Stal narzędziowa

Stale narzędziowe, opisane w PNEN ISO 4957:2004, są stosowane do wytwarzania różnego rodzaju narzędzi oraz odpowiedzialnych części przyrządów pomiarowych. Dzieli się je na niestopowe, stopowe do pracy na zimno, stopowe do pracy na gorąco i szybkotnące, podobnie jak w dawnej normie PN.

Stale narzędziowe niestopowe wg PN dzielono na stale płytko i głęboko hartujące się. Normy PNEN nie zawierają takiego podziału. Stale płytko hartujące się są stosowane do wykonywania narzędzi, których średnica lub grubość nie przekracza 20 mm, a głęboko hartujące się – do wytwarzania narzędzi o średnicy lub grubości ponad 20 mm. Znak stali narzędziowej niestopowej składa się z litery N oznaczającej stal narzędziową oraz z liczby określającej przybliżoną zawartość węgla, wyrażoną w dziesiątych częściach procentu (np. N8). Stale płytko hartujące się mają dodatkowo na końcu znaku literę E, np. N9E (CT90). Stale narzędziowe niestopowe są użyteczne na narzędzia, które nie nagrzewają się w czasie pracy do temperatury powyżej 180°C, gdyż po przekroczeniu tej granicy stal ulega odpuszczeniu, co powoduje obniżenie twardości narzędzia i jego szybkie zużycie.

Stale narzędziowe stopowe do pracy na zimno są przeznaczone na narzędzia do obróbki materiału w stanie zimnym oraz na części przyrządów i narzędzi pomiarowych, które powinny być odporne na ścieranie i nie odkształcać się podczas hartowania. Znak tych stali składa się z litery N – oznaczającej stal narzędziową do pracy na zimno – i liter określających zawarte w stali dodatki stopowe. Cyfry występujące w niektórych znakach stali służą do odróżnienia poszczególnych gatunków zawierających te same dodatki stopowe. Litery oznaczają następujące składniki stopowe: W – wolfram, V – wanad, C – chrom, M – mangan, S – krzem, L – molibden, P – grupę składników: chromnikielwanad, Z – grupę składników: krzemchromwolframwanad.

Na przykład znak NMWV (95MnWCr5 wg PNEN ISO 4957:2004) oznacza stal narzędziową stopową do pracy na zimno, zawierającą mangan, wolfram i wanad.

Stale narzędziowe stopowe do pracy na gorąco są używane do wykonywania narzędzi kształtujących materiał w stanie nagrzanym lub ciekłym, a więc na matryce kuzienne, walce, ciągadła i formy do odlewania pod ciśnieniem. Znak tych stali składa się z litery W – oznaczającej stal narzędziową do pracy na gorąco – oraz liter określających składniki stopowe. Na przykład znak WCL (X37CrMoV5l wg PNEN ISO 4957:2004) oznacza stal narzędziową stopową do pracy na gorąco, zawierającą chrom i molibden.

Stale szybkotnące stosuje się do wytwarzania narzędzi skrawających (rys. nr 2.6). Stale te zachowują twardość i zdolność skrawania w warunkach powodujących nagrzewanie się narzędzi do 600°C. Głównymi składnikami stopowymi tych stali są: wolfram – do 19%, molibden – do 10%, kobalt – do 10,5%, wanad – do 4,8% i chrom – do 4,5%, przy czym nie wszystkie gatunki zawierają kobalt i molibden. Stale te nie mogą zawierać więcej niż 0,4% manganu, 0,5% krzemu, 0,030% fosforu i 0,030% siarki. Znak stali składa się z litery S – oznaczającej stal szybkotnącą, litery informującej o głównym składniku stopowym oraz liczby określającej średnią zawartość tego składnika w procentach. Na przykład znak SW18 (HS1801 lub 1.3555 wg PNEN ISO 4957:2004) oznacza stal szybkotnącą, której głównym składnikiem jest wolfram w ilości ok. 18%. Znak SW7M (HS 652 lub 1.3339) oznacza stal szybkotnącą o zawartości 7% wolframu z dodatkiem molibdenu. Stale szybkotnące zawierają od 0,75 do 1,45% węgla i osiągają twardość do 66 HRC po zahartowaniu i odpuszczeniu. Charakterystyczną cechą stali szybkotnących jest wzrost twardości po odpuszczeniu (stali uprzednio zahartowanych).

Charakterystyka stali odpornych na ścieranie

Stale odporne na ścieranie charakteryzują się wyjątkową twardością i wytrzymałością, co sprawia, że są one idealnym materiałem do zastosowań, gdzie występuje intensywne zużycie mechaniczne. Ich skład chemiczny zawiera wysokie stężenia węgla oraz dodatki stopowe, takie jak chrom, mangan, molibden czy bor, które znacząco zwiększają ich odporność na ścieranie. Dzięki temu stale te zachowują swoje właściwości nawet w ekstremalnych warunkach pracy, takich jak wysokie temperatury czy agresywne środowiska chemiczne. Proces produkcji stali odpornych na ścieranie obejmuje specjalistyczne techniki hartowania i odpuszczania, które dodatkowo poprawiają ich właściwości mechaniczne. Wysoka twardość tych stali idzie w parze z ich zdolnością do utrzymania integralności strukturalnej, co minimalizuje ryzyko pęknięć i uszkodzeń podczas eksploatacji. Stale odporne na ścieranie są również znane z doskonałej stabilności wymiarowej, co jest kluczowe w precyzyjnych aplikacjach przemysłowych.

Zastosowanie stali odpornych na ścieranie

Stale odporne na ścieranie znajdują szerokie zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu, gdzie wymagane są materiały o wysokiej trwałości i odporności na zużycie:

• W przemyśle wydobywczym i budowlanym są one wykorzystywane do produkcji maszyn i urządzeń takich jak koparki, ładowarki, kruszarki oraz elementy przenośników taśmowych.
• W rolnictwie stal ta jest używana do wytwarzania pługów, bron oraz innych narzędzi rolniczych, które muszą wytrzymać intensywne obciążenia mechaniczne.
• W przemyśle metalurgicznym i hutniczym stale odporne na ścieranie są stosowane do produkcji walców, matryc oraz form odlewniczych, które muszą pracować w wysokich temperaturach i pod dużym ciśnieniem.

Ponadto, w sektorze energetycznym i chemicznym stal ta jest używana do budowy rurociągów, zbiorników oraz innych instalacji, które muszą być odporne na korozję i ścieranie spowodowane przepływem agresywnych mediów. Dzięki swoim unikalnym właściwościom stale odporne na ścieranie zapewniają długą żywotność i niezawodność urządzeń, co przekłada się na niższe koszty eksploatacji i konserwacji.