Stal szybkotnąca

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Frez ze stali szybkotnącej

Stal szybkotnąca HSS (ang. high speed steel) - stal stopowa narzędziowa używana do wytwarzania narzędzi do wysokowydajnej obróbki skrawaniem (prędkości skrawania dochodzą do 50 m/min) takich jaki noży tokarskie, frezy, wiertła. Wymaga się od nich wysokiej twardości, odporności na ścieranie oraz stałości kształtu, aż do temperatury 600 °C. Własności te uzyskuje się za poprzez efekt twardości wtórnej który jest uzyskiwany przez wydzielanie węglików wtórnych.

Skład chemiczny stali szybkotnących:

Powyższe pierwiastki stopowe dodaje się przede wszystkim w celu wytworzenia odpowiedniej ilości stabilnych węglików

Polska Norma PN-EN ISO 4957:2002 stale szybkotnące oznacza się w sposób następujący:

HS[%W]-[%Mo]-[%V]-[%Co] np HS6-5-2-5 - Stal szybkotnąca o zawierająca 6% wolframu, 5% molibdenu, 2% wanadu oraz 5% kobaltu.

Obróbka cieplna stali szybkotnących[1][2]:

  1. Wyżarzanie.
    1. Wyżarzanie odprężające w temperaturze 600–650 °C w celu usunięcia potencjalnych naprężeń wewnętrznych w stali.
    2. Końcowa obróbka skrawaniem w celu nadania kształtu.
  2. Hartowanie.
    1. Nagrzewanie z dwoma (opcjonalnie z trzema, dla elementów o dużych gabarytach) przystankami temperaturowymi 550 °C, 950 °C (1050 °C) po 15 minut na każdym przystanku.
    2. Wygrzewanie w temperaturze o 50-70 °C niższej od temperatury solidus (zwykle nie więcej niż 1250 °C) przez 80-150 sekund. Tak wysoka temperatura jest wymagana w celu rozpuszczenia jak największej ilości węglików w austenicie, aby został on nasycony pierwiastkami stopowymi i węglem dla zwiększenia hartowności, a jednocześnie pozostawienie pewnej ilości węglików nie rozpuszczonych, które zahamują rozrost ziarn austenitu.
    3. Studzenie do temperatury 80 °C.
    Po hartowaniu stop składa się z:
    • martenzytu nieodpuszczonego
    • nierozpuszczonych węglików pierwotnych
    • austenitu szczątkowego (około 25%).
  3. I odpuszczanie.
    1. Nagrzewanie z temperatury 80 °C do 550–600 °C.
    2. Wygrzewanie w temperaturze 550–600 °C przez 2 h.
    3. Studzenie na powietrzu do temperatury pokojowej.
    W czasie odpuszczania dochodzi do:
    • wydzielenia drobnodyspersyjnych węglików wtórnych z martenzytu nieodpuszczonego, proces ten zaczyna się w temperaturze około 200 °C
    • odpuszczenia martenzytu
    • zahartowania części austenitu szczątkowego.
    Po I odpuszczaniu stop składa się z:
    • martenzytu odpuszczonego
    • martenzytu nieodpuszczonego (25%) (jest to austenit szczątkowy który zahartował się podczas odpuszczania)
    • węglików pierwotnych
    • węglików wtórnych
    • austenitu szczątkowego (około 3%).
  4. II Odpuszczanie.
    1. Nagrzewanie z temperatury pokojowej do 520–570 °C (stal przegrzewana jest o około 20-30 °C poza maksymalne umocnienie wynikające z efektu twardości wtórnej, aby uzyskać nieco większą maksymalną temperaturę pracy narzędzia kosztem minimalnej utraty twardości).
    2. Wygrzewanie w temperaturze 520–570 °C przez 2 h (temperatura ostatniego odpuszczania jest maksymalną temperaturą pracy narzędzia).
    3. Studzenie na powietrzu do temperatury pokojowej.
    Po II odpuszczaniu stop składa się z:
    • martenzytu odpuszczonego
    • węglików pierwotnych
    • węglików wtórnych
    • minimalnej ilości austenitu szczątkowego oraz martenzytu nieodpuszczonego.

Przypisy

  1. Leszek Adam Dobrzański - "Podstawy nauki o materiałach i metaloznawstwo"
  2. Kornel Wesołowski - Metaloznawstwo i obróbka cieplna