Преимущества использования закаленных в воде инструментальных сталей в холодных рабочих приложениях

Водонепроницаемые инструментальные стали, принадлежащие к W-серии (W1, W2, W3) в системе классификации AISI, представляют собой одно из старейших и наиболее простых семейств инструментальных сталей. Эти стали спроектированы для достижения исключительной твердости поверхности посредством быстрого утолщения воды во время термообработки, процесса, который преобразует микроструктуру стали для создания износостойкого мартенситного корпуса при сохранении более жесткого, более пластичного ядра. Эта уникальная комбинация свойств делает закаленные водой стали предпочтительным выбором для холодных рабочих применений, где инструменты переносят высокие сжимающие нагрузки, абразивный износ и повторное воздействие. В отличие от более легированных инструментальных сталей, которые требуют сложных циклов термообработки в контролируемых атмосферах, закаленные водой марки предлагают убедительный баланс производительности, простоты и экономической эффективности. Они обычно указываются для краткосрочной обработки, производства гибнет, режущих лезвий и формирования ударов в отраслях, начиная от автомобильной штамповки до производства потребительских товаров. Понимание металлургической основы, эксплуатационных прочностей и неотъемлемых ограничений закаленных водой инструментальных

Что такое водяные оружейные стали?

Водонаграждаемые инструментальные стали представляют собой низколегированные высокоуглеродистые стали, которые полагаются в первую очередь на содержание углерода для достижения твердости после быстрого утолщения воды. Как правило, содержащие от 0,70% до 1,50% углерода, эти стали сформулированы для получения твердой мартенситной микроструктуры при охлаждении с экстремальными скоростями, обеспечиваемыми погружением воды. Классификация W-серии включает три основных сорта: W1, базовый класс с прямым углеродным составом; W2, который добавляет небольшое добавление ванадия к размеру рафинированного зерна и повышает прочность; и W3, менее распространенный вариант с слегка измененным диапазоном углерода. Несмотря на их низкое содержание сплава, эти стали могут достигать поверхностной твердости 64-66 HRC (шкала Rockwell C) после надлежащей термической обработки, что делает их сопоставимыми по твердости со многими холодными рабочими сталями с более высоким сплавом.

Металлургический механизм за уплотнением воды коренится в фазовой диаграмме железо-углерод. Когда сталь нагревается до своей аустенитной температуры (обычно 770-800°C для W1), углерод растворяется в железной решетке, образуя твердый раствор, известный как аустенит. Во время быстрого закалки в воде скорость охлаждения достаточно быстра, чтобы подавить образование более мягких фаз перлит или бейнит. Вместо этого аустенит подвергается диффузионному преобразованию сдвига в мартенсит, жесткую, перенасыщенную фазу, которая создает значительное искажение решетки и внутреннее напряжение. Эта мартенситная структура - это то, что придает закаленным водой инструментальным сталям их исключительную износостойкость и способность удерживать острую режущую кромку. Однако то же быстрое охлаждение, которое производит твердость, также вводит риск искажения или растрескивания, особенно в инструментах с резкими изменениями поперечного сечения или острыми углами.

Одной из отличительных особенностей закаленных водой инструментальных сталей является их низкое содержание сплава по сравнению с масляными (серия O) или затвердевающими (серия A- и D) сталями. В серии W содержится только следовое количество хрома, никеля, молибдена или других легирующих элементов, что удерживает низкие затраты на материал. Однако это также означает, что закаленные водой стали имеют относительно плохую упрочняемость, которая заключается в способности образовывать мартенсит с более медленными скоростями охлаждения и через более толстые секции. На практике это ограничивает толщину сечения, которая может быть полностью затвердевает за счет утолщения воды до примерно 1 дюйма (25 мм) для W1 класса. Для более крупных или более сложных инструментов риск мягких пятен в ядре или среднем сечении становится значительным, и конструкторы инструментов часто переходят на масляные или затвердевающие альтернативы. Несмотря на это ограничение, закаленные водой инструментальные стали остаются популярными из-за их низкой стоимости и быстрых циклов термообработки. Полная последовательность

Ключевые металлургические свойства

Высокая жесткость и сопротивление ношения

Основное притяжение закаленных водой инструментальных сталей - их способность производить очень твердую рабочую поверхность. При полной твердости (64-66 HRC) стали W-класса обеспечивают отличную устойчивость к абразивному износу, клейкому износу и пластической деформации при сжимающих нагрузках. Это делает их очень подходящими для режущих инструментов, заготовки штампов и вводных ударов, где край инструмента должен поддерживать резкость в течение тысяч циклов. Высокая твердость получена полностью из богатой углеродом мартенситной решетки, которая содержит захваченные атомы углерода, которые препятствуют движению дислокации. На практике это приводит к более длительному сроку службы отсечения между интервалами повторного затвердевания и последовательному качеству деталей в длинных производственных циклах. Например, лопатка W1, используемая в штамповочном прессе, может достигать от трех до пяти сроков службы лезвия из низкоуглеродистой стали, прежде чем требовать повязки или замены.

Важно отметить, что износостойкость закаленных в воде сталей оптимизирована для абразивных и клеевых механизмов износа, а не для высокотемпературного окислительного износа. Поскольку эти стали предназначены для холодных рабочих применений (обычно ниже 200°C), их поверхностные свойства остаются стабильными на протяжении всей нормальной работы. Поведение износа может быть дополнительно улучшено с помощью поверхностных обработок, таких как нитридинг или физическое осаждение паров (PVD) покрытия, хотя такие покрытия менее распространены в чувствительных к бюджету средах инструментальных средств, где производительность сырой стали уже удовлетворительна.

Хорошая жесткость с правильным закалкой

В то время как закаленные водой инструментальные стали известны своей твердостью, их профиль жесткости более нюансирован. В состоянии утолщения свежесформированный мартенсит чрезвычайно тверд, но также хрупок из-за внутренних напряжений и наличия удерживаемого аустенита. Это хрупкое состояние делает сталь уязвимой для обрезки, разбрызгивания или катастрофического перелома во время службы. Для восстановления жесткости инструмент должен быть закален сразу после утолщения. Закалка включает в себя повторное нагревание стали до температуры между 150°C и 350°C, в зависимости от желаемого баланса твердости и жесткости. Во время закалки углерод начинает осаждаться из мартенситной решетки в виде мелких частиц карбида, уменьшая искажение решетки и снимая внутренние напряжения. Этот процесс осаждения увеличивает ударную прочность стали при умеренном снижении твердости (обычно на 2-4 HRC).

Для холодных рабочих применений, таких как удары и штампы, которые испытывают ударные нагрузки, обычно указывается температура закалки 250-300°C, что дает окончательную твердость 58-60 HRC со значительно улучшенным сопротивлением кромочному сколу. Тулинг, который отдает приоритет максимальной износостойкости, такой как лопасти сдвига для тонкого калибра листового металла, может быть закален при более низких температурах (150-200°C) для сохранения твердости выше 62 HRC за счет некоторой жесткости. Ключевое понимание для дизайнеров инструментов заключается в том, что закаленные водой стали достигают наилучшей комбинации износостойкости и сопротивления трещинам, когда цикл закалки точно соответствует требованиям службы. Двойное закалка является рекомендуемой лучшей практикой для приложений с высоким напряжением, поскольку она уменьшает удержанный аустенит ниже 3% и дополнительно стабилизирует микроструктуру.

Озабоченность по поводу пространственной стабильности и искажения

Водонагреваемые инструментальные стали демонстрируют плохую размерную стабильность по сравнению с масляными или воздушными затвердевательными марками из-за тяжести закалки воды. Быстрое охлаждение от аустенитной температуры до комнатной температуры создает крутые тепловые градиенты через поперечное сечение инструмента, генерируя неравномерное тепловое сокращение и образование мартенсита. Это может привести к значительным искажениям, особенно в более длинных, стройных инструментах, таких как удары или броши, или в инструментах с асимметричными особенностями. Риск скрещивания самый высокий в течение первых нескольких секунд закалки, когда поверхность превращается в мартенсит, в то время как ядро все еще аустенитное и относительно мягкое. Расширение, связанное с мартенситным преобразованием (приблизительно 0,4% линейное расширение), создает растягивающие напряжения на поверхности, которые могут превышать прочность на растяжение стали, если охлаждение слишком агрессивное.

Для смягчения искажений и предотвращения растрескивания конструкторы инструментов должны учитывать несколько геометрических и технологических факторов. Резкие внутренние углы должны быть заменены щедрыми радиусами филе (не менее 1 мм радиуса на 10 мм толщины секции). Отверстия и клавишные должны быть расположены вдали от областей с высоким напряжением и предпочтительно обработаны после термической обработки. Предварительный нагрев водяной ванны до 60-80 ° C снижает тепловой удар по сравнению с холодной водой, обеспечивая менее серьезное, но все же эффективное утолщение. Для инструментов с толщиной секции более 20 мм использование растворов рассола (5-10% хлорида натрия в воде) может увеличить скорость охлаждения и производить более равномерное утолщение, хотя это дополнительно повышает риск растрескивания и должно быть предпринято только опытными термообработчиками. На практике многие магазины ограничивают инструменты серии W максимальным диаметром 25 мм для цилиндрических компонентов и толщиной секции 20 мм для плоских штампов для поддержания приемлемых уровней искажений. Для инструментов, требующих плотных размеров допуски без последующего шлифования, масляного уплотнения (

Сравнительный анализ: закаленные водой против других холодных инструментов для работы

Выбор оптимальной инструментальной стали для холодного применения требует балансировки стоимости, производительности и технологичности. В таблице 1 обобщены ключевые компромиссы между W-серией и другими семействами холодных рабочих инструментов. В то время как закаленные водой стали предлагают самую низкую стоимость материала и простейшую термообработку, они ограничены в упрочняемости, возможности размера секции и стабильности размеров. Уплотняющие стали, такие как O1, содержат примерно 0,90% углерода с добавлением хрома, никеля и молибдена, которые улучшают упрочняемость и позволяют менее серьезное утолщение масла, уменьшая риск искажения и трещинования. O1 может затвердевать секции до 1,5 дюймов (38 мм) и достигает твердости 62-64 HRC с хорошей прочностью. Однако O1 примерно на 30-50% дороже, чем W1 на основе фунта и требует более медленного цикла термообработки из-за необходимости контролируемого охлаждения в масле.

Для инструментов, требующих еще большей размерной стабильности, уплотняющие воздух стали, такие как A2 (5% хрома, 1% молибдена) и D2 (12% хрома, 1% ванадия) обеспечивают превосходное управление искажениями, потому что они затвердевают путем охлаждения в неподвижном или принудительном воздухе, устраняя тепловой удар жидкого закалки в целом. A2 достигает твердости 60-62 HRC с выдающейся прочностью и может затвердевать секции до 4 дюймов (100 мм). D2 достигает 62-64 HRC и предлагает исключительную износостойкость от его высокого содержания карбида хрома, что делает его пригодным для долгосрочного производства оснастки. Однако эти классы затвердевания воздуха стоят в два-три раза больше, чем W1 и требуют вакуумной термообработки с точным контролем атмосферы, чтобы избежать декарбюрации. Выбор между этими стальными семействами сводится к объему производства, сложности инструмента и бюджетным ограничениям. Для малообъемных прототипов оснастки, инструментов обслуживания или краткосрочного производства (

Аналогичное сравнение относится к высокоскоростным сталям, таким как M2 или T1, которые предназначены для режущих инструментов, работающих при повышенных температурах. В то время как высокоскоростные стали также могут использоваться в холодных рабочих приложениях, их значительно более высокое содержание сплава (обычно превышающее 6% молибдена, хрома и ванадия) делает их гораздо более дорогими и более трудными для измельчения. Водонепроницаемые стали, как правило, не рекомендуются для любого применения, где температура режущей кромки превышает 150-200°C, поскольку их низкая красная твердость приведет к быстрому размягчению и отказу. Для холодного направления, холодной экструзии и большинства операций холодного формования ниже 150°C, закаленные водой стали остаются жизнеспособным и экономичным выбором.

Приложения в холодных отраслях промышленности

Водонепроницаемые инструментальные стали встречаются в разнообразном диапазоне холодных рабочих инструментов и промышленного оборудования, особенно там, где бюджеты ограничены или время изготовления инструмента короткое. Их основные применения включают в себя формирующие штампы, режущие лезвия, штамповочные штампы, холодные штамповочные инструменты и штамповочные инструменты для материалов тонкой и средней калибровки. В автомобильной промышленности стали W1 и W2 используются для штамповочных штампов промежуточных производств, которые образуют панели кузова из листовой стали толщиной до 3 мм. Эти штампы часто обрабатывают десятки тысяч деталей до износа, что требует восстановления или замены, в этот момент низкая стоимость материала серии W делает утилизацию и замену более экономичными, чем пере шлифование или твердая облицовка. Аналогично, в секторе производства приборов удары и штампы W1 используются для производства конструкционных кронштейнов, монтажных пластин и комплектующих из холоднокатаной стали и нержавеющей стали толщиной до 2 мм.

В индустрии крепежных изделий закаленные водой стали являются традиционным материалом для холодных инструментов, включая штампы для заправки, штампы для обрезки и штампы для укачивания, используемые для формирования болтов, винтов и заклепок из свернутой проволоки. Высокая твердость и прочность на сжатие W2, в частности, позволяют этим инструментам поддерживать размерно точные формы головы и формы резьбы в течение длительных производственных циклов. Многие холодные заголовки включают ударные нагрузки 100-300 кН за ход, а комбинация W2 твердого корпуса и жесткого ядра сопротивляется как износу, так и разрыву. Для более требовательных операций заправки с использованием крепежных элементов большого диаметра или более твердых материалов провода (например, Inconel или титановые сплавы), конструкторы инструментов обычно поднимаются до марок затвердевания масла или затвердевания воздуха с более высокой прочностью, но для большинства стандартных креплений из углеродистой стали и легированной стали W-серия остается стандартом.

Помимо этих основных секторов, закаленные водой инструментальные стали также используются в сельскохозяйственном оборудовании для ножных лезвий и инструментов для скребок, в упаковочном оборудовании для лезвий с вырезанными лезвиями и перфорационных ударов, а также в производстве ручных инструментов, таких как гаечные ключи, плоскогубцы и резцы для деревообработки. Во многих из этих применений простота термообработки является решающим преимуществом. Небольшие мастерские по производству инструментов и рабочие мастерские, в которых отсутствуют вакуумные печи или оборудование с атмосферным управлением, все еще могут успешно затвердевать инструменты серии W с использованием базовых печей с пропановым двигателем и резервуара для воды. Это обеспечило постоянную актуальность закаленных водой сталей в недорогих производственных средах во всем мире.

Процесс термической обработки: шаг за шагом

Правильная термообработка имеет решающее значение для достижения срока службы и производительности, которые могут обеспечить закаленные водой инструментальные стали. Следующие шаги образуют стандартную процедуру для марок W1 и W2, хотя конкретные параметры могут варьироваться в зависимости от спецификации поставщика стали и геометрии инструмента.

Отжигание (смягчение)

Перед обработкой закаленные водой инструментальные стали подаются в отожженном состоянии при типичной твердости 200-250 HB (Brinell). Отжигание включает нагревание стали до 760-790 ° C, удерживание в течение 2-4 часов в зависимости от размера секции, затем очень медленное охлаждение (10-20 ° C в час) в печи до 650 ° C, с последующим воздушным охлаждением. Это создает структуру сфероидизированного карбида в ферритовой матрице, которая обеспечивает лучшую обрабатываемость. Если сталь не полностью отожжена до обработки, инструмент может проявлять чрезмерный износ инструмента или болтовню во время фрезерования, сверления или поворота.

Аустенитизация (отопление для закаливания)

Средство нагревается равномерно до аустенитного температурного диапазона 770–800°C для W1 и 780–810°C для W2. Время удержания при температуре обычно составляет 10–15 минут на дюйм (25 мм) толщины секции, при этом для тонких секций может быть как минимум 15 минут. Печи могут быть газового, электрического сопротивления или солевого типа ванны; соляные ванны предпочтительны, поскольку они обеспечивают равномерное нагревание и более быструю передачу тепла, уменьшая время выдержки. При использовании воздушных печей рекомендуется защитная атмосфера, такая как эндотермический газ или богатое углеродом покрытие, чтобы предотвратить декарбюрацию, которая смягчит поверхность инструмента. Многие небольшие магазины используют пленки из нержавеющей стали или коммерческие антимасштабные соединения для защиты.

Водный крен

Сразу после достижения температуры выдержки инструмент переносится в бак для закалки и погружается вертикально (для длинных инструментов) или с ровным перемешиванием, чтобы избежать паровых карманов. Температура воды должна поддерживаться при 40-80 °C; более теплая вода снижает температуру удара и риск растрескивания, при этом обеспечивая скорость охлаждения выше критической скорости для образования мартенсита. Инструмент перемещается по схеме восьмерки для обеспечения равномерного охлаждения и предотвращения паровых пузырьков. Время закалки составляет примерно 5-10 секунд для тонких секций и до 30 секунд для толстых секций, пока инструмент не станет достаточно холодным, чтобы обращаться с перчатками (ниже 150°C). Переутолка до комнатной температуры не рекомендуется, так как быстрое окончательное охлаждение увеличивает трансформационные напряжения. Вместо этого инструмент удаляется из воды, пока еще тепло (приблизительно 60-100°C) и немедленно переносится в закалку.

закаливание

Закалка производится сразу после закалки для снятия напряжений и повышения жесткости. Температура закалки подбирается исходя из целевой жесткости: более низкие температуры (150-200°C) сохраняют 62-64 HRC для максимальной износостойкости, в то время как более высокие температуры (250-350C) производят 55-60 HRC с улучшенной жесткостью. Время удержания составляет 1-2 часа, за которым следует охлаждение воздуха до комнатной температуры. Для приложений с высоким напряжением рекомендуется цикл двойного закалки: после первого закалки инструмент охлаждается до комнатной температуры, затем снова закаляется при той же температуре. Этот второй закалки трансформирует любой удержанный аустенит, который мог стабилизироваться в течение первого цикла, производя более стабильную и однородную микроструктуру. После двойного закалки уровни остаточного напряжения снижаются на 50-60% по сравнению с одним закалкой, что значительно снижает риск взлома в рабочем состоянии.

Преимущества водяных оружейных сталей

Водонагреваемые инструментальные стали предлагают несколько ощутимых преимуществ, которые поддерживают их популярность в обрабатывающей промышленности. Наиболее убедительными являются их низкая стоимость материала. W1 и W2 являются одними из наименее дорогих инструментальных сталей, как правило, стоимостью от одной трети до половины цены O1 или A2. Для крупносерийных инструментов, где ежегодно потребляются тысячи отдельных ударов и штампов, этот дифференциал затрат приводит к значительной экономии. Кроме того, не требуется специализированное оборудование для термообработки, помимо базовой печи и резервуара для воды, что делает W-серию доступной для малых и средних предприятий (МСП) с ограниченными капитальными инвестициями.

Скорость термообработки является еще одним критическим преимуществом. Полный цикл аустенизации, закалки и закалки для инструмента W1 может быть завершен за 2-4 часа по сравнению с 6-10 часами для O1 (что требует более медленного нагрева и контролируемого нефтяного закалки) или 12-24 часами для A2 (что требует вакуумной термообработки и нескольких циклов закалки). Это быстрое время цикла сокращает время свинца и поддерживает графики производства точно в срок (JIT). Для технического обслуживания инструментальных средств, где сломанный удар должен быть заменен в течение одного сдвига, закаленные водой стали обеспечивают быстрый оборот, который часто невозможен с альтернативами с более высоким сплавом.

Наконец, простота осмотра и восстановления является практическим преимуществом. Поскольку стали серии W имеют низкое содержание сплавов и относительно простую микроструктуру, инструменты могут быть проверены после закалки с использованием стандартного тестера твердости, чтобы подтвердить, что целевой диапазон твердости достигнут. Повторное затвердевание также просто: изношенный инструмент может быть повторно отожжен, повторно обработан до следующего размера и повторно обработан с помощью того же процесса. Эта ремонтопригодность продлевает общий срок службы инструмента и уменьшает отходы.

Ограничения и важные соображения

Несмотря на свои преимущества, у закаленных водой инструментальных сталей есть несколько ограничений, которые необходимо тщательно взвешивать при выборе материала. Наиболее значительным является ограничение размера секции. Как отмечалось ранее, максимальный участок, который может быть полностью затвердеть при закалке водой, составляет примерно 1 дюйм (25 мм) для W1. Для более крупных штампов или ударов сердцевина остается мягкой (перлалитичной или байнитной), что приводит к снижению прочности на сжатие и снижению общей износостойкости. Для инструментов, превышающих 1,5 дюйма (38 мм) в любом измерении, инженеры должны оценивать альтернативы закалки маслом или затвердевания воздухом. Аналогично, риск закалки увеличивается экспоненциально с размером секции и сложностью. Инструменты с острыми углами, щелевые функции или быстрые изменения в области поперечного сечения уязвимы для растрескивания, независимо от используемой техники закалки.

Низкая красная твердость закаленных сталей является еще одним ограничением. Эти стали начинают смягчаться при температурах выше 150°C из-за ранних стадий закалки. В приложениях, где трение генерирует локализованное нагревание на режущей кромке или формирующей поверхности, таких как тяжелое заготовление или высокоскоростное прокалывание, твердость может быстро падать, что приводит к ускоренному износу или обрушению края. Для таких тепловых условий, высоколегированные холодные рабочие стали (D2, A2) или высокоскоростные стали являются обязательными. Кроме того, отсутствие хрома и других коррозионностойких легирующих элементов означает, что стали серии W имеют плохую коррозионную стойкость поверхности. Во влажных средах или с жидкостями для резки на водной основе инструменты должны быть высушены и смазаны сразу после использования для предотвращения ржавчины, которая может служить местами инициирования трещин.

Наконец, рассмотренная ранее нестабильность размеров означает, что закаленные водой стали плохо подходят для инструментов, требующих жестких допусков (ниже ± 0,005 дюйма) без операций вторичного шлифования. Искажение от гашения часто превышает полосу допуска для прецизионных ударов или штамповочных вставок, требуя обработки после термообработки или проволочного ЭДМ для восстановления размеров. Когда шлифование включено в качестве технологического этапа, низкое содержание сплава сталей серии W делает их восприимчивыми к измельчению ожогов и поверхностному растрескиванию, если скорости шлифования кормов слишком агрессивны. Поток охлаждающего вещества и выбор колес должны тщательно контролироваться, чтобы избежать теплового повреждения.

Руководящие принципы по техническому обслуживанию и уходу

Максимальное время эксплуатации закаленных водой инструментальных сталей требует систематического подхода к обслуживанию, смазке и периодическому осмотру. Перед каждым производственным запуском поверхности инструмента должны быть визуально проверены на предмет округления края, микрочипа или обесцвечивания, которые могут указывать на перегрев. Любые галочки или заусеницы должны быть одеты в тонкий камень для предотвращения концентрации напряжения, которая может привести к распространению трещин. Во время работы надлежащая смазка необходима для уменьшения трения и поддержания постоянной температуры. Для штамповки и формовочных операций рекомендуется использовать смазочные материалы на водной основе с добавками EP (экстремального давления), поскольку они обеспечивают охлаждение и уменьшают износ лица на масляной основе. Смазочные материалы на масляной основе можно использовать для более медленных операций, где выработка тепла ниже.

После производственного сдвига инструменты должны быть очищены растворителем для удаления всех остатков смазки, металлических мелочей и мусора. Затем их следует слегка смазать маслом, ингибирующим коррозию, и хранить в сухой области. Для инструментов, которые испытывают значительный износ после 50 000-100 000 циклов, восстановление может восстановить производительность. Восстановление включает отжиг инструмента для его смягчения, обработку примерно 0,5-1 мм от рабочей поверхности для удаления зоны, подверженной воздействию тепла, и усталостных трещин, а затем повторную термическую обработку с использованием того же процесса, что и первоначальное производство. Это может быть повторено два-четыре раза, прежде чем инструмент достигнет своего предела размеров. Правильное ведение учета количества циклов каждого инструмента и история восстановления помогает планировать и гарантирует, что инструменты заменяются до катастрофического сбоя.

Выбор правильного водонагреваемого сорта

В W-серии выбор между W1, W2 и W3 зависит от конкретных требований приложения. W1 - это класс общего назначения, подходящий для большинства холодных рабочих инструментов, где требуется баланс твердости, прочности и стоимости. Это выбор по умолчанию для штамповочных штампов, ударов и лопастей сдвига в листе из углеродистой стали толщиной до 3 мм. W2 содержит небольшое добавление ванадия (0,10-0,25%), которое способствует рафинированию зерна во время аустенификации и повышает прочность примерно на 20% по сравнению с W1 на том же уровне твердости. Это делает W2 предпочтительным классом для инструментов, подвергающихся повторному удару, таких как штампы с холодной заглавной штампом и ударами большой мощности. W2 также сохраняет свою прочность края немного лучше, чем W1 после закалки, что делает его подходящим для инструментов, которые требуют острого края бритвы для длинных пробегов, таких как скользкие лезвия или обрезные штампы. W3 - это специализированный вариант с более низким углеродным диапазоном (0,90

При выборе конкретного сорта конструкторы инструментов должны учитывать не только условия работы, но и доступность материала от поставщиков. W1 запасается большинством дистрибьюторов инструментальной стали в круглых стержнях, плоских стержнях и размерах буровых стержней, в то время как W2 несколько менее распространен, но все еще широко доступен. W3 редко запасается и обычно должен быть заказан в качестве мельничного пробега. На практике большинство холодных рабочих приложений хорошо обслуживаются W1 или W2, а премия за стоимость W2 (обычно 10-15%) оправдана улучшенной прочностью и постоянным сроком службы.

Заключение

Водонагреваемые инструментальные стали остаются основополагающим материалом для холодильной обработки в широком спектре обрабатывающих отраслей. Их способность достигать высокой поверхностной твердости (64-66 HRC) в сочетании с адекватной жесткостью посредством контролируемого закалки делает их эффективными для формования, резки и штамповки материалов тонкой и средней калибровки. Низкая стоимость материала и быстрый цикл термообработки обеспечивают явное экономическое преимущество в программах обработки больших объемов и в небольших рабочих цехах, где сложность оборудования ограничена. Однако ограничения размера секции, размерной стабильности, красной твердости и коррозионной стойкости означают, что стали серии W не являются универсальным решением. Для инструментов размером более 25 мм в секции инструменты, требующие жестких допусков без пост-процессного шлифования или инструменты, подверженные значительным тепловым или коррозионным условиям, более холодные работы с более высоким сплавом или высокоскоростные стали более уместны. Понимая металлургические принципы и практические компромиссы, изложенные здесь, инженеры и производители инструментов могут использовать сильные стороны закаленных водой инструментальных сталей, смягчая их ограничения

Для получения дополнительной технической справки по выбору инструментальной стали и термообработке, проконсультируйтесь с авторитетными источниками, такими как ASM International для руководящих принципов термообработки, или ознакомьтесь с данными о свойствах материалов из MatWeb для конкретных композиций W1 и W2 класса и механических свойств. Дополнительные сведения о передовой практике проектирования матрицы доступны от отраслевых органов, таких как Precision Metalforming Association (PMA) .