UDDEHOLM VANADIS® 10

UDDEHOLM VANADIS 10

3

UDDEHOLM VANADIS 10

Uddeholm Vanadis 10 is a high vanadium alloyed powder metallurgy tool

steel offering a unique combination of an excellent abrasive wear resistance

in combination with a good chipping resistance. It is manufactured

according to the powder metallurgy process giving a very low amount of

non-metallic inclusions.

In tool making Uddeholm Vanadis 10 offers a good machinability and

grindability together with a good dimensional stability during heat

treatment. It can normally be hardened to 60–65 HRC.

VANADIS 10

2

Krytyczne właściwości stali gwarantujące: PRAWIDŁOWE DZIAŁANIE NARZĘDZIA

• Właściwą twardość dla danego zastosowania • Wysoką odporność na zużycie • Dobrą ciągliwość zapobiegającą przedwczesnym

uszkodzeniom w wyniku wykruszania / pękania.

Wysoka odporność na zużycie jest często kojarzona z niską ciągliwością i odwrotnie. Jednak w wielu przypadkach, dopiero połączenie wysokiej odporności na zużycie i dobrej ciągliwości zapewniają optymalne działanie narzędzia.

VANADIS 10 to stal narzędziowa wytworzona w procesie metalurgii proszków cechująca się połączeniem bardzo wysokiej odporności na zużycie oraz dobrej ciągliwości. PRODUKCJĘ NARZĘDZI

• Obrabialność • Obróbka cieplna • Stabilność wymiarowa podczas obróbki cieplnej • Obróbka powierzchniowa

Zastosowanie wysokostopowych stali narzędziowych do produkcji narzędzi często oznacza większe problemy z obróbką konwencjonalną i cieplną niż w przypadku użycia stali niskostopowych, co oczywiście może przyczynić się do wzrostu kosztów produkcji.

Proces metalurgii proszków zastosowany w produkcji stali VANADIS 10 powoduje, iż otrzymana stal posiada podobną procedurę obróbki cieplnej jak gatunek stali D2. Poza tym bardzo dużą zaletą stali VANADIS 10 jest stabilność wymiarowa po hartowaniu i odpuszczaniu, która jest tu znacznie lepsza niż w przypadku innych, konwencjonalnie produkowanych wysokowydajnych stali narzędziowych do pracy na zimno. Oznacza to na przykład, że stal VANADIS 10 jest stalą doskonale nadającą się do naparowywania chemicznego (CVD). Zastosowania Stal VANADIS 10 nadaje się szczególnie do zastosowań, gdzie występują bardzo długie serie produkcyjne oraz gdzie głównym problemem jest zużycie ścierne. Idealna kombinacja wyjątkowo wysokiej odporności na zużycie oraz dobrej ciągliwości również sprawiają, że stal VANADIS 10 jest interesującym rozwiązaniem w zastosowaniach, gdzie narzędzia wykonane z materiałów takich jak węgliki spiekane mają tendencje do wykruszania lub pękania.

Przykłady:

• Wykrawanie i formowanie • Wykrawanie precyzyjne • Wykrawanie blachy elektrotechnicznej • Tłoczenie uszczelek • Głębokie tłoczenie • Kucie na zimno • Noże krążkowe (papier i folia) • Prasowanie proszków • Noże granulatorów • Śruby wytłaczarek, itd. Ogólne dane VANADIS 10 jest chromowo-molibdenowo-wanadową stalą stopową cechującą się: • Bardzo wysoką odpornością na zużycie ścierne • Wysoką wytrzymałością na ściskanie • Bardzo dobrymi właściwościami hartowania skrośnego • Dobrą ciągliwością • Bardzo dobrą stabilnością wymiarową po hartowaniu • Dobrą odpornością na odpuszczanie. Skład chemiczny % C

2,9 Si 0,5

Mn 0,5

Cr 8,0

Mo 1,5

V 9,8

Stan dostawy Zmiękczona do około 280-310 HB Kod kolorystyczny Zielony/fioletowy Właściwości WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE

Stal hartowana i odpuszczana do 62 HRC. Temperatura 20°C

(68°F) 200°C (390°F)

400°C (750°F)

Gęstość kg/m3

lbs/in3

7400 0,268

- -

- -

Wspólczynnik sprężystości N/mm2 psi

220 000

31,9 x 103

210 000

30,4 x 103

200 000

29,0 x 103 Współczynnik rozszerzalności cieplnej °C od 20°C °F od 68°F

- -

10,7 x 10-6 6,0 x 10-6

11,4 x 10-6 6,3 x 10-6

Przewodność cieplna * W/m °C Btu in (ft2h°F)

- -

20

139

22 153

Ciepło właściwe J/kg °C Btu/lb, °F

460 0,11

- -

- -

VANADIS 10

3

UDARNOŚĆ

Przybliżona udarność w temperaturze pokojowej przy różnych temperaturach odpuszczania. Wymiary próbki: 7 x 10 x 55 mm (0,27” x 0,40” x 2,2”), gładka. Hartowana w temperaturze 1020°C (1870°F). Chłodzona powietrzem, odpuszczana dwukrotnie.

WYTRZYMAŁOŚĆ NA ZUŻYCIE

Test kołka na tarczy. Materiał tarczy: SiC. Stal VANADIS 10 = 62 HRC, D2 = 62 HRC

Obróbka cieplna WYŻARZANIE ZMIĘKCZAJĄCE

Należy zabezpieczyć stal i nagrzać do 900°C (1650°F). Następnie schładzać w piecu o 10°C (20°F) na godzinę do 750°C (1380°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: 600-700°C (1110-1290°F). Temperatura austenityzacji: 1020-1100°C (1870-2010°F). Czas utrzymywania: 30 minut. N.B. Czas utrzymywania = czas w temperaturze hartowania od momentu całkowitego nagrzania narzędzia. Czas utrzymywania poniżej 30 minut spowoduje utratę twardości.

Należy zabezpieczyć narzędzie przed odwęgleniem i utlenieniem podczas hartowania. ŚRODKI HARTOWNICZE

• Wymuszony obieg powietrza / gazu. • Piec próżniowy (nadciśnienie gazu 2-5 barów) • Kąpiel hartowania stopniowego lub złoże fluidalne w

temperaturze 500-550°C (930-1020°F). • Kąpiel hartowania stopniowego lub złoże fluidalne w

temperaturze 200-350°C (390-660°F), przy czym preferowana temperatura to 350°C (660°F).

Uwaga 1: Odpuszczać narzędzie zaraz po osiągnięciu temperatury 50-70°C (120-160°F).

Uwaga 2: Celem uzyskania optymalnych właściwości narzędzia, tempo schładzania powinno być tak szybkie jak jest to możliwe, przy dopuszczalnym poziomie odkształceń.

Uwaga 3: Po hartowaniu stopniowym powinno nastąpić schładzanie za pomocą wymuszonego obiegu powietrza, jeśli grubość ścianki przekracza 50 mm (2"). Hartowanie w powietrzu spowoduje utratę twardości.

VANADIS 10

4

Wykres TTT Temperatura austenityzacji 1020°C (1870°F). Czas utrzymywania 30 minut.

Wykres CCT Temperatura austenityzacji 1020-1060°C (1870-940°F). Czas utrzymywania 30 minut.

Temperatura izotermiczna

°C

Czas godziny

Twardość HV10

800 4,5 297 750 18 302 700 1,1 350 675 22 354 650 4 423 600 23 523 500 44 890 425 61 890 400 22,5 890 350 15 858 325 3,5 715 300 7 642 250 22 673

Krzywa chłodzenia

nr

Twardość HV10

T800-500 (s)

1 890 3,82 878 103 818 2324 806 4815 731 6956 635 13897 509 23188 325 46339 311 6947

VANADIS 10

5

Twardość, wielkość ziarna i austenit szczątkowy jako funkcje temperatury austenityzacji.

Czas utrzymywania 30 minut. Chłodzenie powietrzem.

ODPUSZCZANIE

Temperatura odpuszczania może być dobrana w oparciu o poniższy wykres odpuszczania. Odpuszczać dwukrotnie stosując chłodzenie do temperatury pokojowej pomiędzy kolejnymi odpuszczaniami. Najniższa temperatura odpuszczania powinna wynosić 180°C (360°F) . Minimalny czas utrzymywania w temperaturze to 2 godziny. Celem zmniejszenia ilości austenitu szczątkowego, w przypadku temperatury hartowania wynoszącej 1100°C (2010°F) lub wyższej, stal VANADIS 10 powinna być odpuszczana w temperaturze minimum 525°C (980°F). Wykres odpuszczania

ZMIANY WYMIAROWE PODCZAS HARTOWANIA I ODPUSZCZANIA

Wymiary próbki: 65 x 65 x 65 mm (2,5" x 2,5" x 2,5").

Wymiary próbki: 125 x 125 x 25 mm (5" x 5" x 1").

Typowe zastosowanie stali VANADIS 10. Narzędzie do wykrawania i formowania taśm ze stali elektrotechnicznej.

VANADIS 10

6

WYMRAŻANIE

Elementy wymagające maksymalnej stabilności wymiarowej mogą być wymrażane w następujący sposób: Natychmiast po hartowaniu, taki element powinien zostać wymrożony w temperaturze pomiędzy -70 a -80°C (-95 do -110°F), przy czasie utrzymywania 1-3 godziny, a następnie poddany odpuszczaniu. Wymrażanie spowoduje wzrost twardości o ∼1 HRC. Należy unikać skomplikowanych kształtów, ponieważ istnieje ryzyko pęknięć. AZOTOWANIE W wyniku azotowania powstaje twarda warstwa powierzchniowa, zwiększająca wytrzymałość na zużycie oraz ograniczająca tendencję do łuszczenia. Stal VANADIS 10 jest zwykle odpuszczana w wysokiej temperaturze około 525°C (980°F). Oznacza to, że temperatura azotowania nie powinna przekraczać 500-525°C (930-980°F). Należy stosować raczej azotowanie jonowe w temperaturze poniżej temperatury odpuszczania. Twardość powierzchniowa po azotowaniu wynosi około 1250 HV0,2 kg. Grubość warstwy powinna zostać dobrana pod dane zastosowanie. Zalecane parametry obróbki skrawaniem Wartości podane poniżej to przybliżenia, które powinny zostać dopasowane do lokalnych warunków. TOCZENIE

Parametry obróbki Obróbka narzędziami z węglikiem spiekanym

Skrawanie narz. ze stali szybkotnącej

Zgrubna Precyzyjna Skrawanie precyzyjne

Szybkość skrawania (vc)

m/min f.p.m.

40-70 130-230

70-130 230-430

10 33

Posuw (f) mm/obr. i.p.r.

0,3-0,6 0,01-0,024

-0,3 -0,01

-0,3 -0,01

Głębokość cięcia (ap) mm

mm cal

2-6 0,08-0,24

-2 -0,08

-2 -0,08

Kategoria węglika

ISO K15* K15* -

* Używać narzędzi odpornych na zużycie pokrytych węglikiem na przykład Sandvik Coromant GC 3015 lub SECO TP05.

WIERCENIE Wiertła kręte ze stali szybkotnącej

Średnica wiertła

mm cale

Szybkość skrawania (vc) m/min f.p.m.

Posuw (f)

mm/obr. i.p.r. -5 -3/16 8* 26* 0,08-0,20 0,003-0,008

5-10 3/16-3/8 8* 26* 0,20-0,30 0,008-0,012 10-15 3/8-5/8 8* 26* 0,30-0,35 0,012-0,014 15-20 5/8-3/4 8* 26* 0,35-0,40 0,014-0,016

*) Dla pokrytych wierteł ze stali szybkotnącej vc ~10 m/min (30 f.p.m.). Wiertła z węglika

Parametry obróbki

Rodzaj wiertła

Wymienne Stały węglik Nakładka z węglików

spiekanych1) Szybkość skrawania (vc) m/min f.p.m.

80-130 260-430

35 115

25 85

Posuw (fz) mm/obr. i.p.r.

0,05-0,252)

0,002-0,012)

0,10-0,252)

0,004-0,012)

0,15-0,252) 0,006-0,012)

1) Wiertło z wewnętrznymi kanalikami chłodzącymi i nakładką z węglików spiekanych. 2) Zależy od średnicy wiertła. FREZOWANIE Frezowanie czołowe oraz frezowanie czołowe nożem kwadratowym

Parametry obróbki Obróbka narzędziami z węglika

Narzędzia ze stali

szybkotnącej Zgrubna Precyzyjna Frezowanie

precyzyjne Szybkość skrawania (vc)

m/min f.p.m

40-80 130-200

80-110 260-360

8 26

Posuw (fz) mm/ząb cal/ząb

0,2-0,4 0,008-0,016

0,1-0,2 0,004-0,008

0,1 0,004

Głębokość cięcia (ap)

mm cale

2-5 0,08-0,20

-2 -0,08

-2 -0,08

Kategoria węglika

ISO K15* K15* -

* Używać narzędzi odpornych na zużycie pokrytych węglikiem na przykład Sandvik Coromant GC 3015 lub SECO T10M.. Frezowanie walcowo-czołowe

Rodzaj frezu walcowo-czołowego Parametry obróbki Stały węglik Wkładka z

węglików Narzędzia ze

stali szybkotnącej

Szybkość skrawania (vc) m/min f.p.m.

20 65

50-80 165-265

81) 261)

Posuw (fz) mm/ząb cal/ząb

0,03-0,202)

0,0001-0,0082)

0,08-0,202)

0,003-0,0082)

0,05-0,352)

0,002-0,0142) Kategoria obróbki ISO

K20

K153)

-

1) Dla frezów walcowo-czołowych ze stali szybkotnącej vc ~10 m/min (33 f.p.m.). 2) W zależności od głębokości promieniowej otworu oraz średnicy. 3)Używać narzędzi odpornych na zużycie pokrytych Al2O3,.

VANADIS 10

7

SZLIFOWANIE Ogólne zalecenia dotyczące tarcz szlifierskich podano poniżej. Dodatkowe informacje dotyczące zalecanych ściernic znajdują się w publikacji Uddeholm „Szlifowanie stali narzędziowej”. Zalecane ściernice

Rodzaj szlifowania Stal po miękkim wyżarzaniu

Po hartowaniu

Szlifowanie czołem ściernicy - ściernica prosta

A 46 HV B107 R75 B31) 3SG 46 GVS2)

C46 GV Szlifowanie czołem ściernicy - segmenty

A 24 GV 3SG 46 FVSPF) A46 FV

Szlifowanie wałków A 60 JV B126 R75 B31) 5SG 70 IVS2)

C60 IV Szlifowanie otworów A 46 JV B107 R75 B31)

3SG 60 JVS2) C60 HV

Szlifowanie profilowe A 100 LV B107 R100 V1) 5SG 80 JVS2)

C120 HV 1) O ile to możliwe używać ściernic CBN w tym przypadku. 2) Ściernice firmy Norton Co.

Obróbka elektroiskrowa (EDM) Jeżeli proces obróbki elektroiskrowej (EDM) odbywa się na materiale zahartowanym i odpuszczonym, wtedy należy zakończyć proces „precyzyjną obróbką iskrową”, tj. prądem o niskim napięciu i wysokiej częstotliwości. Optymalne wyniki osiągnie się po przeszlifowaniu / wypolerowaniu powierzchni po obróbce elektro-iskrowej oraz poddaniu narzędzia ponownemu odpuszczaniu w temperaturze około 25°C niższej od pierwotnej temperatury odpuszczania. Stosując obróbkę elektroiskrową elementów większych lub o skomplikowanym kształcie, stal VANADIS 10 powinna być odpuszczana w temperaturze powyżej 500°C (930°F).

Względne porównanie stali narzędziowych Uddeholm do pracy na zimno

WŁAŚCIWOŚCI MATERIAŁU A ODPORNOŚĆ NA RÓŻNE MECHANIZMY USZKODZEŃ NARZĘDZI

Niniejsze informacje oparte są na aktualnym stanie naszej wiedzy i mają

służyć jako ogólne wytyczne dotyczące naszych produktów i ich zastosowań. Nie należy ich interpretować jako gwarancji konkretnych właściwości opisanych produktów ani gwarancji przydatności do konkretnego zastosowania.

UDDEHOLM VANADIS 10

10

The Powder Metallurgy processIn the powder metallurgy process nitrogen gas is used toatomise the melted steel into small droplets, or grains.Each of these small grains solidifies quickly and there islittle time for carbides to grow. These powder grains arethen compacted to an ingot in a hot isostatic press (HIP)at high temperature and pressure. The ingot is then rolledor forged to steel bars by conventional methods.

The resulting structure is completely homogeneoussteel with randomly distributed small carbides, harmlessas sites for crack initiation but still protecting the toolfrom wear.

Large slag inclusions can take the role as sites for crackinitiation instead. Therefore, the powder metallurgicalprocess has been further developed in stages to improvethe cleanliness of the steel. Powder steel from UddeholmTooling is today of the third generation and is consideredthe cleanest powder metallurgy tool steel product on themarket.

MACHINING

HEAT TREATMENT

Prior to delivery all of the different bar materials aresubjected to a heat treatment operation, either as softannealing or hardening and tempering. These operationsprovide the steel with the right balance between hardnessand toughness.

MACHINING

Before the material is finished and put into stock, we alsorough machine the bar profiles to required size and exacttolerances. In the lathe machining of large dimensions, thesteel bar rotates against a stationary cutting tool. In peel-ing of smaller dimensions, the cutting tools revolve aroundthe bar.

To safeguard our quality and guarantee the integrity ofthe tool steel we perform both surface- and ultrasonicinspections on all bars. We then remove the bar ends andany defects found during the inspection.

ROLLING MILL

FORGING

STOCK

POWDER METALLURGYPROCESS

HEATTREATMENT

www.assab.com www.uddeholm.com www.uddeholm.com

Network of excellenceUDDEHOLM 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.