UDDEHOLM MIRRAX® ESR

UDDEHOLM MIRRAX® ESR
UDDEHOLM MIRRAX ESR
UDDEHOLM MIRRAX ESR
Uddeholm Mirrax ESR is specially developed and adapted for larger moulds
that require corrosion resistance and/or high surface finish.
It is characterized by:
– High hardenability for consistent properties in large dimensions
– Good ductility and toughness for a safe production
– High corrosion resistance for low maintenance requirements
– Excellent polishability for aesthetic quality and function
– Good wear resistance for longer life
Uddeholm Mirrax ESR is also the right choice for larger tools when contamination in production is totally unacceptable: within the medical industry,
optical industry and for other high quality transparent articles.
Uddeholm Mirrax ESR is a part of the Uddeholm Stainless Concept.
3
MIRRAX ESR
Ogólne dane
Zastosowania
Wymagania stawiane materiałom na formy stale rosną.
Stale formy muszą posiadać unikatową kombinacje
wytrzymałości, odporności na korozje oraz zdolności do
osiągnięcia jednakowego poziomu twardości w całym
przekroju.
MIRRAX ESR jest właściwym wyborem dla tych
zastosowań.
MIRRAX ESR jest nową nierdzewną stalą narzędziową
klasy premium o następujących właściwościach:
•
•
•
•
•
Mimo, że stal MIRRAX ESR jest zalecana dla wszystkich
rodzajów narzędzi formierskich, jej szczególne właściwości
sprawiają, że jest ona wyjątkowo dobra jako materiał na
formy gdzie spełnione mają być następujące wymagania:
• Odporność na korozję / rdzewienie tj. do formowania
materiałów korozyjnych, np. PCV, octanów i do form
przeznaczonych do przechowywania / pracy w
warunkach wilgotnych.
dobra odporność na korozję
doskonałe właściwości hartowania skrośnego
dobra ciągliwość i wytrzymałość
dobra odporność na zużycie
doskonała polerowalność
• Bardzo dobre wykończenie powierzchni tj. do produkcji
części optycznych takich jak obiektywy aparatów oraz
szkła okularów oraz instrumenty medyczne np.
strzykawki, ampułki.
Połączenie tych cech sprawia, że stal charakteryzuje się
doskonałymi właściwościami w produkcji. Praktyczne
korzyści wynikające z dobrej odporności na korozję form
do tworzyw to w skrócie:
• Niższe koszty regeneracji form.
Powierzchnia wykrojów matrycy zachowuje pierwotne
wykończenie przy długich cyklach produkcyjnych. Formy
przechowywane bądź eksploatowane w wilgotnym
otoczeniu nie wymagają specjalnych zabezpieczeń.
• Niższe koszty produkcji.
W związku z tym, że kanały chłodzące nie ulegają
korozji (w przeciwieństwie do konwencjonalnych stali na
formy), wymiana ciepła, a także wydajność chłodzenia
są stałe w trakcie eksploatacji formy.
Te korzyści, wraz z dużą odpornością na zużycie stali
MIRRAX ESR powodują, że formy nie wymagają częstej
regeneracji mają dłuższą żywotność, co ostatecznie daje
duże oszczędności.
Uwaga! Stal MIRRAX ESR produkowana jest przy użyciu
techniki przetopu elektrożużlowego (ESR). W wyniku tego
stal charakteryzuje się niską zawartością wtrąceń co daje
doskonałą polerowalność materiału.
Skład chemiczny %
Standardowa
specyfikacja
Stan dostawy
Kod kolorystyczny
C
Si
Mn
Cr
0,25 0,35 0,55 13,3
AISI 420, zmodyfikowana
Mo
0,35
Ni
1,35
V
0,35
N
+
• Ciągliwość / wytrzymałość tj. do skomplikowanych form
• Doskonałe właściwości hartowania skrośnego tj. ważne
w przypadku dużych form
Właściwości
WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE
Stal zahartowana i odpuszczona do 50 HRC. Dane w
temperaturze pokojowej i podwyższonej.
Temperatura
Gęstość
kg/m3
lbs/in3
Współczynnik sprężystości
MPa
psi
Współczynnik rozszerzalności
cieplnej
°C od 20°C
°F od 68°F
Przewodność cieplna *
W/m °C
Btu in (ft2h°F)
Ciepło właściwe
J/kg °C
Btu/lb, °F
20°C
(68°F)
200°C
(390°F)
400°C
(750°F)
7740
0,280
-
-
210 000
30,5 x 106
200 000
29 x 106
180 000
26,1 x 106
-
11,0 x 10-6
6,1 x 10-6
11,7 x 10-6
6,7 x 10-6
-
20
139
24
166
460
0,110
-
-
• Bardzo trudno jest zmierzyć przewodność cieplną. Rozrzut
może wynieść nawet ±15%.
Zmiękczona do około 250 HB
Pomarańczowy/czarny z białą linią
2
MIRRAX ESR
ODPORNOŚĆ NA KOROZJĘ
WYTRZYMAŁOŚĆ NA ROZCIĄGANIE W
TEMPERATURZE POKOJOWEJ
Wartości wytrzymałości na rozciąganie są przybliżeniami.
Testowane próbki zostały zahartowane w powietrzu o
temperaturze od 1020°C (1870°F) oraz dwukrotnie
odpuszczane do wskazanej twardości.
Wszystkie próbki pobrano z pręta o średnicy 407 x 203 mm
(16 x 8").
Twardość
Wytrzymałość na rozciąganie,
Rm
MPa
psi
50 HRC
Stal MIRRAX ESR wykazuje najlepszą odporność na
korozję przy odpuszczaniu w niskiej temperaturze i
wypolerowaniu na połysk lustrzany.
45 HRC
1780
2,58 x 105
1500
2,18 x 105
1290
1,87 x 105
1200
1,74 x 105
Granica plastyczności, Rp0,2
MPa
psi
Narzędzie wykonane ze stali MIRRAX ESR charakteryzuje
się bardzo dobrą odpornością na rdzewienie oraz większą
odpornością na korozyjne działanie otoczenia w porównaniu
do innych rodzajów nierdzewnych stali narzędziowych np.:
W.-1.2083/ASI 420.
UDARNOŚĆ
MIRRAX ESR charakteryzuje się dużo większą udarnością
/ ciągliwością w porównaniu do innych rodzajów
nierdzewnych stali narzędziowych np.: W.-1.2083/ASI 420.
Na poniższym wykresie wartości potencjodynamicznej
polaryzacji krzywych zostały wyznaczone w celu
zademonstrowania różnicy w odporności na korozję
pomiędzy stalą MIRRAX ESR a W.-1.2083/ASI 420
zmierzonej przy niskim i wysokim odpuszczaniu.
Rozmiar próbki: 20 x 15 x 3 mm ( 0,8 x 0,6 x 0,1”)
Hartowane w temperaturze 1020 °C (1870°F) przez okres
30 minut. Chłodzić na powietrzu. Odpuszczać 2 x 2h.
Wpływ stali na formy i temperatury odpuszczania na
odporność na korozję.
Względna odporność na korozje
W celu uzyskania maksymalnej udarności i ciągliwości
należy stosować niską temperaturę odpuszczania natomiast
w celu osiągnięcia maksymalnej odporności na ścieranie
stosujemy wysoką temperaturę odpuszczania.
Poniższy wykres przedstawia udarność w temperaturze
pokojowej zmierzoną dla próbek pobranych z środka kutego
bloku. Test został przeprowadzony w kierunku
poprzecznym.
Oryginalny wymiar pręta: 508 x 306 mm
(20 x 12”).
Wymiary próbki: 7 x 10 x 55 mm
(0,27” x 0,40” x 2,2”).Typ próbki: gładka.
Hartowane w temperaturze 1020 °C (1870°F) przez okres
30 minut. Chłodzić na powietrzu. Odpuszczać 2 x 2h.
Forma do produkcji obudowy lampy ulicznej
3
MIRRAX ESR
Obróbka cieplna
Twardość i austenit szczątkowy jako funkcja temperatury
austenityzacji.
MIĘKKIE WYŻARZANIE
Twardość HRC
Austenit szczątkowy %
Należy zabezpieczyć stal i nagrzać do 740°C (1365°F).
Następnie schładzać w piecu o 15°C (30°F) na godzinę do
550°C (1020°F), a następnie na powietrzu.
ODPRĘŻANIE
Po obróbce zgrubnej, narzędzie powinno zostać nagrzane
do 650°C (1200°F), przy czasie utrzymywania 2 godziny.
Schładzać powoli do 500°C (930°F), a następnie na
powietrzu.
HARTOWANIE
Temperatura podgrzewania: 600-850°C (1110-1560°F).
Zwykle minimalnie dwa stopnie podgrzewania.
Temperatura austenityzacji: 1000-1025°C (1830-1880°F),
zwykle 1020°C (1870°F). Dla bardzo dużych form
rekomendowana temperatura 1000°C (1830°F).
Temperatura
°C
°F
1020
1870
1000
1830
Czas wygrzewania w
minutach
30
30
Twardość przed
odpuszczaniem (HRC)
55±2
54±2
Czas wygrzewania = czas całkowitego nagrzania narzędzia w
temperaturze hartowania.
Należy zabezpieczyć narzędzie przed odwęgleniem i
utlenieniem podczas hartowania.
ŚRODKI HARTOWNICZE
• Próżnia , chłodzone gazem z odpowiednim
nadciśnieniem
• Ciepły olej, około 80°C (175°F)
• Kąpiel w złożu fluidalnym lub soli w temperaturze
250-550°C (480-1020°F) następnie chłodzone
powietrzem.
• Szybkobieżny gaz / obieg powietrza
Temperatura austenityzacji.
W przypadku hartowania dużych przekrojów materiału w
gatunku W.-1.2083/ASI 420, stosunkowo słaba hartowność
daje niską twardość i niepożądaną strukturę w przekroju
poprzecznym. W niektórych częściach formy odporność na
korozję i wytrzymałość będą niższe.
MIRRAX ESR posiada dużo lepszą hartowność w
porównaniu do gatunku W.-1.2083/ASI 420. Pozwala to
uzyskać wysoką twardość nawet w środku dużych
przekrojów. Bardzo dobra hartowność ma decydujący
wpływ na inne własności jak wytrzymałość i odporność na
korozje.
TWARDOŚĆ JAKO FUNKCJA PRĘDKOŚCI CHŁODZENIA
PODCZAS HARTOWANIA
Twardość
HV10
HRC
W celu uzyskania optymalnych właściwości narzędzia,
tempo chłodzenia powinno być szybkie, ale takie, które nie
spowoduje nadmiernych odkształceń czy pęknięć. W
przypadku nagrzewania w piecu próżniowym zalecane jest
nadciśnienie min. 4-5 bar.
Uwaga: Należy odpuszczać narzędzie natychmiast gdy tylko
jego temperatura osiągnie 50-70°C (120-160°F).
Czas chłodzenia w przedziale 800-5000C (1470-9300F), sec.
*prędkość chłodzenia w rdzeniu dla wskazanych trzech
średnic
4
MIRRAX ESR
ODPUSZCZANIE
ZMIANY WYMIAROWE
Należy dobrać temperaturę odpuszczania w zależności od
wymaganej twardości w oparciu o poniższy wykres
odpuszczania. Odpuszczać dwa razy stosując przy tym
chłodzenie do temperatury pokojowej. Najniższa
temperatura odpuszczania to 250°C (480°F). Czas
utrzymywania w temperaturze to minimum 2 godziny.
Zmiany wymiarowe podczas hartowania i odpuszczania
wahają się w zależności od temperatur, rodzaju sprzętu
oraz chłodziwa używanego podczas obróbki cieplnej.
Wykres odpuszczania
Twardość HRC
Austenit szczątkowy %
Wymiary i kształt narzędzia mają również wpływ na
odkształcenia i zmiany wymiarowe. Dlatego też zalecane
jest pozostawienie naddatku na zmiany wymiarowe w czasie
obróbki. Użycie 0,15 % naddatku jako wytycznej dla stali
MIRRAX ESR powoduje że wyżarzanie odprężające jest
zalecane pomiędzy zgrubną a częściową obróbką.
Zmiany wymiarowe zostały zmierzone dla próbek z
materiału MIRRAX ESR o wymiarach
100 x 100 x 100 mm (3,9 x 3,9 x 3,9”) poddane obróbce
cieplnej według poniższych warunków:
Austenityzacja: 1020 °C (1870°F) przez okres 30 minut.
Chłodzić w gazowym piecu próżniowym z prędkością
1,1 °C/s (1,8 °F/s) .
Odpuszczanie: 2 x 2h.
Zmiany wymiarowe podczas hartowania i odpuszczania dla
grubości, długości i szerokości.
Zmiany wymiarowe %
Temperatura odpuszczania
Uwaga : Odpuszczanie w temperaturze 250°C (480°F)
pozwala na osiągnięcie najlepszego połączenia ciągliwości,
twardości i odporności na korozję. Dla bardzo dużych form i
skomplikowanych kształtów zalecane jest stosowanie
wysokiej temperatury odpuszczania w celu zredukowania do
minimum szczątkowych naprężeń.
Temperatura odpuszczania 2 x 2h
Forma do produkcji dużych kontenerów do lodów
5
MIRRAX ESR
FREZOWANIE
Obróbka
Wartości podane poniżej to przybliżenia, które powinny
zostać dopasowane do lokalnych warunków.
Frezowanie czołowe oraz frezowanie czołowe nożem
kwadratowym
Parametry obróbki
Obróbka narzędziami z węglika
Stan: Twardość dostawy około 250 HB
TOCZENIE
Parametry obróbki
Szybkość
skrawania (vc)
Posuw (f)
Głębokość
cięcia (ap) mm
Kategoria
węglika
Obróbka narzędziami z
węglikiem spiekanym
m/min
f.p.m.
mm/obr.
i.p.r.
mm
cal
ISO
Zgrubna
Precyzyjna
160-210
525-690
0,2-0,4
0,008-0,016
2-4
0,08-0,16
P20-P30
Pokryte
węglikiem
210-260
690-850
0,05-0,2
0,002-0,008
0,5-2
0,02-0,08
P10
Pokryte
węglikiem
bądź
cermetem
Skrawanie
narz. ze stali
szybkotnącej
Skrawanie
precyzyjne
18-23
59-75
0,05-0,3
0,002-0,01
0,5-3
0,02-0,1
-
Szybkość
skrawania (vc)
Posuw (fz)
Głębokość
cięcia (ap)
Kategoria węglika
Wiertła kręte ze stali szybkotnącej
Średnica wiertła
Szybkość
Posuw (f)
skrawania (vc)
mm
cale
m/min f.p.m.
mm/obr.
i.p.r.
-5
-3/16
14-16* 46-52*
0,05-0,15
0,002-0,006
5-10
3/16-3/8
14-16* 46-52*
0,15-0,20
0,006-0,008
10-15
3/8-5/8
14-16* 46-52*
0,20-0,25
0,008-0,010
15-20
5/8-3/4
14-16* 46-52*
0,25-0,30
0,010-0,014
*) Dla pokrytych wierteł ze stali szybkotnącej vc ~22-24 m/min
(72-79 f.p.m.).
Precyzyjna
160-240
525-787
0,2-0,4
0,008-0,016
2-4
0,08-0,16
P20-P40
Pokryte
węglikiem
240-280
787-919
0,1-0,2
0,004-0,008
0,5-2
0,02-0,08
P10-P20 Pokryte
węglikiem bądź
cermetem
Frezowanie walcowo-czołowe
Parametry obróbki
WIERCENIE
m/min
f.p.m
mm/ząb
cal/ząb
mm
cale
ISO
Zgrubna
Szybkość skrawania
(vc)
m/min
f.p.m.
Posuw (fz)
mm/ząb
cal/ząb
Kategoria obróbki
ISO
Rodzaj frezu walcowo-czołowego
Stały węglik
Wkładka z
Narzędzia ze
węglików
stali
szybkotnącej
120-150
390-500
160-220
525-722
25-301)
82-1001)
0,01-0,202)
0,001-0,0082)
0,06-0,202)
0,002-0,0082)
0,01-0,32)
0,0004-0,012)
-
P20-P30
-
1) Dla frezów walcowo-czołowych ze stali szybkotnącej vc ~45-50 m/min
(150-165 f.p.m.).
2) W zależności od głębokości promieniowej otworu oraz średnicy.
SZLIFOWANIE
Wiertła z węglika
Parametry
obróbki
Rodzaj wiertła
Wymienne
Stały węglik
Szybkość
skrawania (vc)
m/min
210-230
80-100
f.p.m.
689-755
262-328
Posuw (fz)
mm/obr.
0,03-0,102)
0,10-0,252)
i.p.r.
0,001-0,0042)
0,004-0,012)
1) Wiertło z wewnętrznymi kanalikami chłodzącymi.
2) Zależy od średnicy wiertła.
Nakładka z
węglików
spiekanych1)
Ogólne zalecenia dotyczące tarcz szlifierskich podano
poniżej. Dodatkowe informacje
dotyczące zalecanych ściernic znajdują się w publikacji
Uddeholm „Szlifowanie stali narzędziowej”.
Zalecane ściernice
70-80
230-262
0,15-0,252)
0,006-0,012)
Rodzaj szlifowania
Szlifowanie czołem
ściernicy - ściernica prosta
Szlifowanie czołem
ściernicy - segmenty
Szlifowanie wałków
Szlifowanie otworów
Szlifowanie profilowe
Stal po miękkim
wyżarzaniu
A 46 HV
Po hartowaniu
A 36 GV
A 36 GV
A 60 LV
A 46 JV
A 100 LV
A 60 KV
A 60 IV
A 120 KV
A 46 HV
6
MIRRAX ESR
Spawanie
Szczegółowe informacje
Można uzyskać dobre wyniki spawania stali narzędziowych,
jeśli zostaną zastosowane odpowiednie techniki. Należy
zachować szczególne środki ostrożności podczas obróbki
cieplnej, podczas obróbki cieplnej po hartowaniu, w czasie
przygotowywania elementów spawanych etc.
Prosimy o kontakt z lokalnym biurem Uddeholm w celu
uzyskania dodatkowych informacji dotyczących doboru,
obróbki cieplnej i zastosowań stali narzędziowych
Uddeholm, wraz z publikacją „Stal na formy”.
Najlepsze wyniki po polerowaniu oraz wytrawianiu uzyskuje
się przez używanie elektrod o tym samym składzie
chemicznym co forma.
Sposób spawania
Temperatura
robocza
Spoiwo
TIG
200-250°C
390-480°F
MIRRAX
TIG-WELD
54-56 HRC
Twardość po
spawaniu
Obróbka cieplna po spawaniu
Stal po hartowaniu
Odpuszczać w temperaturze o 10-20°C
(50-70°F) niższej od pierwotnej temperatury
odpuszczania.
Stal po wyżarzaniu
Nagrzać materiał do 700°C (1290°F) przez
zmiękczającym
5 godzin. Następnie na powietrzu.
Dodatkowe informacje znaleźć można w broszurze
Uddeholm p.t. „Spawanie stali narzędziowych”.
Trawienie
Stal MIRRAX ESR ma bardzo niską zawartość wtrąceń
żużlowych, co czyni ją odpowiednią do wytrawiania.
Specjalny proces wytrawiania może okazać się przydatny, w
związku z dobrą odpornością na korozję stali
MIRRAX ESR znaną wszystkim czołowym firmom
zajmującym się wytrawianiem.
Dodatkowe informacje podano w broszurze Uddeholm pt.
„Wytrawianie stali narzędziowej”.
Polerowanie
Stal MIRRAX ESR wykazuje dobrą polerowalność w stanie
po hartowaniu i odpuszczeniu.
Należy zastosować nieco inną technikę niż w przypadku
pozostałych stali na formy Uddeholm. Główną zasadą jest
wolniejsze przechodzenie między fazami szlifowania
precyzyjnego / polerowania oraz aby nie polerować
nierównej powierzchni. Ważne jest też, aby zaprzestać
polerowania natychmiast po usunięciu ostatniej
nierówności powierzchni.
Bardziej szczegółowe informacje dotyczące techniki
polerowania podano w broszurze „Polerowanie stali
narzędziowej”.
7
UDDEHOLM MIRRAX ESR
ELECTRIC ARC
FURNACE
ESR-PLANT
UPHILL CASTING
HEAT
TREATMENT
ROLLING MILL
FORGING
MACHINING
STOCK
The ESR Tool Steel Process
The starting material for our tool steel is carefully selected from high quality recyclable steel. Together with
ferroalloys and slag formers, the recyclable steel is melted
in an electric arc furnace. The molten steel is then tapped
into a ladle.
The de-slagging unit removes oxygen-rich slag and
after the de-oxidation, alloying and heating of the steel
bath are carried out in the ladle furnace. Vacuum degassing removes elements such as hydrogen, nitrogen and
sulphur.
ESR PLANT
In uphill casting the prepared moulds are filled with a
controlled flow of molten steel from the ladle.
From this, the steel can go directly to our rolling mill
or to the forging press, but also to our ESR furnace
where our most sophisticated steel grades are melted
once again in an electro slag remelting process. This is
done by melting a consumable electrode immersed in an
overheated slag bath. Controlled solidification in the steel
bath results in an ingot of high homogeneity, thereby
10
removing macro segregation. Melting under a protective
atmosphere gives an even better steel cleanliness.
HOT WORKING
From the ESR plant, the steel goes to the rolling mill or
to our forging press to be formed into round or flat bars.
Prior to delivery all of the different bar materials are
subjected to a heat treatment operation, either as soft
annealing or hardening and tempering. These operations
provide the steel with the right balance between hardness and toughness.
MACHINING
Before the material is finished and put into stock, we also
rough machine the bar profiles to required size and exact
tolerances. In the lathe machining of large dimensions, the
steel bar rotates against a stationary cutting tool. In
peeling of smaller dimensions, the cutting tools revolve
around the bar.
To safeguard our quality and guarantee the integrity of
the tool steel we perform both surface- and ultrasonic
inspections on all bars. We then remove the bar ends and
any defects found during the inspection.
Network of excellence
UDDEHOLM is present on every continent. This ensures you
high-quality Swedish tool steel and local support wherever you
are. ASSAB is our wholly-owned subsidiary and exclusive sales
channel, representing Uddeholm in various parts of the world.
Together we secure our position as the world’s leading supplier
of tooling materials.
www.assab.com
www.uddeholm.com