen A 46 HV A 46 GV Planschleifen A 24 GV A 36 GV (Segment) Rundschleifen A 46 LV A 6 JV Innenschleifen A 46 JV A 6 IV Profilschleifen A 1 LV A 12 JV 6

7 Schweißen Beim Schweißen von Werkzeugstahl lassen sich gute Ergebnisse erzielen, wenn gründliche Vorbereitungen getroffen werden. Dies betrifft insbesondere die Wahl der erhöhten Arbeitstemperatur, die Vorbereitung der Schweißnaht, die Wahl des geeigneten Schweißzusatzwerkstoffes sowie des Schweißverfahrens. Funkenerosive Bearbeitung Wenn der Stahl im gehärteten und angelassenen Zustand funkenerosiv bearbeitet wird, sollte die weiße Schicht mechanisch z.b. durch Schleifen entfernt werden. Das Werkzeug sollte anschließend bei etwa 25 C unter der letzten Anlaßtemperatur spannungsarmgeglüht werden. Weitere Informationen finden Sie in unserer Broschüre,,Funkenerosive Bearbeitung von Werkzeugstählen. Lichtbogenhand- Schweißmethode WIG schweißen Arbeitstemperatur C C Schweißzusatz- QRO 9 werkstoff TIG-WELD QRO 9 WELD Härte nach dem Schweißen 5 55 HRC 5 55 HRC Wärmebehandlung nach dem Schweißen gehärteter Stahl Anlassen bei 2 C unter der ursprünglichen Anlaßtemperatur weichgeglühter Den Stahl vor Oxydation schützen Stahl und bei 82 C weichgeglühen. Dann im Ofen mit 1 C pro Stunde auf 65 C abkühlen, anschließend an der Luft abkühlen. Weitere Informationen hierzu finden Sie in unserer Uddeholm-Broschüre Schweißen von Werkzeugstählen. Ausführlichere Information Bitte lassen Sie sich von Ihrer Uddeholm-Verkaufsstelle über die Auswahl, die Wärmebehandlung und die Liefermöglichkeiten von Uddeholm- Werkzeugstählen informieren und fordern Sie die Druckschrift,,Stähle für Schneid- und Umformwerkzeuge an. 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. 7