UDDEHOLM VANADIS 30
Uppgifterna i denna trycksak bygger på vårt nuvarande kunnande och är avsedda att ge allmän information om våra produkter och deras användningsområden. De får således inte anses utgöra någon garanti för att de beskrivna produkterna har vissa egenskaper eller är lämpliga för speciella ändamål. Klassificerat enligt EU-direktiv 1999/45/EC. För ytterligare information se våra Materialsäkerhetsdatablad. Utgåva 4, 02.2009 Senast uppdaterade utgåva av denna broschyr är den engelska version som alltid finns publicerad på vår webbplats, www.uddeholm.com SS-EN ISO 9001 SS-EN ISO 14001
UDDEHOLM VANADIS 30 Uddeholm Vanadis 30 är ett höglegerat pulvermetallurgiskt kallarbetsstål, legerat med kobolt, jämförbart med AISI M3:2 + Co. Legeringsinnehållet kombinerat med den höga hårdheten (67 HRC), ger en hög tryckhållfasthet, mycket bra motstånd mot abrasiv nötning och bra varmhållfasthet. Uddeholm Vanadis 30 rekommenderas för krävande kallarbetsapplikationer såsom stansning av hårdare arbetsmaterial, t ex stål med hög kolhalt eller kallvalsat bandstål. Det är även lämpligt för skärande verktyg, såsom borrar och gängtappar. Maskinbearbetbarheten och polerbarheten är bättre än hos andra konventionella snabbstål, likaså dimensionsstabiliteten efter värmebehandling. Den pulvermetallurgiska framställningsmetoden ger ett stål med hög renhet och liten del ickemetalliska inneslutningar. 3
Allmänt Uddeholm Vanadis 30 är ett W-Mo-V-Colegerat pulvertillverkat snabbstål som kännetecknas av: hög slitstyrka hög tryckhållfasthet vid höga hårdheter bra härdbarhet god seghet mycket god måttstabilitet vid värmebehandling mycket god anlöpningsbeständighet C Cr Mo W V Co Riktanalys % 1,28 4,2 5,0 6,4 3,1 8,5 Standard Leveranstillstånd Färgmärkning SS 2726, (W.-Nr. 1.3207), AISI M3:2+Co Mjukglödgat till max. 300 HB Draget utförande max. 320 HB Mörkgrön Egenskaper Fysikaliska data Temperatur 20 C 400 C 600 C Densitet kg/m 3 (1) 8 040 7 935 7 880 Elasticitetsmodul MPa (2) 240 000 214 000 192 000 Värmeutvidgningskoefficient per C från 20 C (2) 11,8 x 10-6 12,3 x 10-6 Värmekonduktivitet W/m C (2) 22 26 25 Specifik värme J/kg C (2) 420 510 600 (1) = för mjukglödgat tillstånd (2) = för härdat och anlöpt tillstånd Böjhållfasthet och nedböjning Användningsområde Kobolttillsatsen på 8,5% i Uddeholm Vanadis 30 har en positiv effekt på elasticitetsmodulen samt varmhårdheten och anlöpningsbeständigheten. Eftersom kobolt inte bildar karbider är nötningsbeständigheten hos Uddeholm Vanadis 30 likvärdig med den hos Uddeholm Vanadis 23. Å andra sidan ökar tryckhållfastheten och högtemperaturegenskaperna. Fyrpunkts böjtest. Provstavsstorlek: 5 mm Ø. Belastningshastighet: 5 mm/min. Austenitiseringstemperatur: 1050 1180 C. Anlöpning: 3 x 1 timme vid 560 C, luftkylning till rumstemperatur. Kallarbete Den unika kombinationen av hög nötningsbeständighet och mycket god tryckhållfasthet gör Uddeholm Vanadis 30 lämpligt för svåra formningsoperationer. Skärande bearbetning Den höga varmhållfastheten hos Uddeholm Vanadis 30 gör den speciellt väl lämpad för skärande verktyg som utsätts för hög termisk belastning. Högpresterande stansar. Uddeholm Vanadis 30 är ett utmärkt verktygsmaterial för denna applikation. 4
Belastning kn/mm 2 6,0 5,0 Rmb HRC HRC 70 65 Allmänna rekommendationer för värmebehandling 4,0 3,0 Reb 60 55 Mjukglödgning Skydda stålet mot oxidation och genomvärm till 850 900 C. Därefter svalning i ugn med 10 C per timme till 700 C, sedan fritt i luft. 950 1000 1050 1100 1150 1200 1250 Austenitiseringstemperatur, C Högtemperaturegenskaper UDDEHOLM VANADIS 30 VARMHÅRDHET HRC 66 64 62 60 58 56 54 sierungstemp.: seringstemp. Austeniti- 1130 C 1080 C 1050 C HV10 900 800 700 600 52 500 0 200 400 600 Provningstemperatur, C ÄNDRING I HÅRDHET SOM FUNKTION AV HÅLLTIDEN VID OLIKA ARBETSTEMPERATURER Austenitiseringstemperatur: 1050 1130 C Anlöpning: 3 x 1 timme vid 560 C. Hårdhet 70 65 60 55 50 45 40 35 1100 C Austenitiseringstemperatur 1180 C 650 C 0,1 1 10 100 Tid i timmar 600 C Avspänningsglödgning Efter grovbearbetning skall verktyget värmas till 600 700 C, hålltid 2 timmar. Kyl långsamt i ugn till 500 C, därefter fri svalning i luft. Härdning Förvärmningstemperatur: 450 500 C och 850 900 C. Austenitiseringstemperatur: 1050 1180 C, enligt önskad hårdhet, se nedanstående diagram. Skydda verktyget mot avkolning och oxidation under härdningen. HÅRDHET EFTER ANLÖPNING 3 X 1 TIMME VID 560 C (±1HRC) Hårdhet, HRC 68 66 64 62 60 58 960 980 1000 1020 1040 1060 1080 1100 1120 1140 1160 1180 Austenitiseringstemperatur C Hårdhet vid olika austenitiseringstemperaturer och anlöpning 3 x 1 timme vid 560 C (±1HRC). HRC C 60 1000 62 1050 64 1100 66 1150 67 1180 5
HÅLLTID I SALTBAD EFTER FÖRVÄRMNING I TVÅ STEG VID 450 C OCH 850 C Hålltid* Min. 15 REKOMMENDERAD VÄRMNINGSTID VID HÄRDNING I SALTBAD EFTER FÖRVÄRMNING I TVÅ STEG, 450 C OCH 850 C Värmningstid, minuter 40 1000 C 10 5 30 20 10 1050 C 1100 C 1180 C 1000 1050 1100 1150 1200 Austenitiseringstemperatur, C * Hålltid = tid vid austenitiseringstemperatur efter det att verktyget är fullt genomvärmt. 20 40 60 80 100 120 Väggtjocklek, mm CCT-DIAGRAM Austenitiseringstemperatur 1180 C. C 900 800 700 600 500 400 300 200 Perlit Bainit 100 0 M s 1 2 3 4 5 6 7 8 HV10 835 902 907 824 657 557 437 347 * 10 1 10 2 10 3 10 4 10 5 0,5 1 2 4 6 8 10 20 40 1 2 4 8 15 30 1 2 4 8 12 16 1 Sekunder Minuter Timmar Dagar 6
Släckningsmedel Etappbad vid temperatur ca. 540 C Vakuumugn med gasövertryck Anm. 1: Kylningen skall fortsätta till dess verktygets temperatur når ca 50 C, därefter omedelbar anlöpning. Anm. 2: För att uppnå bästa seghet skall svalningshastigheten, från härdtemperaturen till ca 540 C, vara minst 10 C/sek. i centrum. Efter temperaturutjämning vid 540 C kan kylningshastigheten 5 C/sek. användas för att minska spänningsnivån och formförändringar. Anlöpning För kallarbetsapplikationer skall anlöpning alltid ske vid 560 C oberoende av austenitiseringstemperaturen. Anlöp tre gånger vid 1 timme och full temperatur. Verktyget måste svalna till rumstemperatur mellan anlöpningarna. Restaustenithalten understiger 1% efter denna anlöpningscykel. Dimensionsförändringar Dimensionsförändringar efter härdning och anlöpning. Austenitiseringstemperatur: 1050 1140 C. Anlöpning: 3 x 1 timme vid 560 C. Provdimension: 80 x 80 x 80 mm respektive 100 x 100 x 25 mm. Dimensionsförändringar: tillväxt i längd, bredd och tjocklek +0,03% +0,13%. Ytbeläggningar För att öka nötningsbeständigheten och minska friktionen ytbelägges en del kallarbetsverktyg för vissa applikationer. De vanligaste ytbeläggningarna är nitrering och ytbeläggning med nötningsbeständiga skikt av titankarbid och titannitrid, CVD och PVD. (CVD = Chemical Vapour Deposition, PVD = Physical Vapour Deposition). Uddeholm Vanadis 30 är mycket lämpligt för beläggning med TiC- (titankarbid) och TiNskikt (titannitrid). Den jämna fördelningen av och storleken på karbiderna, i Uddeholm Vanadis 30, underlättar vidhäftningen av dessa hårda ytskikt och minimerar dimensionsförändringarna vid härdningen. Detta, samt den höga hårdheten och goda segheten hos Uddeholm Vanadis 30, gör att verktygsstålet är utmärkt att belägga med hårda ytskikt. Nitrering Om HSS skall nitreras bör nitrokarburering användas med en diffusionszon på 2 20 µm. Härigenom minskas friktionen, hos de sfäriska ytorna hos stansar, vilket ökar verktygslivslängden. Skiktdjup* µm 40 30 20 10 VANADIS 30 0 5 10 15 Minuter * Djup hos nitrerskiktet efter nitrokarburering vid 570 C PVD PVD (Physical Vapour Deposition) sker vid 200 500 C. Eftersom Uddeholm Vanadis 30 är högtemperaturanlöpt vid 560 C sker inga dimensionsförändringar vid PVD-beläggning. CVD CVD (Chemical Vapour Deposition) sker vid ca 1000 C. Det är lämpligt att härda och anlöpa verktyget i en vakuumugn efter ytbeläggningen. 7
Skärdatarekommendationer Svarvning Borrning SNABBSTÅLSBORR Borrdiameter Skärhastighet (v c ) Matning (f) Ø mm m/min. mm/varv 5 8 10* 0,05 0,15 5 10 8 10* 0,15 0,20 10 15 8 10* 0,20 0,25 15 20 8 10* 0,25 0,35 * För TiCN-belagd snabbstålsborr v c = 14 16 m/min HÅRDMETALLBORR Svarvning med hårdmetall Typ av borr Skärdata- Korthåls- Solid hård- Hårdparameter borr metallborr metallborr 1) Skärhastighet (v c ) m/min. 100 130 50 70 25 35 Matning (f) mm/varv 0,05 0,15 2) 0,10 0,25 2) 0,15 0,25 2) 1) Borr med utbytbara eller lödda hårdmetallskär 2) Beroende på borrdiameter Svarvning med snabbstål Skärdata- Grov- Fin- Finparameter svarvning svarvning svarvning Skärhastighet (v c ) m/min. 80 110 110 140 10 15 Matning (f) mm/varv 0,2 0,4 0,05 0,2 0,05 0,3 Skärdjup (a p ) mm 2 4 0,5 2 0,5 3 Hårdmetallbeteckning K20* ISO P10* P20* K15*, P10* * Använd en CVD-belagd hårdmetall Fräsning PLAN- OCH HÖRNFRÄSNING Fräsning med hårdmetall Skärdataparameter Grovfräsning Finfräsning Skärhastighet (v c ) m/min. 40 80 80 110 Matning (f z ) mm/tand 0,2 0,4 0,1 0,2 Skärdjup (a p ) mm 2 4 2 HårdmetalIbeteckning ISO K20*, P20* K15*P15* PINNFRÄSNING Belagd hårdmetall * Använd en CVD-belagd hårdmetall Typ av fräs Nedanstående skärdata är att betrakta som riktvärden, vilka måste anpassas till rådande lokala förutsättningar. För ytterligare information se Uddeholms tekniska rapport Skärdatarekommendationer. Skärdata- Solid Hårdmetall- Belagt 1) parameter hårdmetall vändskär snabbstål Skärhastighet (v c ) m/min. 35 45 70 90 12 16 Matning (f z ) mm/tand 0,01 0,2 2) 0,06 0,2 2) 0,01 0,3 2) HårdmetalIbeteckning K15 ISO P10 P20 Belagd hårdmetall 3) 1) Obelagd snabbstålsfräs rekommenderas inte 2) Beroende på radiellt skärdjup och fräsdiameter 3) Använd en CVD-belagd hårdmetall Slipning SLIPSKIVEREKOMMENDATIONER Belagd hårdmetall eller cermet Nedan ges en mycket allmän slipskiverekommendation. För mera detaljerade sliprekommendationer hänvisas till broschyren Slipning av verktygsstål. Typ av Mjukglödgat Härdat slipoperation tillstånd tillstånd Planslipning rak skiva A 46 HV B151 R50 B3 1) A 46 HV 2) Planslipning segment A 36 GV A 46 GV Rundslipning A 60 KV B151 R50 B3 1) A 60 KV 2) Innerslipning A 60 JV B151 R75 B3 1) A 60 IV Profilslipning A 100 JV B126 R100 B6 1) A 120 JV 2) 1) Välj om möjligt en CBN-slipskiva för denna operation 2) Använd en slipskiva innehållande sintrad Al 2 O 3 (Seeded Gel, Cubitron) 8
Jämförelsetabell för Uddeholms kallarbetsstål Materialegenskaper och motstånd mot skademekanismer Hårdhet/ Motstånd mot Motstånd mot utmattning Motstånd Adhesiv Duktilitet/ Seghet/ mot plastisk Dimensions- Abrasiv nötning/ motstånd mot motstånd mot Uddeholms stål deformation Skärbarhet Slipbarhet stabilitet nötning Påkletning urflisning totalhaveri Konventionellt tillverkade kallarbetsstål ARNE CALMAX CALDIE (ESR) RIGOR SLEIPNER SVERKER 21 SVERKER 3 Pulvermetallurgiskt tillverkade verktygsstål VANADIS 4 EXTRA VANADIS 6 VANADIS 10 VANCRON 40 Pulvermetallurgiskt tillverkade snabbstål VANADIS 23 VANADIS 30 VANADIS 60 Gnistbearbetning När gnistbearbetning sker i härdat och anlöpt tillstånd avsluta alltid med fingnistning, d v s låg spänning, hög frekvens. För bästa prestanda bör gnistytan slipas/ poleras samt verktyget skyddsanlöpas vid 25 C lägre temperatur än anlöpningstemperaturen. Ytterligare information Kontakta närmaste Uddeholmskontor för ytterligare information om val, värmebehandling, användning, leveransformer och leveransutföranden av Uddeholms verktygsstål samt produktbroschyren Stål för kallarbetsverktyg. 9
PILVERMETALLURGISK PROCESS VÄRME- BEHANDLING VALSVERK SMIDESPRESS MASKIN- BEARBETNING LAGER Den pulvermetallurgiska processen Vid den pulvermetallurgiska processen atomiseras en stålsmälta med kvävgas till små droppar som stelnar mycket snabbt med väldigt kort tid för tillväxt av karbiderna. Dessa snabbstelnande korn kompakteras sedan till ett homogent göt vid hög temperatur och högt tryck. Det kompakterade götet valsas eller smids därefter på vanligt sätt till färdig stång med fullständigt homogen struktur och med små jämnt fördelade karbider. Dessa små hårda karbider skyddar verktyget mot slitage men är relativt harmlösa som sprickinitierande defekter. Istället kan stora slaggpartiklar ta över denna roll och den pulvermetallurgiska processen har mot denna bakgrund utvecklats stegvis mot allt renare material. Uddeholm Toolings pulverstål är idag av 3:e generationen och är marknadens renaste PM-stål. VÄRMEBEHANDLING Efter varmbearbetning i smidespress eller valsverk utförs värmebehandling i form av mjukglödgning eller härdning och anlöpning. Mjukglödgning resulterar i låg materialhårdhet, god maskinbearbetbarhet, en lämplig mikrostruktur för härdning och anlöpning av det färdiga verktyget. Härdat och anlöpt material är fördelaktigt för kunden då ingen ytterligare härdning och anlöpning av verktyget behöver göras. Kunden vinner därmed både tid och pengar. MASKINBEARBETNING I vår maskinbearbetning sker ytbearbetning och sågning av materialet för att avlägsna ytdeformationer och glödskal som bildats efter värmebehandling, för att såga bort ändmaterial och för att underlätta ytkontroll och ultraljudsprovning i vår kvalitetskontroll. Maskinbearbetning sker också därför att det spar material och därmed pengar åt kunden. I vår Färdigställning kapas allt material i längder helt enligt kundens önskemål. Från vårt lager går cirka 1 miljon leveranser/år till mer än 100 000 kunder över hela världen. 10
Network of excellence UDDEHOLMs globala närvaro innebär att du alltid kan vara säker på att få samma höga kvalitet var du än befinner dig. På vissa marknader representeras vi av ASSAB som är Uddeholms helägda dotterbolag och exklusiva säljkanal. Tillsammans befäster vi ställningen som världsledande leverantör av verktygsstål. www.assab.com www.uddeholm.com
UDDEHOLM 09201.500 / TRYCKERI KNAPPEN, KARLSTAD 200902 UDDEHOLM är världsledande leverantör och tillverkare av verktygsstål. Det är en position vi har nått genom att ständigt bidra till bättre affärer för våra kunder. Genom lång erfarenhet, grundlig forskning och kontinuerlig utveckling av nya produkter är vi väl rustade att lösa alla de problem som kan uppstå. Det är en tuff utmaning, men målsättningen är lika tydlig som alltid att vara bästa affärspartner och förstahandsleverantör. Vi finns över hela världen. Det innebär att du alltid kan vara säker på att få samma höga kvalitet var du än befinner dig. På vissa marknader representeras vi av ASSAB, som är Uddeholms helägda dotterbolag och exklusiva säljkanal. Tillsammans befäster vi ställningen som världsledande leverantör av verktygsstål. Vår globala närvaro gör det enkelt att vara kund hos oss, och det finns alltid en Uddeholm- eller ASSAB-representant nära till hands för rådgivning och support. Det handlar om förtroende, såväl i långvariga samarbeten som vid utveckling av nya produkter. För oss är förtroende något man lever upp till varje dag. Mer information finner du på www.uddeholm.com, www.assab.com eller Uddeholms lokala hemsida.