7560514245

STALE NARZĘDZIOWE (opracowanie dr Maria Głowacka)

I. Ogólna charakterystyka

Stale narzędziowe są stopami przeznaczonymi na narzędzia tj. przedmioty służące do rozdzielania i rozdrabniania materiałów bądź nadawania kształtu przez obróbkę skrawaniem lub przez przeróbkę plastyczną, a także stopami przeznaczonymi na przyrządy pomiarowe używane w masowej produkcji - sprawdziany, a ponadto uchwyty, klucze itp. Różnorodność warunków pracy narzędzi stwarza konieczność zróżnicowania wymagań stawianych stalom narzędziowym, jednakże we wszystkich przypadkach zawsze dąży się do osiągnięcia największej trwałości narzędzia.

Stalom narzędziowym stawiane są następujące podstawowe wymagania:

•    Wysoka twardość (najczęściej ponad 60 HRC) - narzędzie musi być twardsze od obrabianego materiału, przy dostatecznej ciągliwości i odporności na pękanie

•    Odporność na zużycie ścierne, zabezpieczające trwałość narzędzia w warunkach tarcia przy znacznych naciskach jednostkowych,

•    Odpowiednia hartowność, dla zapewnienia niezbędnej grubości warstwy martenzytycznej, a tym samym odpowiednich własności mechanicznych na przekroju narzędzia

•    Odporność na odpuszczające działanie podwyższonych temperatur, tj. zdolność do zachowania wysokiej twardości i odporności na ścieranie.

Dalsze wymagania stawiane stalom są zróżnicowane dla poszczególnych grup narzędzi, jak np.: odporność na pękanie w warunkach cyklicznych zmian temperatury i obciążeń dynamicznych (narzędzia kuźnicze do przeróbki plastycznej na gorąco stali i stopów metali nieżelaznych oraz kokili odlewniczych), stabilność wymiarów (szczególnie istotne w wypadku sprawdzianów i dokładnych narzędzi pomiarowych, odporność na ścieranie i korozyjne oddziaływanie czynników aktywnych chemicznie (narzędzia do przetwórstwa tworzyw sztucznych).

Ze względu na duże zróżnicowanie wymagań stawianych narzędziom, stale narzędziowe mają bardzo różnorodny skład chemiczny, obejmują prawie 50 gat. stali należących do 4 grup.

Zgodnie z obowiązującą normą PN-EN ISO 4957:2004, wyróżnia się stale:

1.    Narzędziowe niestopowe,

2.    Narzędziowe stopowe do pracy na zimno,

3.    Narzędziowe stopowe do pracy na gorąco,

4.    Szybkotnące.

Podstawą podziału stali narzędziowych do pracy na zimno i na gorąco jest temperatura powierzchni narzędzia, która powinna być niższa od 200°C dla stali do pracy na zimno, a dla stali przeznaczonych na narzędzia do pracy na gorąco wynosi zwykle powyżej 200°C. Stale szybkotnące przeznaczone głównie do obróbki skrawaniem i w produkcji formowania mogą nagrzewać się do temperatury 600°C.

Podstawową rolę we wszystkich stalach narzędziowych odgrywa węgiel, który wpływa na twardość stali. W zasadzie stale narzędziowe sąwysokowęglowe, tylko niektóre są stalami średnio-węglowymi, jeśli muszą posiadać większą odporność na obciążenia dynamiczne. Węgiel i na ogół dość duża zawartość pierwiastków stopowych, głównie węglikotwórczych (Cr, Mo, W, V) w połączeniu z obróbką cieplną - hartowaniem i odpuszczaniem - są podstawą ukształtowania struktury, w postaci twardej osnowy martenzytu odpuszczonego z drobno dyspersyjnymi, równomiernie rozmieszczonymi twardymi węglikami, która zapewnia wysoką odporność na zużycie ścierne.

Pierwiastki stopowe przede wszystkim zwiększają hartowność, odporność na ścieranie i odporność na odpuszczające działanie ciepła oraz zachowanie twardości w wysokiej temperaturze. Zwiększenie hartowności pozwala jednocześnie na stosowanie podczas hartowania mniej intensywnych środków chłodzących, co zmniejsza zmiany wymiarów i kształtu narzędzi oraz zmniejsza naprężenia i ogranicza możliwość wystąpienia pęknięć hartowniczych.

Stale narzędziowe należą do stali o najwyższej czystości metalurgicznej.