123373

219

2.1. Stale narzędziowe niestopowe

Niestopowe stale narzędziowe charakteryzują się stosunkowo wysoką twardością po zahartowaniu, która wzrasta wraz z zawartością węgla, dużą skłonnością do mięknięcia przy podwyższeniu temperatury pracy narzędzia, natomiast odporność na ścieranie tych stali zależy w dużym stopniu od obecności w nich nierozpuszczonych cząstek cementytu. W zależności od hartowności węglowe stale narzędziowe dzieli się na dwie grupy:

1.    stale płytko hartujące,

2.    stale głęboko hartujące.

Stale pierwszej grupy są stalami o małej hartowności, wykazują niewielką wrażliwość na przegrzanie. W stalach płytko hartujących graniczne zawartości domieszek zwykle występujących w stalach węglowych, tj. Mn, Si, P, S, Cr, Ni i Cu, są mniejsze niż w stalach głęboko hartujących. Stale płytko hartujące są stosowane na narzędzia o grubości lub średnicy do 20 mm; głębokość osiąganej w nich warstwy zahartowanej nie przekracza 3 mm. Przy większych wymiarach narzędzi warstwa ta jest zwykle bardzo cienka i mogą wystąpić miękkie plamy, jeśli chłodzenie podczas hartowania nie jest energiczne.

Stale głęboko hartujące są stalami o większej hartowności, wykazującymi dużą wrażliwość na przegrzanie. Stale te można stosować także na narzędzia o większych wymiarach, ale o przekrojach i grubościach tylko niewiele większych od 20 mm. Głębokość warstwy zahartowanej zależnajest od gatunku stali, temperatury austenityzo-wania i od wymiarów narzędzia; zazwyczaj wynosi ona od 5 do 12 mm.

W skład stali głęboko hartujących wchodzą dodatkowo dwa gatunki: N5 i N6, tworzące dawniej oddzielną grupę stali zgrzewalnych. Mają one nieco podwyższoną zawartość manganu w stosunku do pozostałych stali narzędziowych węglowych, zaś zawartość krzemu obniżoną do max. 0,15%, co umożliwia zgrzewanie ich ze stalami konstrukcyjnymi, zwykle w gatunkach: 45,55,65. Przestarzała metoda zgrzewania ogniowego jest zastępowana w produkcji masowej zgrzewaniem oporowym i tarciowym.

Stale narzędziowe niestopowe hartuje się zwykle w wodzie od temperatur 40 do 60°C powyżej A_Ci₃, praktycznie z zakresu 760-780°C. Jeśli konieczne jest uzyskanie większej głębokości warstwy zahartowanej, dopuszcza się hartowanie z temperatur podwyższonych do 880°C, jednak w stalach głęboko hartujących, których to głównie dotyczy, już w zakresie 840-860°C może nastąpić rozrost ziarna.

Konieczność stosowania intensywnych ośrodków hartowniczych spowodowana jest dużą szybkością krytyczną chłodzenia. Powoduje to wprowadzenie znacznych naprężeń własnych, wynikających z dużych gradientów temperatury, prowadzących do powstawania pęknięć hartowniczych i odkształceń.

Węglowe stale narzędziowe są bardzo mało odporne na spadek twardości podczas odpuszczania. Stosowany zakres temperatur odpuszczania wynosi: 170 do 200°C, zaś temperatury pracy nie powinny przekraczać 180°C.