Hochfester Konstruktionsstahl mit guter Zerspanbarkeit
Allgemeines THG 2000 ist ein Cr-Mo-V-legierter Konstruktionsstahl, der für Anwendungsbereiche wie Wendeschneidbohrer und Fräskörper entwickelt wurde. Seine wichtigsten Eigenschaften sind: Gute Verschleißfestigkeit bei niedrigen und hohen Temperaturen Gute Zähigkeit und Dehnbarkeit Gute Zerspanbarkeit Hohe Festigkeit Gute Warmfestigkeit und Widerstand gegenüber Wärmeermüdung Gute Durchhärtungseigenschaften und geeignet für Lufthärtung Sehr geringe Verformung während des Härtens. Gegenüber vergleichbarem Stahl wurde die Zerspanbarkeit verbessert, was Arbeitsvorgänge wie Bohren und Gewindebohren von kleinen Löchern erleichtert. Dieser Stahl ist besonders geeignet für das Induktionshärten und kann auch PVDbeschichtet werden, ohne die Härte des Bauteils zu reduzieren. Lieferzustand Farbkennzeichnung weichgeglüht auf etwa 185 HB gelb/violett Anwendungsbereiche THG 2000 ist ein hochfester Spezialstahl für Anwendungsbereiche mit hohen Anforderungen an die mechanischen Eigenschaften des Materials, wobei gleichzeitig eine gute Zerspanbarkeit gefordert wird. Beispiele für Anwendungsbereiche sind: Wendeschneidbohrer und Fräskörper Fräsfutter und Werkzeugkegel Hochbeanspruchte Antriebswellen und Getriebeteile für Motorfahrzeuge Walzen in Stranggußanlagen Spannbacken Transportrollen für den Transport von heißen Teilen. Eigenschaften PHYSIKALISCHE DATEN Gehärtet und angelassen auf 45 HRC. Daten bei Raumtemperatur und bei erhöhter Temperatur. Temperatur 20 C 400 C 600 C Dichte kg/m 3 7800 7700 7600 Elastizitätsmodul N/mm 2 210 000 180 000 140 000 Wärmeausdehnungskoeffizient ab 20 C 12,6 x 10 6 13,2 x 10 6 Wärmeleitfähigkeit W/m C 29 30 MECHANISCHE EIGENSCHAFTEN Ungefähre Zugfestigkeit bei Raumtemperatur Härte 52 HRC 45 HRC höchste Zugfestigkeit, Rm N/mm 2 1820 1420 kp/mm 2 185 145 Streckgrenze, Rp0,2 N/mm 2 1520 1280 kp/mm 2 155 130 Einfluß der Temperatur und der Haltezeit auf die Härte Härte, HRC 50 45 500 C 40 35 550 C 30 600 C 25 650 C 20 1 10 100 1000 Zeit, Stunden Wendeschneidbohrer aus THG 2000. 2
Festigkeit bei erhöhten Temperaturen Längsrichtung Rm, Rp0,2 MPa (N/mm 2 ) 2000 1800 Z 1600 1400 1200 1000 Rm 800 600 Rp0,2 400 200 A5 0 100 200 300 400 500 600 700 C Prüftemperatur A5, Z % 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 Wärmebehandlung WEICHGLÜHEN Den Stahl vor Oxydation schützen und auf 850 C durchwärmen. Dann im Ofen um ca. 10 C pro Stunde bis auf 650 C und anschließend an der Luft abkühlen. SPANNUNGSARMGLÜHEN Nach der Grobzerspanung soll das Teil auf 650 C durchgewärmt und zwei Stunden auf dieser Temperatur gehalten werden. Langsam im Ofen auf 500 C und anschließend an der Luft abkühlen. HÄRTEN Vorwärmtemperatur: 600 850 C. Austenitisierungstemperatur: 900 1030 C, normalerweise 1020 C. Temperatur Durchwärmzeit* Härte vor C Minuten dem Anlassen 900 45 44 ±3 HRC 920 45 46 ±3 HRC 940 45 47 ±3 HRC 960 45 48 ±3 HRC 980 45 50 ±3 HRC 1000 45 52 ±3 HRC 1020 30 53 ±3 HRC * Haltedauer = Zeitspanne des Haltens auf Austenitisierungstemperatur, beginnend mit dem Erreichen dieser Temperatur im Werkzeugkern Schützen Sie das Teil während des Härtens vor Entkohlung. ABSCHRECKMEDIEN Bewegte Luft oder ruhende Atmosphäre Vakuum (Inertgas mit genügend Überdruck) Warmbad oder Fließbett bei 180 220 C oder bei 450 550 C mit anschließender Kühlung an Luft Warmes Öl (60 70 C). Anmerkung: Lassen Sie das Teil an, sobald die Kerntemperatur auf 50 70 C abgesenkt wurde. ANLASSEN Wählen Sie die Anlaßtemperatur für die entsprechende Härte aus unten abgebildetem Diagramm. Lassen Sie zweimal an, mit zwischenzeitlichem Abkühlen auf Raumtemperatur. Die minimale Anlaßtemperatur beträgt 180 C, die Mindesthaltezeit zwei Stunden. Anlaßdiagramm Härte, HRC 55 50 45 40 960 C 900 C 1020 C 980 C 35 30 25 250 300 350 400 450 500 550 600 650 C Anlaßtemperatur Werkzeughalter für einen Schaftfräser aus THG 2000. Um Anlaßsprödigkeit zu vermeiden, sollte im Bereich 425 525 C nicht angelassen werden. 3
Probenplatte 100 x 100 x 25 mm Breite Länge Stärke Abschreckmedium % % % Öl 1020 C min. 0,08 0,06 0,00 max. 0,15 0,16 +0,30 Luft 1020 C min. 0,02 0,05 max. +0,03 +0,02 +0,05 Vakuum/Inertgas 1020 C min. +0,01 0,02 +0,08 max. +0,02 0,04 +0,12 Maßänderungen % +0,12 +0,08 +0,04 0 0,04 0,08 0,12 MAßÄNDERUNGEN WÄHREND DES HÄRTENS MAßÄNDERUNGEN WÄHREND DES ANLASSENS 100 200 300 400 500 600 700 C Anlaßtemperatur (1h + 1h) Anmerkung: Die Maßänderungen während des Härtens und des Anlassens sind zu addieren. raturwechseln ausgesetzt wird. Dieses Risiko steigt mit zunehmender Dicke der Schicht. Vor dem Nitrieren muß das Teil bei einer Temperatur von mindestens 50 C über der Nitriertemperatur angelassen werden. Nitrieren in Ammoniakgas bei 510 C oder Plasmanitrieren in einer 25% Stickstoff / 75% Wasserstoff- Gasmischung bei 480 C ergibt jeweils eine Oberflächenhärte von ca. 1100 HV 0,2. Im allgemeinen wird das Plasmanitrieren bevorzugt, da das Stickstoffpotential genauer eingestellt werden kann. Insbesondere kann vermieden werden, daß sich die sogenannte weiße Schicht bildet. Ein sorgfältig ausgeführtes Gasnitrieren kann jedoch auch gute Ergebnisse erzielen. THG 2000 kann auch im Gas oder Salzbad nitrokarburiert werden, um eine Oberflächenhärte von 900 1000 HV 0,2 zu erreichen. NITRIERHÄRTETIEFE Zeit Nitrierhärtetiefe Verfahren Stunden mm Gasnitrieren 10 0,12 bei 510 C 30 0,20 Plasmanitrieren 10 0,12 bei 480 C 30 0,18 Nitrokarburieren in Gas bei 580 C 2,5 0,11 in Salzbad bei 580 C 1 0,06 EINSATZHÄRTEN Das Einsatzhärten erhöht die Oberflächenhärte und die Verschleißfestigkeit des Stahles sowie den Widerstand gegenüber Verbiegen und Verdrehen und verbessert die Dauerfestigkeit. THG 2000 kann wie folgt einsatzgehärtet werden: Aufkohlungstemperatur: 900 C Austenitisierungstemperatur: 980 C Kühlen: an Luft oder Öl Anlassen: zweimal 250 C oder zweimal 525 C Oberflächenhärte: 58 ±3 HRC. Für Teile, die für Hochtemperaturanwendungen bestimmt sind, wird eine Nitrierhärtetiefe von <0,3 mm empfohlen. THG 2000 kann auch in weichgeglühtem Zustand nitriert werden, obwohl die Härte und die Härtetiefe dann etwas geringer sind. Aufkohlungszeit Einhärtungstiefe ca. 2 Stunden ~0,35 mm 4 Stunden ~0,65 mm 16 Stunden ~1,30 mm Verwenden Sie ein mildes Aufkohlungsmittel. NITRIEREN Nitrieren erzeugt eine harte Oberflächenschicht, die sehr widerstandsfähig gegenüber Verschleiß und Erosion ist. Die Nitrierschicht ist jedoch spröde und kann reißen oder abplatzen, falls sie Schlagbeanspruchungen oder plötzlichen Tempe- THG 2000 ist ein geeignetes Material für unterschiedliche Arten von Fräskörpern. 4
Empfohlene Zerspanbarkeitsdaten Die untenstehenden Zerspanbarkeitsdaten für THG 2000 sind lediglich als Richtwerte zu sehen. Mehr Informationen hierzu finden Sie in der Uddeholm Drucksache,,Empfohlende Schnittdaten. Weichgeglühter Zustand: DREHEN Drehen Drehen mit mit Hartmetall Schnell- Schnittdaten- arbeitsstahl parameter Schruppen Schlichten Schlichten Schnittgeschwindigkeit m/min. 210 260 260 310 30 35 mm/u 0,2 0,4 0,05 0,2 0,05 0,3 Schnittiefe (a p ) mm 2 4 0,5 2 0,5 3 Werkzeugtyp P10 P15 P10 beschichtetes beschichtetes Hartmetall Hartmetall oder Cermet BOHREN Spiralbohrer aus Schnellarbeitsstahl Bohrerdurch- Schnittgemesser schwindigkeit mm m/min. mm/u 5 25 30 0,08 0,20 5 10 25 30 0,20 0,30 10 15 25 30 0,30 0,35 15 20 25 30 0,35 0,40 Für beschichtete Bohrer aus Schnellarbeitsstahl v c = 35 m/min. FRÄSEN Plan- und Eckfräsen Fräsen mit Hartmetall Schnittdatenparameter Schruppen Schlichten m/min. 200 260 260 300 Vorschub (f z ) mm/zahn 0,2 0,4 0,1 0,2 Schnittiefe (a p ) mm 2 5 2 Werkzeugtyp P20 P40 P10 P20 beschichtetes Hartmetall beschichtetes Hartmetall oder Cermet Schaftfräsen Fräsertyp Fräser mit Wende- Schnittdaten- Vollhart- schneid- Schnellparameter metall platten arbeitsstahl Schnittgeschwindigkeit m/min. 150 200 160 210 40 45 Vorschub (f z ) mm/zahn 0,03 0,20 2) 0,08 0,20 2) 0,05 0,35 2) Werkzeugtyp,,Micrograin P20 P30 beschichtetes beschichtetes Hartmetall Hartmetall Für beschichtete Schaftfräser aus Schnellarbeitsstahl v c = 50 60 m/min. 2) Abhängig von der radialen Schnittiefe und dem Fräserdurchmesser Hartmetallbohrer Bohrertyp Schnittdaten- Wendeplatten- Vollhart- Gelötetes parameter bohrer metall Hartmetall m/min. 220 240 130 160 80 110 mm/u 0,06 0,15 2) 0,08 0,30 2) 0,15 0,25 2) Bohrer mit Kühlkanälen und einer angelöteten Hartmetallschneide 2) Abhängig vom Bohrerdurchmesser 5
Empfohlene Schnittdaten für THG 2000, gehärtet und angelassen auf 45 HRC: DREHEN Abhängig von der radialen Schnittiefe und dem Fräserdurchmesser Drehen mit Hartmetall Schnittdatenparameter Schruppen Schlichten m/min. 60 80 80 100 mm/u 0,2 0,4 0,05 0,2 Schnittiefe (a p ) mm 2 4 0,5 2 Werkzeugtyp P10 P15 P10 beschichtetes beschichtetes Hart- Hartmetall metall, Cermet oder Mischkeramik BOHREN Spiralbohrer aus TiCN-beschichtetem Schnellarbeitsstahl Bohrerdurch- Schnittgeschwindig- messer Ø, mm keit, m/min. mm/u 5 10 15 0,03 0,15 5 10 10 15 0,15 0,20 10 15 10 15 0,20 0,25 15 20 10 15 0,25 0,30 Hartmetallbohrer Bohrertyp Schnittdaten- Wendeplatten- Vollhart- Gelötetes parameter bohrer metall Hartmetall m/min. 90 110 80 100 50 60 mm/u 0,05 0,10 2) 0,05 0,15 2) 0,10 0,15 2) Bohrer mit Kühlkanälen und einer angelöteten Hartmetallschneide 2) Abhängig vom Bohrerdurchmesser FRÄSEN Plan- und Eckfräsen Fräsen mit Hartmetall Schnittdatenparameter Schruppen Schlichten Schnittgeschwindigkeit m/min. 40 50 50 70 Vorschub (f z ) mm/zahn 0,15 0,25 0,10 0,20 Schnittiefe (a p ) mm 2 4 2 Werkzeugtyp P20 P40 P10 P20 unbeschichtetes beschichtetes Hartmetall Hartmetall oder Cermet Schaftfräsen Fräsertyp Fräser mit Schnittdatenpara- Vollhart- Wende- Schnellmeter metall schneidplatten arbeitsstahl m/min. 80 100 80 100 8 10 Vorschub (f z ) mm/zahn 0,03 0,15 0,08 0,15 0,05 0,20 Werkzeug-,,Micrograin P15 P30 TiCN-beschichtyp beschichtetes beschichtetes tete Fräser Hartmetall Hartmetall aus Schnellarbeitsstahl Antriebswelle aus THG 2000, gehärtet auf 45 HRC. 6
SCHLEIFEN Allgemeine Schleifscheibenempfehlungen sind in der folgenden Tabelle zu finden. Weitere Informationen entnehmen Sie bitte der Uddeholm Broschüre Schleifen von Werkzeugstahl. Schleifverfahren Weichgeglüht Gehärtet Flachschleifen (gerade Schleifscheiben) A 46 HV A 46 GV Stirnschleifen (Segmentscheiben) A 24 GV A 36 GV Außenrundschleifen A 46 LV A 60 JV Innenschleifen A 46 JV A 60 IV Profilschleifen A 100 LV A 120 JV Funkenerosive Bearbeitung Falls im gehärteten und angelassenen Zustand erodiert wird, muß die weiße Umschmelzschicht mechanisch, d.h. durch Schleifen oder Polieren entfernt werden. Das Werkzeug sollte dann noch einmal bei etwa 25 C unter der vorherigen Anlaßtemperatur angelassen werden. Hartverchromung Nach dem Hartverchromen sollten die Teile bei 180 C 4 Stunden lang wasserstoffarmgeglüht werden, um das Risiko von Wasserstoffsprödigkeit zu vermeiden. Schweißen Das Schweißen von THG 2000 kann erfolgreich durchgeführt werden, wenn hierbei sorgfältig gearbeitet wird (erhöhte Arbeitstemperatur, Vorbereitung der Schweißnaht, Wahl des geeigneten Schweißzusatzwerkstoffes und Schweißverfahrens). Lichtbogen- Schweißmethode TIG schweißen Arbeits- 325 375 C 325 375 C temperatur 620 710 F 620 710 F Füllmaterial QRO 90 TIG-WELD QRO 90 WELD Härte nach dem Schweißen 48 51 HRC 48 51 HRC Wärmebehandlung nach dem Schweißen Gehärteter Anlassen bei 20 C unter der ur- Zustand sprünglichen Anlaßtemperatur Weichgeglühter Weichglühen bei 850 C in ge- Zustand schützer Atmosphäre, dann im Ofen mit 10 C pro Stunde auf 650 C abkühlen, anschließend an Luft Weitere Informationen hierzu finden Sie in der Uddeholm Broschüre Schweißen von Werkzeugstahl. Weitere Informationen Ihr Uddeholm Vertriebsbüro informiert Sie gerne über die Auswahl, die Wärmebehandlung, die Anwendung und die Liefermöglichkeiten von Uddeholm-Werkzeugstählen. 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. Aufgrund der Kombination von guter Hitzebeständigkeit, Verschleißfestigkeit und guten Zerspanungseigen-schaften ist THG 2000 geeignet für den Einsatz als Walzen in Stranggußanlagen. 7