JIS Kaltarbeitswerkzeug Stahlmaterialien

Kaltarbeitsstähle sind die Hauptrohstoffe für Werkzeuge wie Messgerät, Bohrstahl und Stanzpresse sowie Gesenke wie Stanzen, Schmieden, Walzen und Walzen. Beim Schneiden, Biegen, Stanzen, Komprimieren und anderen Prozessen ist die Form einem hohen Oberflächendruck und einer hohen Stoßbelastung ausgesetzt, wobei der größte Teil der Form aufgrund von Verschleiß, heißem Biegen, Rissbildung und anderen Gründen verschrottet wird. Kaltarbeitsstähle müssen im Allgemeinen abgeschreckt und angelassen und unter der Bedingung einer Härte von etwa 60 HRC verwendet werden. Daher sind eine hohe Festigkeit, eine hohe Verschleißfestigkeit, eine hohe Ermüdungsbeständigkeit und eine hohe Zähigkeit erforderlich.

Die Verschleißfestigkeit ist das wichtigste Merkmal von Kaltarbeitsstählen. Die grundlegende Methode zur Verbesserung der Verschleißfestigkeit besteht darin, die Härte von Stahl zu erhöhen. Eine Erhöhung des C-Gehalts in Stahl kann die Härte verbessern. Zusätzlich kann die Zugabe von Cr, Mo, V, W und anderen Elementen dazu führen, dass der Stahl M7C3, M6C, MC und andere Hartcarbide enthält, was die Verschleißfestigkeit von Stahl weiter verbessern kann. Die Zähigkeit und Ermüdungsbeständigkeit von Stahl nimmt jedoch mit einer übermäßigen Menge an Karbid ab. Daher sollten die geeigneten Kaltarbeitsstähle entsprechend ihrer Verwendung ausgewählt werden.

 

Der JIS-Standard umfasst hauptsächlich Kohlenstoff-Werkzeugstähle und legierte WerkzeugstähleDavon sind 11 Werkzeugstähle aus Kohlenstoff und 10 Werkzeugstähle aus Legierungen. Der C-Gehalt des Kohlenstoff-Werkzeugstahls beträgt 0.55% ~ 1.50% und enthält etwas Si und Mn. Nach dem Abschrecken bei 750 bis 840 ° C und dem Tempern bei 150 bis 200 ° C kann seine Härte 54 bis 63 HRC erreichen. Da Kohlenstoffwerkzeugstahl nur wenige Legierungselemente enthält und die Härtbarkeit schlecht ist, muss eine Wasserkühlungsabschreckung durchgeführt werden, aber nur die Oberfläche wird gehärtet, während die Mittelhärte noch niedrig ist. Die am häufigsten verwendete Sorte ist SK105 (1.05C-0.2Si-0.25Mn), die als Schneidwerkzeug, Bohrstahl, Spannvorrichtung und Stanzwerkzeug verwendet werden kann. JIS klassifiziert legierte Werkzeugstähle als Schneidwerkzeugstähle, schlagfeste Werkzeugstähle, Kaltarbeitsstähle, Warmarbeitsstähle und viele Typen verbesserter Stähle. Das Folgende ist eine kurze Beschreibung der Eigenschaften der repräsentativen Qualitäten von legierten Werkzeugstählen.

 

Niedriglegierte Werkzeugstähle

Niedriglegierte Werkzeugstähle enthalten geringe Mengen an Legierungselementen in Kaltarbeitsstähle. Die üblicherweise verwendeten Qualitäten sind SKS93 (1.05C-0.95Mn-0.4Cr) und SKS3 (0.95C-1.05Mn-0.75Cr). SKS3-Stahl enthält auch 0.75% W, was die Härtbarkeit und Zähigkeit verbessert. Es kann verwendet werden, um Schneidkanten, Messgeräte, Stanzwerkzeuge usw. herzustellen.

 

Kaltarbeitsstahl mit hohem C-Cr-Gehalt

Das typische Material ist SKD11 (Serie 1.5C-12CR-1MO). Der hohe Cr-Gehalt erzeugt das grobe Cr-Carbid (M7C3) in der Ausgangsphase, was seine Verschleißfestigkeit verbessert. SKD11 hat eine gute Härtbarkeit und eine gleichmäßige Kernhärte kann durch Luftkühlung erhalten werden. Die Abschrecktemperatur beträgt 1000 ~ 1040 ° C, was üblicherweise in Vakuumwärmebehandlungsöfen verwendet wird.

Der Kaltarbeitsstahl mit besserer Verschleißfestigkeit als SKD11 ist SKD1 (Serie 2C-12Cr), der einen höheren C- und Cr-Gehalt aufweist, wodurch SKD1-Werkzeugstahl mit hoher Verschleißfestigkeit hergestellt wird. Die große Menge an Cr-Carbid macht es jedoch weniger zäh und ermüdungsbeständig als SKD11. Da die Abschrecktemperatur von SKD1 950 ° C beträgt, was sich von der üblicherweise verwendeten Abschrecktemperatur unterscheidet und eine schlechte Härtbarkeit aufweist, muss es mit Öl abgeschreckt werden, sodass SKD1 üblicherweise nicht verwendet wird. Eine Vielzahl verbesserter Stähle wurde auf der Basis von SKD11 für verschiedene Zwecke entwickelt und ist weit verbreitet.

 

5% Cr Kaltarbeitsstähle

Die typische Qualität von JIS 5% Cr-Kaltarbeitsstählen ist SKD12 (Serie 1C-5Cr-1Mo). SKD12 hat eine ausgezeichnete Zähigkeit, einen geringeren C- und Cr-Gehalt als SKD11, aber eine geringfügig schlechte Verschleißfestigkeit. Der Vorteil von SKD12 besteht darin, dass die Verformungsanisotropie der Wärmebehandlungsgröße gering ist. Die Abschrecktemperatur von SKD12 beträgt 970 ° C, die Temperierhärte beträgt 60 HRC bei niedriger Temperatur und die Temperierhärte beträgt bei hoher Temperatur weniger als 58 HRC. Diese unterscheiden sich von allgemeinen Werkzeugstählen und werden daher nur selten verwendet.

 

8% Cr Kaltarbeitsstahl

Obwohl 8% Cr-Stahl nicht im JIS-Standard enthalten ist, ist er weit verbreitet. Der Gehalt an stahlangepassten Elementen basierend auf SKD11 und der Hauptzusammensetzung beträgt 1C-8Cr-2Mo. Formstähle reißen häufig aufgrund von Erodieren und Abschrecken der Restspannung und unzureichender Zähigkeit. Hochtemperaturtemperieren kann Restspannungen effektiv beseitigen, aber SKD11 kann nach Hochtemperaturtemperieren nicht die erforderliche Härte und Zähigkeit erreichen.

Wenn daher C und Cr reduziert und Mo auf der Basis von SKD11 erhöht werden, um 8% Cr-Stahl zu bilden, kann Stahl durch Hochtemperaturtemperieren auch eine hohe Härte von 62 HRC erhalten. 8% Cr ist in Bezug auf Verschleißfestigkeit und Schneidfähigkeit nicht so gut wie SKD11. Aufgrund seiner hervorragenden Gesamtleistung ist es jedoch immer noch weit verbreitet. Es ist die Standardqualität von Kaltarbeitsstahl mit SKD11.

 

Matrix Stanzform Stahl

Matrix-Stanzformstahl entspricht Matrixstahl, bei dem grobe SKD11-Karbide vermieden werden. Es wurde noch nicht in den JIS-Standard aufgenommen, wurde jedoch von vielen Unternehmen entwickelt und weit verbreitet. Auf der Basis von 8% Cr werden C, Cr und Cr weiter reduziert, so dass der Stahl fast kein grobes Karbid enthält, so dass die Zähigkeit und Ermüdungsbeständigkeit des Stahls viel besser ist als die von 8% Cr-Stahl. Die Bearbeitbarkeit und Anisotropie der Verformung der Wärmebehandlungsabmessungen werden ebenfalls verbessert. Matrix-Stanzformstahl verkürzt die Herstellungszeit der fertigen Form.

 

Flammenoberflächengehärteter Stahl

Werkzeugstähle werden im Allgemeinen nach dem herkömmlichen Abschrecken und Anlassen verwendet. Flammenoberflächen-abgeschreckter Stahl ist eine vereinfachte Abschreck- und Anlassbehandlung von Stahl. Die Hauptkomponente ist 0.7C-1Si-1Mn-1Cr. Dies sind die Anforderungen an die verarbeitete Formhärte von Heizteilen mit Schweißdüse oder Sicherungsdüse und anschließendem Abkühlen, um eine darüber liegende Härte zu erhalten 60HRC. Flammenoberflächengehärteter Stahl zeichnet sich durch einen weiten Abschrecktemperaturbereich aus und weist eine gewisse Härtbarkeit, Zähigkeit und Schweißbarkeit auf. Es ist nicht im JIS-Standard enthalten, aber da der Preis billiger ist als das Stanzen von Matrizenstahl und weniger Wärmebehandlungsstunden, kurze Lieferzeiten, ist Gas bei Automobilherstellern weit verbreitet.