Laboratorium

Materiałoznawstwo i Podstawy Obróbki Cieplnej

Jarosław Ciupa

gr. A semestr IV

2007-04-01

TEMAT: Analiza metalograficzna stali

narzędziowych

1. Zasady oznaczania stali narzędziowych wg PN-EN

2. Dla wybranych stali podać składy chemiczne, obróbkę cieplną i zastosowanie

Zasady oznaczania stali wg PN-EN

W normach PN-EN stosowane są dwa systemy

oznaczania stali:

• system literowo-cyfrowy (PN-EN 10027-1:1994)

• system cyfrowy (PN-EN 10027-2:1994)

Każdy gatunek stali ma nadany znak i numer, który

jednoznacznie identyfikuje tylko jeden materiał.

W przypadku systemu literowo cyfrowego symbole

literowe są odpowiednio dobrane tak, że wskazują na główne

cechy stali np. zastosowanie, własności mechaniczne, skład

chemiczny. Umożliwia to identyfikacje poszczególnych

gatunków stali.

W przypadku oznaczania stali w systemie cyfrowym każdy

gatunek stali ma nadany numer składający się z pięciu cyfr,

który można stosować zamiast znaku stali. Numer gatunku stali

nadaje Europejskie biuro rejestracyjne.

Pierwsza cyfra w numerze „1” oznacza, że jest to stal,

dwie następne oznaczają grupę stali, a dwie końcowe

wyróżniają konkretny gatunek w grupie.

Dla przykładu w tabeli powyżej podano grupy gatunków stali odpornych

na korozje i żaroodpornych.

Powyższy schemat pozwala na podstawie 3 pierwszych cyfr

oznaczenia stali, wskazać jej przynależność do odpowiedniej grupy

gatunków. Dwie ostatnie cyfry wskazują konkretny gatunek.

Np. 1.20... - oznacza przynależność do grupy gatunków stali narzędziowych

Ustalanie znaków stali w systemie literowo cyfrowym

PN-EN 10027-1:1994

Rozróżnia się dwie grupy znaków:

1. zawierające symbole wskazujące na zastosowanie

oraz własności mechaniczne lub fizyczne stali

2. zawierające symbole wskazujące na skład chemiczny

stali.

W obu grupach znaków po symbolach głównych mogą być

dodane symbole dodatkowe ustanowione w normie.

W przypadku staliwa przed znakiem gatunku stawia się literę G.

Budowa znaku stali

Grupa 1. Stale oznaczane wg ich zastosowania i właściwości

mechanicznych i fizycznych

W tym przypadku znak zawiera następujące symbole główne:

• S - stale konstrukcyjne,

• P - stale pracujące pod ciśnieniem,

• L - stale na rury przewodowe,

• E - stale maszynowe

Za tymi symbolami umieszcza się liczbę będąca minimalna granicą

plastyczności w N/mm2 dla najmniejszego zakresu grubości wyrobu.

Kolejne symbole główne to B, Y, R, H, D, T, M. Po tych symbolach

również znajduje się liczba charakteryzująca określone własności tego

typu stali.

Przykład: stal S185 (zastosowanie: konstrukcje nitowane i łączone śrubami pracujące w temperaturze otoczenia)

Grupa 2. Stale oznaczane wg składu chemicznego

Stale niestopowe (bez stali automatowych) o średniej zawartości

manganu <1%.

Znak stali składa się z następujących symboli:

• litery C

• liczby określającej 100-krotną wartość wymaganej zawartości

procentowej węgla,

• symbolu dodatkowego wg normy

Przykład: stal Stal C45U (1.1730) (zastosowanie: proste narzędzia ręczne, młotki zwykłe i kowalskie, kowadła, pomocnicze narzędzia kowalskie itp. )

Stale niestopowe o średniej zawartości manganu 1%,

niestopowe stale automatowe i stale stopowe (z wyłączeniem stali szybkotnących) o zawartości każdego pierwiastka stopowego <5%.

Znak stali składa się z następujących składników:

• liczby określającej 100-krotną wartość wymaganej zawartości

procentowej węgla,

• symboli pierwiastków chemicznych oznaczających składniki

stopowe w stali (w kolejności malejącej zawartości pierwiastków, w

przypadku identycznej zawartości dwóch lub więcej pierwiastków w

kolejności alfabetycznej,

• liczb oznaczających zawartości poszczególnych pierwiastków

stopowych w stali. Każda liczba oznacza średni procent pierwiastka

pomnożony przez współczynnik wg tablicy 1. i zaokrąglony do

najbliższej liczby całkowitej, liczby dotyczące poszczególnych

pierwiastków należy oddzielić pozioma kreską,

• symboli dodatkowych zgodnie z normą.

Pierwiastek	Współczynnik
Cr, Co, Mn, Ni, Si, W	4
Al, Be, Cu, Mo, Nb, Pb, Ta, Ti, V,Zr	10
Ce, N, P, S	100
B	1000

Przykład: Stal 28 Mn 6 (zastosowanie: części silnie obciążone, pracujące przy dużych zmiennych obciążeniach zginających i skręcających, np. wały, osie, koła krzywki, korbowody, dźwignie)

Stale stopowe (z wyłączeniem stali szybkotnących) zawierające przynajmniej jeden pierwiastek stopowy.5%

Znak stali składa się z następujących symboli literowych i liczbowych:

• litery X

• liczby określającej 100-krotną wartość wymaganej zawartości

procentowej węgla,

• symboli chemicznych oznaczających składniki stopowe stali, w

kolejności malejącej zawartości pierwiastków, w przypadku

identycznej wartości dwóch lub więcej pierwiastków w kolejności

alfabetycznej,

• liczb oznaczających średni procent zawartości pierwiastków

stopowych, liczy należy oddzielić pozioma kreską,

• symboli dodatkowych zgodnie z normą.

Przykład: stal X5CrNi18-10 (zastosowanie: w przemyśle chemicznym, celulozowo-papierniczym, kriogenicznym, przetwórstwa spożywczego, rafineryjnym na wymienniki ciepła, zbiorniki, pompy, rurociągi, implanty medyczne, naczynia)

Stale szybkotnące

Znak stali zawiera:

• litery HS

• liczby oznaczającą średnie procentowe zawartości pierwiastków

stopowych, zaokrąglone do liczby całkowitej i oddielone kreska

poziomą w następującym porządku: wolfram (W)-molibden (Mo)-

wanad (v)-kobalt (Co)

Przykład: stal HS2-9-2 (1.3348) (zastosowanie: np. wiertła spiralne, frezy, narzynki i gwintowniki, narzędzia do obróbki kół zębatych)

Próbki różnych przykładów stali, trawione nitalem 2-3%

1
Nazwa próbki			Stal C80U (N8)
Eutektoidalna (perlit) Powiększenie: x 125			Skład chemiczny: 0,08% C; 0,15Ⴘ0,35% Mn; 0,15Ⴘ0,35% Si; 0,03% Pmax; 0,03% Smax; 0,25% Cumax; 0,2% Crmax; 0,25% Nimax
						Zastosowanie: - Na matryce do pracy na zimno, przebijaki, dłuta zwykłe i krzyżowe, piły taśmowe do drewna, przecinaki, dłuta pneumatyczne
						Obróbka cieplna: - przeróbka plastyczna w temp. 1050Ⴘ850 ^oC - zmiękczanie - poniżej temp. 820Ⴘ860^oC - hartowanie - temp. 960Ⴘ980^oC (olej) temp. 1010Ⴘ1030^oC (spręż. powietrze) - odpuszczanie - temp. 220Ⴘ450 ^oC
2
Nazwa próbki			Stal C120U (N12)
Nadeutektoidalana (cementyt II) Powiększenie: x 500			Skład chemiczny: 1,2% C; 0,15Ⴘ0,35% Mn; 0,15Ⴘ0,35% Si; 0,03% Pmax; 0,03% Smax; 0,25% Cumax; 0,20% Crmax; 0,2
						Zastosowanie: Do wyrobu pilników i innych narzędzi do obróbki metali jak noże, wiertła kręte, gwintowniki, narzynki pracujące z małą szybkością skrawania, na narzędzia chirurgiczne, grawerskie, zegarmistrzowskie, pierścienie do przeciągania, noże do papieru
						Obróbka cieplna: - kucie w temp. 1000^oC (chłodzenie w popiele lub w piasku) - zmiękczanie - poniżej temp. 680^oC (chłodzenie dowolne), powyżej 750^oC (chłodzenie w piecu do temp 600^oC z szybkością 20^oC/h, potem dowolne) - odprężanie - temp. 600^oC (chłodzenie dowolne) - hartowanie - temp. 760^oC

3
Nazwa próbki		Stal 102Cr6 (NC6)
Zmiękczona, wegliki ledeburytyczne Powiększenie: x 600		Skład chemiczny: 1,02% C; 0,15Ⴘ0,45% Mn; 0,15Ⴘ0,40% Si; 0,03% Smax; 0,35% Cumax; 1,5% Cr
				Zastosowanie: Do wyrobu sprawdzianów, gwintowników i narzynek, małych przeciągaczy, rozwiertaków, stempli i matryc pracujących na zimno, noży do ciecia papieru i drewna maszynek do strzyżenia włosów. Stal o średniej hartowności i małej skłonności do odkształceń podczas hartowania o znacznej odporności na ścieranie i skrawność
				Obróbka cieplna: - przeróbka plastyczna w temp. 1000Ⴘ850 ^oC - zmiękczanie - poniżej temp. 690Ⴘ710^oC powyżej 770Ⴘ790 ^oC - hartowanie - temp. 830Ⴘ850^oC (olej) - odpuszczanie - temp. 150Ⴘ260 ^oC
4
Nazwa próbki		Stal X210Cr12 NC11)
Stal standardowa, wegliki ledeburyt. Powiększenie: x 100		Skład chemiczny: 2,1% C; 0,15Ⴘ0,45% Mn; 0,15Ⴘ0,40% Si; 0,03% Pmax; 0,03% Smax; 0,35% Cu; 11Ⴘ13% Cr; 0,35 Nimax
				Zastosowanie: Głównie na narzędzia, od których wymaga się dużej odporności na ścieranie i stałość kryształu przy hartowaniu, jak: ciągadła i pierścienie do przeciągania, wykrojniki, gwintownice do pracy na zimno, noże krążkowe, matryce i stemple do wyciskania. Stal o bardzo dużej hartowności i bardzo małej skłonności do odkształceń i pęknięć hartowniczych, o dużej odporności na ścieranie, mniej odporna na uderzenia
				Obróbka cieplna: - przeróbka plastyczna w temp. 1050Ⴘ850 ^oC - zmiękczanie - poniżej temp. 820Ⴘ860^oC - hartowanie - temp. 960Ⴘ980^oC (olej) - odpuszczanie - temp. 220Ⴘ450 ^oC

5
Nazwa próbki		Stal X160CrMoV121 (NC11LV
Modyfikacja NC11 drobne węgliki Mo i V Powiększenie: x 600		Skład chemiczny: 1,6% C; 0,15Ⴘ0,45% Mn; 0,15Ⴘ0,40% Si; 0,03% Pmax; 0,7Ⴘ1,0% Mo; 0,03% Smax; 0,35% Cumax; 12Ⴘ13,5% Cr; 0,35 Nimax; 06Ⴘ08% V
				Zastosowanie: Na przeciągacze, frezy, obcinarki, rozwiertaki, płyty tnące wykrojników o złożonych kształtach, szczęki do walcowania gniotów na zimno, narzędzia do ciecia papieru, marmuru, tworzyw sztucznych, na kratownice. Stal o jeszcze większej hartowności i odporności na ścieranie, o małej skłonności do odkształceń i pęknięć hartowniczych oraz małej ciągliwości
				Obróbka cieplna: - przeróbka plastyczna w temp. 1050Ⴘ850 ^oC - zmiękczanie - poniżej temp. 820Ⴘ860^oC - hartowanie - temp. 960Ⴘ980^oC (olej) temp. 1010Ⴘ1030^oC (spręż. powietrze) - odpuszczanie - temp. 220Ⴘ450 ^oC
6
Nazwa próbki		Stal HS18-0-1 (W, V, Co) (SW18)
Stal szybkotnąca Powiększenie: x 500		Skład chemiczny: 0,75Ⴘ0,85% C; 0,4% Mn; 0,5% Si; 0,03% Pmax; 18% W; 0,03% Smax; 0,3% Cumax; 3,5Ⴘ4,5% Cr; 0,4 Nimax; 1Ⴘ1,4% V
				Zastosowanie: Stal starego typu, stosowanie jej jest ekonomicznie i technicznie nieuzasadnione - na narzędzia ogólnego przeznaczenia o dobrej wydajności, do obróbki materiałów o większej wytrzymałości: noże tokarskie, strugarskie, przeciągacze, frezy, rozwiertaki, wiertła, gwintowniki, brzeszczoty pił, frezy ślimakowe
				Obróbka cieplna: - kucie lub walcowanie w temp. 1050Ⴘ900 ^oC - podgrzewanie powolne do temp. 850^oC, następnie szybkie do temp. kucia lub walcowania (nie dotyczy grzania indukcyjnego). Po przeróbce plastycznej powolne studzenie w popiele, piasku lub z piecem. - wyżarzanie - temp. bez przemiany 800Ⴘ840^oC - grzanie do zupełnego wyrównania temp., następnie powolne studzenie do temp 650^oC po czym dopuszczalne jest studzenie na powietrzu. Wyżarzanie z przemianą izotermiczna: temp. 850Ⴘ900^oC - hartowanie - temp. 1230Ⴘ1270^oC powolne podgrzewanie do temp. 850Ⴘ950^oC, po czym szybkie do temp hartowania (nie dotyczy grzania indukcyjnego). Do narzędzi o dużych przekrojach stosuje się jeszcze jeden stopień podgrzewania do temp. około 1050^oC. Narzędzia o kształcie prostym chłodzi się w oleju o temp 60^oC, a narzędzia o kształcie skomplikowanym w kąpieli solnej o temp. 500Ⴘ550^oC (nie zaleca się stosowania kąpieli saletrzanych i ołowianych)
7
Nazwa próbki		Stal X37CrMoV51 (WCL)
Stal narzędziowa stopowa do pracy na gorąco Powiększenie: x 800		Skład chemiczny: 0,35% C; 0,2Ⴘ0,5% Mn; 0,8Ⴘ1,2% Si; 0,03% Pmax; 1,2Ⴘ1,5% Mo; 0,03% Smax; 0,3% Cumax; 4,5Ⴘ5,5% Cr; 0,3Ⴘ0,5% V
				Zastosowanie: Na formy do odlewania pod ciśnieniem stopów aluminium, magnezu i cynku, na bardzo obciążone części pras do wyciskania rur i prętów ze stopów miedzi i metali lekkich. Stal o dużej hartowności i odporności na odpuszczanie podczas pracy.
				Obróbka cieplna: - przeróbka plastyczna w temp. 1100Ⴘ850 ^oC - zmiękczanie - poniżej temp. 780Ⴘ820^oC - hartowanie - temp. 1010Ⴘ1030^oC (olej) temp. 1020Ⴘ1060^oC ( powietrze) - odpuszczanie - temp. 450Ⴘ550 ^oC

---