Co to jest stal narzędziowa?

Stal narzędziowa jest rodzajem stali o właściwościach mechanicznych, dzięki czemu jest pożądanym materiałem na narzędzia. Stale narzędziowe są godne uwagi ze względu na ich twardość, zdolność do trzymania ostrej krawędzi lub odporność na uszkodzenia spowodowane ścieraniem i odkształcaniem. Istnieje wiele stali stopowych i węglowych, zwykle wytwarzanych w wyniku obróbki cieplnej i hartowania, które są odpowiednie jako stale narzędziowe. Stal narzędziowa jest produkowana w wielu różnych gatunkach i może być używana do wyrobu narzędzi takich jak matryce tłoczące, sprzęt budowlany i osie. Oprócz wytwarzania narzędzi, jest również stosowany w innych aplikacjach, które wymagają materiałów o właściwościach mechanicznych stali narzędziowej.

Różne gatunki stali narzędziowej są często klasyfikowane zgodnie z systemem zwanym gatunkami stali SAE lub gatunkami stali AISI / SAE, stworzonymi przez Society of Automotive Engineers (obecnie SAE International) i American Iron and Steel Institute. Klasyfikuje każdy rodzaj stali za pomocą litery, która wskazuje jego właściwości lub metodę produkcji, na przykład gatunek W do stali utwardzanej wodą lub gatunek S do stali odpornych na uderzenia. Każdy rodzaj stali w tych szerokich kategoriach otrzymuje następnie indywidualny numer następujący po literze.

Najpopularniejszą formą stali narzędziowej jest klasa W, forma stali węglowej popularna ze względu na niski koszt. Niektóre rodzaje stali klasy W obejmują również krzem, molibden lub mangan, aby zwiększyć wytrzymałość stali. Nazywa się to hartowaniem wodnym, ponieważ woda jest używana podczas hartowania, co jest etapem procesu produkcji wielu stali, w których podgrzana stal gwałtownie obniża temperaturę. Stal narzędziowa klasy W jest twarda, ale ma tendencję do kruchości i nie wytrzymuje dobrze temperatur powyżej 150 ° C (302 ° F). Stale narzędziowe klasy W są powszechnie stosowane do produkcji ostrzy, takich jak ostrza ścinane i maszynki do golenia; części maszyn do maszyn, które nie spotykają się ani nie wytwarzają wysokich temperatur; oraz narzędzia, takie jak młoty, wiertarki i dłuta.

Gatunki A, O i D są stalami wytwarzanymi przez obróbkę na zimno, w którym stal poddawana jest obciążeniom mechanicznym, dopóki nie ulegnie odkształceniu plastycznemu, co jest trwałą zmianą mikrostruktury stali. Proces ten zwiększa wytrzymałość i twardość stali przy jednoczesnym obniżeniu jej plastyczności, a powstałe formy stali są powszechnie stosowane do takich celów, jak ostrza i obrabiarki. Stal klasy O jest hartowana olejowo, a klasa A hartowana powietrzem, metodami, które powodują mniej odkształceń w stali niż hartowanie w wodzie. Stal klasy D zawiera dużą ilość chromu, który stanowi od 10 do 18 procent stopu. Oprócz stali chromowej, stale klasy A, O i D są często stopowane z innymi metalami, w tym manganem, wolframem i wanadem, oraz z niemetalami, takimi jak siarka i fosfor.

Stal klasy H jest stalą narzędziową do pracy na gorąco, powstałą w wyniku odkształcenia plastycznego stali w wyniku długotrwałej ekspozycji na wysokie temperatury. Stale te mają wysoką wytrzymałość i twardość, ale niewielkie zniekształcenia procesu chłodzenia i skurczu termicznego sprawiają, że są mniej odpowiednie niż stal do pracy na zimno do zastosowań o bardzo wąskich tolerancjach inżynierskich. Chrom, wolfram i molibden są powszechnymi pierwiastkami stopowymi w stalach tego gatunku.

Gatunki T i M są gatunkami stali szybkotnącej, która wyróżnia się zdolnością do zachowania wysokiej twardości w wysokich temperaturach. Ta właściwość sprawia, że ​​dobrze nadaje się do stosowania w napędzanych narzędziach skrawających i matrycach, gdzie jego odporność na ciepło wytwarzane przez tarcie pozwala mu pracować z większymi prędkościami niż inne stale. Stal klasy T nosi nazwę wysokiej zawartości wolframu, a stal klasy M zawiera dużą ilość molibdenu. Dodatkowe pierwiastki stopowe powszechne w tych stalach to wanad, chrom i kobalt.

Stale klasy S to stale narzędziowe wyróżniające się wysoką odpornością na uderzenia. Mają mniej węgla niż inne stopy stali, co zmniejsza ich odporność na ścieranie, ale zwiększa ich wytrzymałość. Stal klasy S jest stosowana w urządzeniach takich jak młoty pneumatyczne, które muszą być w stanie wytrzymać silne uderzenia.

Niektóre gatunki stali narzędziowej mają bardzo wyspecjalizowane cechy lub cele. Stal klasy F jest rodzajem stali utwardzanej wodą, podobnie jak stal klasy W, ale ma doskonałą odporność na zużycie. Stal klasy P lub stal do form z tworzyw sztucznych jest stosowana w maszynach do formowania wtryskowego i odlewów ciśnieniowych. Gatunek L lub stal niskostopowa specjalnego przeznaczenia jest bardzo twardym rodzajem stali, która ma mało materiału stopowego i bardzo wysoką zawartość żelaza.