Jeklo za hladno obdelavo se uporablja predvsem za štancanje, štancovanje, oblikovanje, upogibanje, hladno ekstrudiranje, hladno vlečenje, prašno metalurško obdelavo itd. Zahteva visoko trdoto, visoko odpornost proti obrabi in zadostno žilavost. Na splošno se deli na dve kategoriji: splošni tip in posebni tip. Na primer, splošno jeklo za hladno obdelavo v Združenih državah Amerike običajno vključuje štiri razrede jekla: 01, A2, D2 in D3. Primerjava razredov jekla za splošno legirano jeklo za hladno obdelavo v različnih državah je prikazana v tabeli 4. V skladu z japonskim standardom JIS so glavne vrste jekla za hladno obdelavo, ki se lahko uporabljajo, serije SK, vključno z ogljikovim orodnim jeklom serije SK, 8 legiranimi orodnimi jekli serije SKD in 9 hitroreznimi jekli serije SKHMO, kar skupaj znaša 24 razredov jekla. Kitajski standard za legirano orodno jeklo GB/T1299-2000 vključuje skupno 11 vrst jekla, kar tvori relativno popolno serijo. Zaradi sprememb v tehnologiji obdelave, predelanih materialih in povpraševanju po kalupih prvotna osnovna serija ne more zadostiti potrebam. Japonske jeklarne in večji evropski proizvajalci orodij in jekel za rezanje so razvili posebne jeklene matrice za hladno obdelavo in postopoma oblikovali ustrezne serije jekel za hladno obdelavo, razvoj teh jekel za hladno obdelavo pa je tudi smer razvoja jekel za hladno obdelavo.
Nizko legirano jeklo za hladno obdelavo, kaljeno na zraku
Z razvojem tehnologije toplotne obdelave, zlasti s široko uporabo tehnologije vakuumskega kaljenja v industriji kalupov, so bila doma in v tujini razvita nekatera nizkolegirana mikrodeformacijska jekla, kaljena na zraku, da bi zmanjšali deformacije zaradi kaljenja. Ta vrsta jekla zahteva dobro kaljivost in toplotno obdelavo. Ima majhno deformacijo, dobro trdnost in žilavost ter določeno odpornost proti obrabi. Čeprav ima standardno visokolegirano jeklo za hladno obdelavo (kot sta D2, A2) dobro kaljivost, ima visoko vsebnost legirnih elementov in je drago. Zato so bila doma in v tujini razvita nekatera nizkolegirana mikrodeformacijska jekla. Ta vrsta jekla običajno vsebuje legirne elemente Cr in Mn za izboljšanje kaljivosti. Skupna vsebnost legirnih elementov je običajno <5 %. Primerna je za izdelavo preciznih delov v majhnih proizvodnih serijah in kompleksnih kalupih. Reprezentativne vrste jekla vključujejo A6 iz Združenih držav Amerike, ACD37 podjetja Hitachi Metals, G04 podjetja Daido Special Steel, AKS3 podjetja Aichi Steel itd. Kitajsko jeklo GD lahko po kaljenju pri 900 °C in popuščanju pri 200 °C ohrani določeno količino avstenita ter ima dobro trdnost, žilavost in dimenzijsko stabilnost. Uporablja se lahko za izdelavo matric za hladno štancanje, ki so nagnjene k krušenju in lomu. Ima dolgo življenjsko dobo.
Kalupno jeklo, kaljeno v plamenu
Da bi skrajšali proizvodni cikel kalupov, poenostavili postopek toplotne obdelave, prihranili energijo in zmanjšali proizvodne stroške kalupa, je Japonska razvila nekaj posebnih jekel za hladno obdelavo, ki ustrezajo zahtevam plamenskega kaljenja. Med tipičnimi so Aichi Steel SX105V (7CrSiMnMoV), SX4 (Cr8), Hitachi Metal HMD5, HMD1, jeklo G05 podjetja Datong Special Steel Company itd. Kitajska je razvila 7Cr7SiMnMoV. To vrsto jekla je mogoče uporabiti za segrevanje lopatice ali drugih delov kalupa z uporabo oksiacetilenske brizgalne pištole ali drugih grelnikov po obdelavi kalupa, nato pa ga ohladiti na zraku in kaliti. Na splošno se lahko uporablja neposredno po kaljenju. Zaradi preprostega postopka se na Japonskem pogosto uporablja. Reprezentativna vrsta jekla te vrste jekla je 7CrSiMnMoV, ki ima dobro kaljivost. Pri kaljenju jekla s premerom φ80 mm v olju lahko trdota na razdalji 30 mm od površine doseže 60HRC. Razlika v trdoti med jedrom in površino je 3 HRC. Pri gašenju s plamenom lahko po predhodnem segrevanju na 180–200 °C in segrevanju na 900–1000 °C za kaljenje z brizgalno pištolo trdota doseže več kot 60 HRC in dobimo utrjeno plast debeline več kot 1,5 mm.
Visoka žilavost, visoka odpornost proti obrabi, jeklo za hladno obdelavo
Da bi izboljšali žilavost jekla za hladno obdelavo in zmanjšali odpornost proti obrabi, so nekatera večja tuja podjetja za proizvodnjo jekla za kalupe zaporedno razvila vrsto jekel za hladno obdelavo z visoko žilavostjo in visoko odpornostjo proti obrabi. Ta vrsta jekla običajno vsebuje približno 1 % ogljika in 8 % Cr. Z dodatkom Mo, V, Si in drugih legirnih elementov so njegovi karbidi fini, enakomerno porazdeljeni, njegova žilavost pa je veliko višja kot pri jeklu tipa Cr12, medtem ko je njegova odpornost proti obrabi podobna. Njihova trdota, upogibna trdnost, utrujenostna trdnost in lomna žilavost so visoke, njihova stabilnost proti popuščanju pa je prav tako višja kot pri jeklu za kalupe tipa Cr12. Primerna so za visokohitrostne in večpostajalne prebijalce. Reprezentativni vrsti jekla te vrste jekla sta japonski DC53 z nizko vsebnostjo V in CRU-WEAR z visoko vsebnostjo V. DC53 se kali pri 1020–1040 °C, trdota pa lahko po hlajenju na zraku doseže 62–63 HRC. Popušča se lahko pri nizkih temperaturah (180 ~ 200 ℃) in visokih temperaturah (500 ~ 550 ℃), njegova žilavost je lahko 1-krat višja od D2, utrujenostna odpornost pa je 20 % višja od D2; po kovanju in valjanju CRU-WEAR se žari in avstenitizira pri 850-870 ℃. Z manj kot 30 ℃/uro se ohladi na 650 ℃ in sprosti, trdota pa lahko doseže 225-255HB, temperatura kaljenja se lahko izbere v območju 1020~1120 ℃, trdota lahko doseže 63HRC, popušča se pri 480~570 ℃ glede na pogoje uporabe, z očitnimi sekundarnimi učinki. Učinek kaljenja, odpornost proti obrabi in žilavost so boljši od D2.
Osnovno jeklo (hitrorezno jeklo)
Hitrorezno jeklo se v tujini pogosto uporablja za izdelavo visokozmogljivih in dolgoživih kalupov za hladno obdelavo zaradi svoje odlične odpornosti proti obrabi in trdote v rdečo barvo, kot je na primer japonski splošni standard za hitrorezno jeklo SKH51 (W6Mo5Cr4V2). Da bi se prilagodili zahtevam kalupa, se žilavost pogosto izboljša z znižanjem temperature kaljenja, trdote kaljenja ali z zmanjšanjem vsebnosti ogljika v hitroreznem jeklu. Matrično jeklo se razvije iz hitroreznega jekla, njegova kemična sestava pa je po kaljenju enaka matrični sestavi hitroreznega jekla. Zato je število preostalih karbidov po kaljenju majhno in enakomerno porazdeljeno, kar močno izboljša žilavost jekla v primerjavi z hitroreznim jeklom. Združene države Amerike in Japonska so v zgodnjih sedemdesetih letih prejšnjega stoletja preučevale osnovna jekla z razredi VascoMA, VascoMatrix1 in MOD2. Pred kratkim so bili razviti DRM1, DRM2, DRM3 itd., ki se običajno uporabljajo za kalupe za hladno obdelavo, ki zahtevajo večjo žilavost in boljšo stabilnost proti popuščanju. Kitajska je razvila tudi nekaj osnovnih jekel, kot so 65Nb (65Cr4W3Mo2VNb), 65W8Cr4VTi, 65Cr5Mo3W2VSiTi in druga jekla. Ta vrsta jekla ima dobro trdnost in žilavost ter se pogosto uporablja pri hladnem ekstrudiranju, hladnem prebijanju debelih plošč, valjanju navojev, vtiskovalnih orodjih, hladno tlačnih orodjih itd., lahko pa se uporablja tudi kot toplo ekstrudirano jeklo.
Prašno metalurško kalupno jeklo
Visoko legirano jeklo za hladno obdelavo tipa LEDB, izdelano s konvencionalnimi postopki, zlasti materiali velikega prereza, ima grobe evtektične karbide in neenakomerno porazdelitev, kar resno zmanjšuje žilavost, mletje in izotropijo jekla. V zadnjih letih so se večja tuja podjetja za specialno jeklo, ki proizvajajo orodno in matricno jeklo, osredotočila na razvoj serije hitroreznih jekel in visoko legiranih jekel za matrice, kar je privedlo do hitrega razvoja te vrste jekla. Z uporabo postopka prašne metalurgije se atomizirani jekleni prah hitro ohladi, nastali karbidi pa so fini in enakomerni, kar znatno izboljša žilavost, mletje in izotropijo materiala kalupa. Zaradi tega posebnega proizvodnega postopka so karbidi fini in enakomerni, izboljšana pa je tudi obdelovalnost in brusilna zmogljivost, kar omogoča dodajanje večje vsebnosti ogljika in vanadija jeklu, s čimer se razvija vrsta novih vrst jekla. Na primer, japonska serija DEX podjetja Datong (DEX40, DEX60, DEX80 itd.), serija HAP podjetja Hitachi Metal, serija FAX podjetja Fujikoshi, serija VANADIS podjetja UDDEHOLM, serija ASP podjetja Erasteel in ameriško podjetje CRUCIBLE se hitro razvijajo. Z izdelavo serije praškastih metalurških jekel, kot so CPM1V, CPM3V, CPM1OV, CPM15V itd., sta njihova odpornost proti obrabi in žilavost bistveno izboljšani v primerjavi z orodnim jeklom, izdelanim po običajnih postopkih.
Čas objave: 2. april 2024