K E N N D A T E N V O N W E R K Z E U G S T Ä H L E N VANADIS 4 SuperClean Hochleistungs PM Stahl für Kaltarbeitswerkzeuge Überall, wo Werkzeuge hergestellt und verwendet werden
Ausschlaggebende Werkzeugstahleigenschaften für HOHE WERKZEUGLEISTUNG Korrekte Härte für die Anwendung Hoher Verschleißwiderstand Hohe Zähigkeit. 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. VANADIS 4 ist ein pulvermetallurgisch hergestellter Kaltarbeitsstahl, der eine äußerst gute Kombination von Verschleißwiderstand und Zähigkeit für Hochleistungs-Werkzeuge bietet. WIRTSCHAFTLICHERE WERKZEUGHERSTELLUNG Zerspanbarkeit Wärmebehandlung Maßbeständigkeit bei der Wärmebehandlung Oberflächenbehandlung. Die Herstellung eines Werkzeuges aus hochlegierten Werkzeugstählen erweist sich oft als problematischer bezüglich der Zerspanbarkeit und der Wärmebehandlung als die Herstellung eines Werkzeuges aus niedriger legierten Stählen. Das erhöht natürlich die Herstellungskosten. Dank der sehr sorgfältig ausgewogenen Legierungszusammensetzung und der pulvermetallurgischen Herstellung besitzt VANADIS 4 eine ähnliche Zerspanbarkeit und Wärmebehandlung wie die Stahlqualität mit der W.-Nr. 1.2379. Auch die Maßbeständigkeit bei der Wärmebehandlung ist ein sehr großer Vorteil. Sie ist viel besser als bei allen anderen bekannten Hochleistungskaltarbeitsstählen. Das bedeutet, daß z.b. die Kosten für das Schleifen auf Maß geringer sind und daß VANADIS 4 auch für die CVD-Beschichtung ein ausgezeichnet geeigneter Werkzeugstahl ist. Verwendungsbereiche VANADIS 4 ist besonders für Anwendungen geeignet, bei denen der adhäsive Verschleiß und/oder Ausbröckelungen die dominierenden Probleme sind, z.b.: bei weichen Werkstoffen, die zu Kaltaufschweißungen neigen, wie z.b. weiche, unlegierte Stähle, rostfreier Stahl, Kupfer, Aluminium usw., bei stärkerem Schnittgut. Beispiele: Schneiden und Umformen Feinschneiden Kaltumformen Pulverpressen Tiefziehen Messer. Allgemeines VANADIS 4 ist ein Cr-Mo-V-legierter Stahl, charakterisiert durch: Hohen Verschleißwiderstand Hohe Druckfestigkeit Sehr gute Durchhärtungs-Eigenschaften Sehr hohe Zähigkeit Sehr gute Maßbeständigkeit nach dem Härten und Anlassen Gute Anlaßbeständigkeit. Richt- C Si Mn Cr Mo V analyse % 1,5 1,,4 8, 1,5 4, Lieferzustand Weichgeglüht auf ca. 235 HB Farbkennzeichnung Grün/weiß 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. 2
Eigenschaften PHYSIKALISCHE EIGENSCHAFTEN Gehärtet und angelassen auf HRC. Temperatur 2 C 2 C 4 C Dichte kg/m 3 7 Elastizitätsmodul N/mm 2 225 28 19 Wärmeausdehnungskoeffizient pro C ab 2 C 1,8 x 1-11,9 x 1 - Wärmeleitfähigkeit W/m C 15 18 21 Spezifische Wärme J/kg C 4 SCHLAGZÄHIGKEIT Ungefähre Schlagzähigkeitswerte (bei Raumtemperatur) für verschiedene Anlaßtemperaturen. Probengröße: 7 x 1 x 55 mm ungekerbt, Härtetemperatur: 12 C, Luftabschreckung, zweimal angelassen. Schlagzähigkeit Joule 1 8 4 2 Härte Härte HRC 35 2 3 4 5 Anlaßtemperatur C (2h + 2h) 55 5 45 4 Wärmebehandlung WEICHGLÜHEN Den Stahl vor Oxidation schützen und auf 9 C durchwärmen; dann im Ofen um ca. 1 C pro Stunde bis auf 75 C und anschließend an der Luft abkühlen. SPANNUNGSARMGLÜHEN Nach der Grobzerspanung sollte das Werkzeug auf 5 C durchgewärmt und 2 Stunden auf dieser Temperatur gehalten werden; dann langsam auf 5 C im Ofen und anschließend an der Luft abkühlen. HÄRTEN Vorwärmtemperatur: 7 C. Austenitisierungstemperatur: 98 11 C, normalerweise 12 C. Für Querschnitte >7 mm werden 1 C empfohlen. Haltedauer: 3 Minuten. Anm.: Haltedauer = Zeitspanne des Haltens auf Austenitisierungstemperatur, beginnend mit dem Erreichen der Solltemperatur im Kern bis zur Einleitung des Abschreckvorganges. Eine Haltedauer von weniger als 3 Minuten führt zu Härteverlust! Während des Austenitisierens muß das Werkzeug vor Entkohlung und Oxidation geschützt werden. ABSCHRECKMITTEL Vakuum (Vakuumanlage mit genügend Gasüberdruck) Warmbad oder Fließbett bei 5 55 C Warmbad oder Fließbett bei 2 35 C, wobei 35 C empfohlen werden. Anm. 1: Das Werkzeug soll sofort angelassen werden, wenn eine Temperatur von 5 7 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 >7 mm sollten nach dem Temperaturausgleich im Warmbad mit Gebläseluft weiter abgekühlt werden. Feinschneiden stellt sehr hohe Ansprüche an Verschleißwiderstand und Zähigkeit, besonders, wenn das zu schneidende Material dick ist. Dieses Feinschneidwerkzeug aus VANADIS 4 hat sich bei 5 mm dickem Schnittgut außerordentlich gut bewährt. 3
Isothermisches Zeit-Temperatur-Umwandlungsschaubild Austenitisierungstemperatur 12 C. Haltedauer 3 Minuten. Temperatur C 11 1 9 8 7 5 4 3 2 1 M s Martensite Bainite Austenitizing temperature 12 C Holding time 3 min. Perlit Pearlite 1 1 1 1 1 1 Seconds 1 1 1 1 1 1 Sekunden A C1f A C1s Temp. Zeit Härte C Std. HV1 825 4, 53 8 18,2 222 75 1, 27 7 1,8 213 5 47,1 342 7,3 37 45 19,3 83 4 25,9 772 35 18, 792 3 2, 34 25 5,3 1 Minutes 1 1 1 1 Minuten 1 1 1 Hours Stunden Air cooling of bars, Ø mm,2.2 1,5 1.5 1 9 Luftabkühlung von Stäben Ø mm Kontinuierliches Zeit-Temperatur-Umwandlungsschaubild Austenitisierungstemperatur 12 C. Haltedauer 3 Minuten. Temperatur C 11 1 9 A C1f A C1s 8 Perlit Carbides Pearlite 7 Karbide Kurve Härte T 8 5 HV 1 (Sek.) 1 835 1 5 2 835 14 3 824 42 4 Bainite 4 782 139 3 5 782 415 2 M s 724 7 Martensite M f 7 2 277 1 8 483 35 1 2 3 4 5 7 8 9 9 274 7 1 1 1 1 1 1 1 1 Sekunden Seconds 1 1 1 11 Minutes Minuten 1 11 1 1 Hours Stunden Air cooling of,2.2 1,5 1.5 1 9 Luftabkühlung bars, Ø mm von Stäben Ø mm 4
Veränderung der Härte, Korngröße und des Restaustenits in Abhängigkeit von der Austenitisierungstemperatur. Korngröße ASTM 9 8 7 5 4 3 2 Härte HRC 8 4 2 58 5 54 Ansprungshärte Korngröße Restaustenit Restaustenit % 98 1 12 14 1 18 11 C Austenitisierungstemperatur 4 3 2 1 Proben: Platten von 1 x 1 x 25 mm Maßänderung %,8,4,4 Länge Breite Dicke Proben: Würfel von 8 x 8 x 8 mm Maßänderung %,8 MAßÄNDERUNGEN WÄHREND DES HÄRTENS 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 18 C. Die Mindesthaltedauer beträgt 2 Stunden. Ein Anlassen in Temperaturbereich von 47 52 C wird wegen der Anlaßsprödigkeit nicht empfohlen.,4,4 Länge Breite Dicke 98 C, 3 Min. 12 C, 3 Min. 15 C, 3 Min. Anlaßdiagramm Härte HRC 4 2 58 5 54 1 C 12 C 1 C Restaustenit 15 C Austenitisierungstemperatur 98 C Restaustenit % 1 8 4 Maßänderung % +,8 +,4,4,8 MAßÄNDERUNGEN WÄHREND DES ANLASSENS 1 2 3 4 5 Anlaßtemperatur C Anm.: Die Maßänderungen nach dem Härten und nach dem Anlassen sind zu addieren. 2 2 3 4 5 C Anlaßtemperatur (2h + 2h) 5
TIEFTEMPERATURBEHANDLUNG Teile, von denen eine maximale Maßstabilität verlangt wird, können folgendermaßen tieftemperaturbehandelt werden: Unmittelbar nach dem Abschrecken sollte das Teil auf 7 bis 8 C tiefgekühlt werden Haltedauer 3 4 Stunden und anschließend angelassen und gealtert werden. Die Tieftemperaturbehandlung steigert die Härte um ~1 HRC. Bei komplizierteren Teilen ist diese Behandlung wegen der Rißgefahr nach Möglichkeit zu vermeiden. NITRIEREN Durch Nitrieren entsteht eine harte Randschicht, die den Verschleißwiderstand erhöht und die Neigung zu Kaltaufschweißungen verringert. VANADIS 4 wird normalerweise hochtemperaturangelassen bei Temperaturen von ca. 525 C. Die benutzte Nitriertemperatur sollte daher 5 525 C nicht überschreiten. Ionnitrieren wird bevorzugt. Die Oberflächenhärte nach dem Nitrieren beträgt ca. 125 HV,2 kg. Die zu erzielende Nitrierschichtdicke richtet sich nach der Anwendung. Empfohlende Schnittdaten Die untenstehenden Zerspanbarkeitsdaten sind Richtwerte und müssen den jeweiligen örtlichen Voraussetzungen angepasst werden. DREHEN Schruppen Schlichten Drehen mit mit mit Schnell- Hartmetall Hartmetall arbeitsstahl (v c ) m/min. 7 1 1 15 15 Vorschub (f) mm/u,3,,3,3 Schnittiefe (a p ) mm 2 2 2 ISO-Bearbeitungsgruppe K15* K15* * Ein Al 2 O 3 beschichtetes Hartmetall wird empfohlen, z.b. Sandvik Coromant GC 315 oder SECO TP5. FRÄSEN Plan- und Eckfräsen Schruppen Schlichten Fräsen mit mit mit Schnell- Hartmetall Hartmetall arbeitsstahl (v c ) m/min. 5 9 9 11 1 Vorschub (f z ) mm/zahn,2,4,1,2,1 Schnittiefe (a p ) mm 2 5 22 2 2 ISO-Bearbeitungsgruppe K15* K15* * Ein Al 2 O 3 beschichtetes Hartmetall wird empfohlen, z.b. Sandvik Coromant GC 315 oder SECO T1M. Schaftfräsen Fräsertyp Fräser mit Vollhart- Wende- Schnellmetall schneidplatten arbeitsstahl (v c ) m/min. 25 1 1 1) Vorschub (f z ) mm/zahn,3,2 2),8,2 2),5,35 2) ISO-Bearbeitungsgruppe K2 K15 3) 1) Für beschichtete Schaftfräser aus Schnellarbeitsstahl 14 m/min. 2) Abhängig von radialer Schnittiefe und vom Fräserdurchmesser. 3) Ein verschleißfestes Al 2 O 3 beschichtetes Hartmetall wird empfohlen. BOHREN Spiralbohrer aus Schnellarbeitsstahl Bohrerdurch- Schnittgemesser schwindigkeit (v c ) Vorschub (f) mm m/min. mm/u 5 1*,8,2 5 1 1*,2,3 1 15 1*,3,35 15 2 1*,35,4 * Für beschichtete Schnellarbeitsstähle v c 14 m/min. Hartmetallbohrer Bohrertyp Kühlkanalbohrer mit Wende- Vollhart- Hartmetallplattenbohrer metall schneide 1) (v c ) m/min. 1 15 45 3 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 für VANADIS 4 sind in der folgenden Tabelle zu finden. Weitere Informationen können der Uddeholm-Druckschrift Schleifen von Werkzeugstahl entnommen werden. Schleifverfahren weichgeglüht gehärtet Flächenschleifen A4 HV B17 R75B3 1) (Flachscheiben) 3SG4 GVS 2) C4 GV Flächenschleifen A24 GV 3SG-4 FVSPF 2) (Segmentscheiben) A4 FV Rundschleifen A4 LV B12R75B3 1) 5SG7 IVS 2) C IV Innenschleifen A4 JV B17 R75B3 1) 3SG JVS 2) C HV Profilschleifen A1 LV B17 R1V 1) 5SG8 JVS 2) C12 HV 1) Für diese Anwendungen sollten wenn möglich, CBN- Scheiben verwendet werden. 2) Schleifscheibe der Firma Norton Co. 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 Erodieren von größeren Abmessungen oder komplizierten Formen sollte VANADIS 4 bei einer höheren Temperatur, über 5 C, angelassen werden. Ausführlichere Information Bitte lassen Sie sich von Ihrer Uddeholm-Verkaufsstelle über die Auswahl, die Wärmebehandlung und die Liefermöglichkeiten von Uddeholm- Werkzeugstählen informieren. VANADIS 4-Werkzeug für das Schneiden von 1 mm dickem Material. Relativer Vergleich der Kaltarbeitsstähle von Uddeholm MATERIALEIGENSCHAFTEN UND WIDERSTAND GEGEN AUSFALLMECHANISMEN Uddeholm Marke Uddeholm: CALMAX SVERKER 21 VANADIS 4 W.-Nr. Spec. 1.2379 Spec. PM Härte/ Widerstand plastische Verformung Zerspanbarkeit Schleifbarkeit Maßbeständigkeit Widerstand gegen Abrasiver Verschleiß Adhäsiver Verschleiß Widerstand gegen Ermüdungsrisse Duktilität/ Ausbrüche Zähigkeit/ Totalbruch VANADIS VANADIS 1 VANADIS 23 VANADIS 3 VANADIS AISI: M2 Spec. PM Spec. PM 1.3344 PM ~1.327 PM ~1.3241 PM 1.3343 7