Ocel pro tváření za studena se používá hlavně pro ražení, stříhání, tváření, ohýbání, protlačování za studena, tažení za studena, práškovou metalurgickou výrobu atd. Vyžaduje vysokou tvrdost, vysokou odolnost proti opotřebení a dostatečnou houževnatost. Obecně se dělí do dvou kategorií: obecný typ a speciální typ. Například ocel pro tváření za studena pro obecné použití ve Spojených státech obvykle zahrnuje čtyři jakosti oceli: 01, A2, D2 a D3. Srovnání jakostí oceli pro tváření za studena pro obecné použití v různých zemích je uvedeno v tabulce 4. Podle japonské normy JIS jsou hlavními typy oceli pro tváření za studena, které lze použít, řada SK, včetně uhlíkové nástrojové oceli řady SK, 8 legovaných nástrojových ocelí řady SKD a 9 rychlořezných ocelí řady SKHMO, celkem tedy 24 jakostí oceli. Čínská norma GB/T1299-2000 pro legované nástrojové oceli zahrnuje celkem 11 typů oceli, což tvoří relativně kompletní řadu. Se změnami v technologii zpracování, zpracovávaných materiálech a poptávce po formách původní základní řada nemůže uspokojit potřeby. Japonské ocelárny a hlavní evropští výrobci nástrojové a zápustkové oceli vyvinuli speciální zápustkovou ocel pro tváření za studena a postupně vytvořili příslušné řady zápustkových ocelí pro tváření za studena. Vývoj těchto zápustkových ocelí je zároveň směrem vývoje zápustkové oceli pro tváření za studena.
Nízkolegovaná ocel pro tváření za studena kalená vzduchem
S rozvojem technologie tepelného zpracování, zejména s širokým využitím technologie vakuového kalení ve výrobě forem, byly v tuzemsku i v zahraničí vyvinuty některé nízkolegované mikrodeformační oceli kalené na vzduchu, aby se snížila deformace při kalení. Tento typ oceli vyžaduje dobrou prokalitelnost a tepelné zpracování. Má malou deformaci, dobrou pevnost a houževnatost a má určitou odolnost proti opotřebení. Ačkoli standardní vysoce legovaná ocel pro tváření za studena (jako D2, A2) má dobrou prokalitelnost, má vysoký obsah legujících prvků a je drahá. Proto byly v tuzemsku i v zahraničí vyvinuty některé nízkolegované mikrodeformační oceli. Tento typ oceli obvykle obsahuje legující prvky Cr a Mn pro zlepšení prokalitelnosti. Celkový obsah legujících prvků je obecně <5 %. Je vhodný pro výrobu přesných dílů v malých výrobních dávkách a pro výrobu složitých forem. Mezi reprezentativní druhy ocelí patří A6 ze Spojených států, ACD37 od společnosti Hitachi Metals, G04 od společnosti Daido Special Steel, AKS3 od společnosti Aichi Steel atd. Čínská ocel GD si po kalení při 900 °C a popouštění při 200 °C uchovává určité množství zbytkového austenitu a má dobrou pevnost, houževnatost a rozměrovou stabilitu. Lze ji použít k výrobě nástrojů pro ražení za studena, které jsou náchylné k odštípnutí a lomu. Má vysokou životnost.
Plamenem kalená ocel pro formy
Aby se zkrátil výrobní cyklus forem, zjednodušil proces tepelného zpracování, ušetřila energie a snížily se výrobní náklady formy, Japonsko vyvinulo několik speciálních ocelí pro tváření za studena s požadavky na kalení plamenem. Mezi typické patří oceli SX105V (7CrSiMnMoV), SX4 (Cr8) od společnosti Aichi Steel, HMD5, HMD1 od společnosti Hitachi Metal, ocel G05 od společnosti Datong Special Steel Company atd. Čína vyvinula ocel 7Cr7SiMnMoV. Tento typ oceli lze použít k ohřevu lopatky nebo jiných částí formy pomocí autogenní stříkací pistole nebo jiných ohřívačů po zpracování formy a následném ochlazení na vzduchu a kalení. Obecně ji lze použít přímo po kalení. Díky jednoduchému procesu je v Japonsku široce používána. Reprezentativním typem oceli pro tento typ je 7CrSiMnMoV, která má dobrou kalitelnost. Při kalení oceli o tloušťce φ80 mm v oleji může tvrdost ve vzdálenosti 30 mm od povrchu dosáhnout 60HRC. Rozdíl v tvrdosti mezi jádrem a povrchem je 3 HRC. Při kalení plamenem, po předehřátí na 180~200 °C a zahřátí na 900-1000 °C pro kalení stříkací pistolí, může tvrdost dosáhnout přes 60 HRC a lze získat vytvrzenou vrstvu o tloušťce přes 1,5 mm.
Vysoká houževnatost, vysoká odolnost proti opotřebení, ocel pro tváření za studena
Aby se zlepšila houževnatost oceli pro tváření za studena a snížila se její odolnost proti opotřebení, některé velké zahraniční společnosti vyrábějící ocel pro formy postupně vyvinuly řadu ocelí pro tváření za studena s vysokou houževnatostí i odolností proti opotřebení. Tento typ oceli obvykle obsahuje asi 1 % uhlíku a 8 % Cr. S přidáním Mo, V, Si a dalších legujících prvků jsou její karbidy jemné, rovnoměrně rozložené a jejich houževnatost je mnohem vyšší než u oceli typu Cr12, zatímco jejich odolnost proti opotřebení je podobná. Jejich tvrdost, pevnost v ohybu, únavová pevnost a lomová houževnatost jsou vysoké a jejich odolnost proti popouštění je také vyšší než u oceli pro formy typu Cr12. Jsou vhodné pro vysokorychlostní razníky a vícestanicové razníky. Reprezentativními typy ocelí pro tento typ oceli jsou japonská DC53 s nízkým obsahem V a CRU-WEAR s vysokým obsahem V. DC53 se kalí při 1020–1040 °C a tvrdost může po ochlazení na vzduchu dosáhnout 62–63 HRC. Lze jej popouštět za nízkých teplot (180 ~ 200 ℃) a vysokých teplot (500 ~ 550 ℃), jeho houževnatost může být 1krát vyšší než u D2 a jeho únavová odolnost je o 20 % vyšší než u D2; po kování a válcování CRU-WEAR se žíhá a austenitizuje při 850-870 ℃. Při rychlosti menší než 30 ℃/hodinu se ochladí na 650 ℃ a uvolní, tvrdost může dosáhnout 225-255 HB, teplota kalení může být zvolena v rozsahu 1020 ~ 1120 ℃, tvrdost může dosáhnout 63 HRC, popouštění při 480 ~ 570 ℃ v závislosti na podmínkách použití, s patrným sekundárním účinkem. Kalící účinek, odolnost proti opotřebení a houževnatost jsou lepší než u D2.
Základní ocel (rychlořezná ocel)
Rychlořezná ocel se v zahraničí široce používá k výrobě vysoce výkonných a trvanlivých forem pro tváření za studena díky své vynikající odolnosti proti opotřebení a tvrdosti za studena, jako je například japonská běžně standardní rychlořezná ocel SKH51 (W6Mo5Cr4V2). Aby se přizpůsobila požadavkům formy, houževnatost se často zlepšuje snížením teploty kalení, tvrdosti kalení nebo snížením obsahu uhlíku v rychlořezné oceli. Matricová ocel se vyvíjí z rychlořezné oceli a její chemické složení je ekvivalentní složení matrice rychlořezné oceli po kalení. Proto je počet zbytkových karbidů po kalení malý a rovnoměrně rozložený, což výrazně zlepšuje houževnatost oceli ve srovnání s rychlořeznou ocelí. Spojené státy a Japonsko na začátku 70. let 20. století studovaly základní oceli jakostí VascoMA, VascoMatrix1 a MOD2. Nedávno byly vyvinuty DRM1, DRM2, DRM3 atd. Obecně se používají pro formy pro tváření za studena, které vyžadují vyšší houževnatost a lepší odolnost proti popouštění. Čína také vyvinula některé základní oceli, jako například 65Nb (65Cr4W3Mo2VNb), 65W8Cr4VTi, 65Cr5Mo3W2VSiTi a další oceli. Tento typ oceli má dobrou pevnost a houževnatost a je široce používán při protlačování za studena, lisování za studena tlustých plechů, válcování závitů, razicích nástrojích, tvářecích nástrojích za studena atd. a lze jej použít jako nástroje pro protlačování za tepla.
Prášková metalurgie forem oceli
Vysoce legovaná zápustková ocel typu LEDB vyrobená konvenčními procesy, zejména u materiálů s velkým průřezem, má hrubé eutektické karbidy a nerovnoměrné rozložení, což výrazně snižuje houževnatost, brousitelnost a izotropii oceli. V posledních letech se velké zahraniční společnosti zabývající se speciální ocelí, které vyrábějí nástrojovou a zápustkovou ocel, soustředily na vývoj řady rychlořezných ocelí a vysoce legovaných zápustkových ocelí vyrobených práškovou metalurgií, což vedlo k rychlému rozvoji tohoto typu oceli. Při použití procesu práškové metalurgie se atomizovaný ocelový prášek rychle chladne a vytvořené karbidy jsou jemné a rovnoměrné, což výrazně zlepšuje houževnatost, brousitelnost a izotropii materiálu formy. Díky tomuto speciálnímu výrobnímu procesu jsou karbidy jemné a rovnoměrné, zlepšuje se obrobitelnost a brusný výkon, což umožňuje přidávat do oceli vyšší obsah uhlíku a vanadu, a tím se vyvíjí řada nových typů ocelí. Například japonská řada DEX (DEX40, DEX60, DEX80 atd.) od společnosti Datong, řada HAP od společnosti Hitachi Metal, řada FAX od společnosti Fujikoshi, řada VANADIS od společnosti UDDEHOLM, řada ASP od francouzské společnosti Erasteel a americká společnost CRUCIBLE, která se zabývá práškovou metalurgií a nástrojovými ocelemi, se rychle rozvíjejí. Díky tvorbě řady práškových metalurgických ocelí, jako jsou CPM1V, CPM3V, CPM1OV, CPM15V atd., se jejich odolnost proti opotřebení a houževnatost ve srovnání s nástrojovými ocelemi vyráběnými běžnými procesy výrazně zlepšují.
Čas zveřejnění: 2. dubna 2024