Šta je alatni čelik? (Šest grupa sa detaljima)

Alatni čelik se odnosi na niz ugljičnih i legiranih čelika koji su posebno pogodni za izradu alata. Njegova prikladnost proizlazi iz njegove karakteristične tvrdoće, njegove otpornosti na abraziju i deformaciju i njegove sposobnosti da zadrži oštricu na povišenim temperaturama. Zbog toga su alatni čelici pogodni za upotrebu u oblikovanju drugih materijala.

Postoji šest grupa alatnih čelika: stvrdnjavajući u vodi, čelici za hladne alate, čelici otporni na udarce, brzi, vrući i čelici za specijalnu namjenu/plastični kalupi. Odabir grupe ovisi o cijeni, radnoj temperaturi, potrebnoj tvrdoći površine, čvrstoći, otpornosti na udarce i zahtjevima žilavosti. Što su teži uslovi rada (viša temperatura, abrazivnost, korozivnost, opterećenje), veći je sadržaj legure i posljedična količina karbida potrebna za alatni čelik.

1. Grupa za stvrdnjavanje vodom

Nazvan je tako zbog svog osnovnog svojstva da se mora temperirati u vodi. Ova grupa alatnih čelika je u suštini obični čelik s visokim udjelom ugljika. Često se koristi zbog niske cijene.

Alatni čelik W grupe dobio je ime po svom osnovnom svojstvu da se mora kaliti vodom. Čelik grupe W je u suštini glatki čelik s visokim udjelom ugljika. Ova grupa alatnih čelika se najviše koristi zbog niske cijene u odnosu na druge. Oni dobro rade za male dijelove i aplikacije gdje nisu prisutne visoke temperature; iznad 150 stepeni (302 stepena F) počinje primetno da omekšava. Njihova kaljivost je niska, tako da alatni čelici grupe W moraju proći brzo kaljenje, što zahtijeva upotrebu vode. Ovi alatni čelici mogu dostići visoku tvrdoću (veću od HRC 66) i prilično su krti u poređenju sa drugim alatnim čelicima. W čelici se još uvijek prodaju, uglavnom za opruge, ali se koriste mnogo manje nego u 19. i ranom 20. stoljeću. To je dijelom zato što se W čelici deformiraju i pucaju mnogo više tijekom kaljenja nego čelici kaljeni u ulju ili zraku.

2. Hladna radna grupa

To je grupa od tri alatna čelika: kaljeni u ulju, kaljeni na vazduhu i sa visokim sadržajem ugljenika. Čelici ove grupe imaju visoku kaljivost i otpornost na habanje, srednje žilavosti. Često se koriste u proizvodnji velikih dijelova ili dijelova koji imaju minimalne zahtjeve za izobličenjem kada se stvrdnu.

I gašenje uljem i gašenje zrakom smanjuju izobličenje i povećano naprezanje uzrokovano brzim gašenjem u vodi, tako da je manja vjerovatnoća da će doći do pucanja.

2.1. stvrdnjavanje ulja

Vrlo čest čelik koji očvršćava u ulju je čelik O1. To je vrlo dobar čelik za hladnu obradu i također pravi vrlo dobre noževe i viljuške. Može se očvrsnuti do oko 57-61 HRC.

2.2. otvrdnjavanje na vazduhu

Prvi alatni čelik za zračno otvrdnjavanje bio je mušet čelik, koji je u to vrijeme bio poznat kao čelik za otvrdnjavanje zrakom.

Moderni čelici koji se očvršćuju zrakom karakteriziraju nisko izobličenje tijekom termičke obrade zbog visokog sadržaja hroma. Njihova obradivost je dobra i imaju ravnotežu između otpornosti na habanje i žilavosti (tj. između razreda D i otpornosti na udarce).

23. Visok sadržaj ugljika-hroma,

2.3.1. Tip D

Tip D, iz klase alatnih čelika za hladnu obradu, sadrži između 10 i 13 posto hroma. Ovi čelici zadržavaju svoju tvrdoću do temperature od 425 stepeni (797 stepeni F). Najčešća primjena ovih alatnih čelika su kalupi za kovanje, blokovi za tlačno lijevanje i kalupi za izvlačenje. Zbog visokog sadržaja hroma, neki alatni čelici tipa D obično se smatraju nerđajućim ili polunerđajućim, iako je njihova otpornost na koroziju vrlo ograničena zbog taloženja većine njihovih komponenti hroma i ugljika u obliku karbida.

D2 alatni čelik je vrlo otporan na habanje, ali nije tako jak kao niže legirani čelik. Mehanička svojstva D2 su vrlo osjetljiva na termičku obradu. Široko se koristi za proizvodnju noževa za smicanje, noževa za blanje i industrijskih reznih alata; ponekad se koristi za oštrice noževa.

2.3.2. Tip 1.2767

ISO 1.2767, takođe poznat kao DIN X 45 NiCrMo 4, AISI 6F7 i BS EN 20 B, je vazdušno kaljeni alatni čelik sa primarnim legirajućim elementom nikla. Ima dobru žilavost, stabilna zrna i vrlo se može polirati. Prvenstveno se koristi za kalupe u aplikacijama za brizganje plastike visokog naprezanja. Ostale primjene su kalupi za sečenje, kalupi za kovanje i industrijski noževi.

Sljedeći tipovi čelika također su dio grupe čelika za hladnu obradu.

3. Grupa otpornosti na udarce

Ova klasa ima visoku otpornost na udarce i dobru kaljivost. Dizajniran je da izdrži udarce i na niskim i na visokim temperaturama. Takođe ima vrlo visoku udarnu žilavost i relativno nisku otpornost na habanje.

Karbidne legure pružaju neophodnu otpornost na habanje, otvrdnjavanje i karakteristike toplog rada. Ova porodica čelika ima vrlo visoku udarnu žilavost i relativno nisku otpornost na habanje i može dostići relativno visoku tvrdoću (HRC 58/60). U SAD-u, žilavost obično dolazi od 1 do 2 posto silicija i 0,5-1 posto molibdena. U Evropi, udarni čelici obično sadrže između 0,5 posto do 0,6 posto ugljika i oko 3 posto nikla. Nikl od 1,75 posto do 2,75 posto se još uvijek koristi u nekim niskolegiranim čelicima visoke čvrstoće (HSLA) i udarnim čelicima, kao što su L6, 4340 i švedski čelik za pile, ali je relativno skup. Primjer njegove upotrebe je u proizvodnji burgija za udarne čekiće.

4. Grupa velike brzine

Alatni čelici tipa T i M koriste se za rezne alate gdje je potrebno održati čvrstoću i tvrdoću na visokim temperaturama.

Brzorezni čelik (HSS ili HS) je podskup alatnih čelika koji se obično koristi u svrdlima i reznim alatima. Često se koristi na listovima električne pile i burgijama. On je superioran u odnosu na starije alatne čelike s visokim udjelom ugljika koji su bili naširoko korišteni do 1940-ih, jer može izdržati više temperature bez gubitka strpljenja (tvrdoće). Ovo svojstvo omogućava HSS da reže brže od čelika s visokim udjelom ugljika, otuda i naziv brzoreznog čelika. Na sobnoj temperaturi, u svojoj općenito preporučenoj toplinskoj obradi, HSS tipovi obično pokazuju visoku tvrdoću (iznad HRC60) i otpornost na abraziju (generalno povezana sa sadržajem volframa i vanadija koji se tipično koristi u HSS) u usporedbi s ugljičnim i uobičajenim alatnim čelicima.

5. Vruća radna grupa

Alatni čelici grupe H posebno su razvijeni za održavanje čvrstoće i tvrdoće dok su izloženi dugotrajno povišenim temperaturama.

Čelici za vruću obradu su grupa čelika koji se koriste za rezanje ili oblikovanje materijala na visokim temperaturama. Alatni čelici grupe H razvijeni su za održavanje čvrstoće i tvrdoće tokom dužeg izlaganja povišenim temperaturama. Ovi čelici za alate su niskougljični i umjereno do visoko legirani koji pružaju dobru tvrdoću i vruću žilavost i dobru otpornost na habanje zbog značajne količine karbida. Čelici H1 do H19 baziraju se na 5 posto sadržaja hroma; H20 do H39 se zasnivaju na 9-18 posto sadržaja volframa i 3-4 posto sadržaja hroma; H40 do H59 su na bazi molibdena.

6. Grupa posebne namjene / čelik za plastične kalupe

Alatni čelik P-tipa je kratak za plastične čelike za kalupe. Dizajnirani su da zadovolje zahtjeve kalupa za livenje cinka pod pritiskom i kalupe za brizganje plastike. Uobičajeni tipovi čelika kao što su P20, 420, itd.

Alatni čelik tipa L je kratak za niskolegirani alatni čelik posebne namjene. L6 je izuzetno čvrst.

Alatni čelik tipa F je kaljen u vodi i znatno otporniji na habanje od alatnog čelika tipa W.

Alatni čelici su metalurški „čisti“ visokolegirani čelici, koji se tope na relativno niskim temperaturama u električnim pećima i proizvode se s posebnom pažnjom na homogenost. Mogu se dalje rafinirati dekarbonizacijom argonom/kiseonikom (AOD), vakuumskim metodama ili rafinacijom šljake (ESR). Kao rezultat toga, alatni čelici su često specificirani za kritične primjene visoke čvrstoće ili otpornosti na habanje. Zbog visokog sadržaja legure, alatni čelici moraju se pažljivo valjati ili kovati kako bi se dobili zadovoljavajući proizvodi od šipki.

Da bi razvili svoja najbolja svojstva, alatni čelici se uvijek termički obrađuju. Pošto se delovi mogu izobličiti tokom termičke obrade, precizni delovi moraju biti polugotovi, termički obrađeni, a zatim gotovi. Velika je vjerovatnoća da će tokom kaljenja u tekućini doći do ozbiljnih izobličenja, tako da treba odabrati leguru koja će osigurati potrebna mehanička svojstva uz najmanje ozbiljno gašenje.

Ako su vam potrebni alatni čelici ili imate pitanja o alatnim čelicima, ostavite komentar ili nas kontaktirajte u bilo koje vrijeme.