Werkzeugstahl: Der ultimative Leitfaden für Klassen, Verwendung, und Leistung

Werkzeugstahl ist ein wesentliches Material in der modernen Fertigung, Spielen Sie eine entscheidende Rolle bei der Herstellung von Werkzeugen, die harte Bedingungen ertragen und hohe Präzision liefern müssen.

Ob in der Automobile, Luft- und Raumfahrt, Elektronik, oder Konsumgüterindustrien,

hervorragende Härte von Werkzeugstahl, Resistenz tragen, und Stärke machen es für Hochleistungsanwendungen unverzichtbar.

Dieser Artikel bietet einen detaillierten Einblick in die verschiedenen Stahlquellen des Werkzeugs, ihre einzigartigen Eigenschaften, und wo sie angewendet werden, Helfen Sie, die Komplexität der Auswahl des richtigen Stahls für Ihre Anforderungen zu navigieren.

1. Was ist Werkzeugstahl?

Werkzeugstahl Bezieht sich auf eine Gruppe mit hohem Kohlenstoffstock, die speziell so konzipiert sind.

Diese Stähle sind so konstruiert, dass sie unter extremen Bedingungen durchgeführt werden, wie hohe Temperaturen,

intensiver Druck, und Schleifverschleiß, sie für die Herstellung von Schneidwerkzeugen wesentlich machen, Formen, stirbt, und andere industrielle Werkzeuge.

Werkzeugstähle haben einzigartige Eigenschaften, die sie von anderen Stahlarten unterscheiden,

wie ausgezeichnete Härte, Resistenz tragen, Zähigkeit, und die Fähigkeit, bei erhöhten Temperaturen Festigkeit zu halten.

2. Arten von Werkzeugstahl

Werkzeugstähle sind so konstruiert, dass sie den spezifischen Anforderungen in den Branchen gerecht werden. Lassen Sie uns die Schlüsseltypen untersuchen:

Wasserhärtungswerkzeugstähle (W-Typ)

• Eigenschaften: Hoher Kohlenstoffgehalt (Typischerweise 0,90–1,40%), sie leicht zu härten, indem sie in Wasser löscht.

  

• Anwendungen: Grundlegende Werkzeuge wie Übungen, Schläge, und Reibahlen.

• • W1 Stahl: Enthält 1,00–1,10% Kohlenstoff, hohe Härte, aber geringere Zähigkeit anbieten.
  • W2 Stahl: Etwas mehr Kohlenstoff (1.10–1,40%), Verbesserung der Härte weiter auf Kosten der Zähigkeit.

Stähle für kalte Arbeitswerkzeuge

Stähle für kalte Arbeitswerkzeuge sind für Werkzeuge ausgelegt, die bei relativ niedrigen Temperaturen funktionieren. Diese Stähle bieten hervorragende Härte und Verschleißfestigkeit, Wesentlich für das Schneiden und Gestalten von Werkzeugen.

• D-Typ (Hochkohlenstoff -Chrom -Chrom)

• • Eigenschaften: Bekannt für herausragende Verschleißfestigkeit, Typischerweise enthält 11–13% Chrom.
  • Anwendungen: Stirbt zum Blanken, Bildung, und messen, zusammen mit Scherblättern und Schlägen.
  • Bemerkenswerte Legierungen: D2 Stahl (12% Chrom) erreicht eine Rockwell C -Härte von 57-62.

• O-Typ (Ölhärtung)

• • Eigenschaften: Diese Stähle härten in Öl, ein Gleichgewicht zwischen Verschleißfestigkeit und Zähigkeit bieten.
  • Anwendungen: Schneidwerkzeuge, Stempeln stirbt, und Werkzeuge bilden.
  • Bemerkenswerte Legierungen: O1 Stahl (0.90% Kohlenstoff) bietet eine Härte von 60-64 HRC nach Öllöschung.

• A-Typ (Lufthärtung)

• • Eigenschaften: Härtung in der Luft, gute Zähigkeit und dimensionale Stabilität bieten.
  • Anwendungen: In Messgeräten verwendet, Blanking stirbt, und Werkzeuge bilden.
  • Bemerkenswerte Legierungen: A2 Stahl (5% Chrom) bietet eine hohe dimensionale Stabilität mit einer Härte von 55-59 HRC.

Stähle des Schock-beriefenden Werkzeugs (S-Typ)

S-Typ-Stähle vom Typ sind so konstruiert, dass sie plötzliche Auswirkungen oder Stoßlasten standhalten, Sie ideal für Werkzeuge, die starke Kälte funktionieren.

• Eigenschaften: Außergewöhnliche Zähigkeit, Ermöglichen.
• Anwendungen: Meißel, Schläge, Nietsets, und Hochleistungswerkzeuge.
• Bemerkenswerte Legierung: S7 Stahl fällt auf, weil er in der Lage ist, unter Aufprall zu brechen, Bereitstellung von Zähigkeitsbewertungen von 25-30 ft-lbs.

Stähle für heiße Arbeitstools

Diese Stähle sind formuliert, um Härte und Zähigkeit bei hohen Temperaturen zu erhalten.

• Eigenschaften: Sie behalten ihre mechanischen Eigenschaften auch bei Temperaturen bis zu 1200 ° F bei (650° C).
• Anwendungen: Sterben, Schmieden stirbt, und Plastikformen.
• Bemerkenswerte Legierungen: H13 Stahl (5% Chrom, 1.5% Molybdän) zeichnet sich in Wärmefestigkeit aus, Beibehalten 90% seiner Härte bei Temperaturen von bis zu 1100 ° F.

Hochgeschwindigkeitsstähle (HSS)

Hochgeschwindigkeitsstähle sind für Werkzeuge ausgelegt, die mit hohen Schnittgeschwindigkeiten arbeiten müssen.

• M-Typ (Molybdän-Hochgeschwindigkeitsstählen): Diese Stähle ermöglichen das Schneiden bei hohen Geschwindigkeiten ohne erheblichen Härteverlust.
  M2 Stahl (6% Wolfram, 5% Molybdän) ist ein erstklassiges Beispiel, Vielseitigkeit und hohe Härte bieten (60-65 HRC).
• T-Typ (Tungsten-Hochgeschwindigkeitsstähle): Sehr beständig gegen Hitze und Verschleiß, Wird für Hochleistungsschneidanwendungen verwendet.
  T1 Stahl (18% Wolfram) behält eine Härte von über 70 HRC unter anspruchsvollen Bedingungen.

3. Schlüsseleigenschaften von Werkzeugstahl

Unten, Wir tauchen tiefer in die wichtigsten Eigenschaften von Werkzeugstahl ein, die es in einer Vielzahl von Branchen unverzichtbar machen.

Härte

Eine der kritischsten Eigenschaften von Werkzeugstahl ist seine Härte. Die Härte bezieht sich auf den Widerstand des Materials gegen Oberflächeneinstufung und Verschleiß.

Werkzeugstähle sind speziell ausgelegt, um eine scharfe Schneidkante zu erhalten oder Werkzeuge zu bilden, die intensive Verschleiß über verlängerten Gebrauch standhalten können.

• Hohe Härte zum Schneiden und Gestalten: Werkzeugstähle mögen D2 Stahl kann einen Härtebereich von erreichen 57-62 HRC (Rockwell c), Sicherstellen, dass sie unter schwierigen Bedingungen die Schärfe aufrechterhalten.
• Durch Wärmebehandlung erreicht: Die Härte wird erreicht, indem der Stahl in einem bestimmten Medium gelöscht wird (Wasser, Öl, oder Luft), gefolgt von Tempering, um die Brechtigkeit zu verringern und gleichzeitig eine hohe Härte aufrechtzuerhalten.

Warum ist es wichtig: Härte stellt sicher, dass das Werkzeug seine Form und Schärfe während des Gebrauchs aufrechterhalten kann,

Reduzierung der Häufigkeit von Ersetzungen und Erhöhung der Effizienz von Operationen wie Schneiden, Stempeln, und formen.

Zähigkeit

Zähigkeit bezieht sich auf die Fähigkeit von Werkzeugstahl, den Einfluss ohne Frakturierung aufzunehmen.

Es ist besonders wichtig für Werkzeuge, die plötzliche Schocklasten erleben, wie Schläge, Meißel, und Hochleistungs-Werkzeugausrüstung.

• Härte mit Zähigkeit ausbalancieren: Härte allein ist nicht genug; Ein hartes Werkzeugstahl widersetzt sich unter Stress mit hoher Auswirkung ein Riss.
  S7 Stahl, zum Beispiel, hat hervorragende Zähigkeit, es resistent gegen Schock und in der Lage, schweren Aufgaben standzuhalten, ohne zu brechen.
• Zähigkeit vs. Sprödigkeit: Ein brüchigerer Stahl kann brechen, wenn sie plötzliche Schocks oder hohe Auswirkungen ausgesetzt sind,
  Deshalb wählen Sie eine ausgewogene Legierung wie A2 Stahl (Mit seiner guten Zähigkeit und Härte) ist oft wichtig für Werkzeuge, die einer Vielzahl von Belastungen ausgesetzt sind.

Warum ist es wichtig: Zähigkeit sorgt für die Langlebigkeit von Werkzeugen.

Werkzeuge, die in Branchen wie Bau oder Bergbau verwendet werden.

Resistenz tragen

Verschleißfestigkeit ist die Fähigkeit von Werkzeugstahl, durch Reibung und mechanische Verschleiß zu widerstehen,.

Diese Eigenschaft ist entscheidend für Werkzeuge, die mit harten Materialien arbeiten oder umfangreiche Verschleiß durchführen, wie Schneiden von Werkzeugen, stirbt, und Formen.

• Karbidbildung: Legierungselemente wie Vanadium, Chrom, und Wolfram trägt zur Bildung harter Carbide im Stahl bei, signifikant Verbesserung seiner Verschleißfestigkeit.
  Zum Beispiel, D2 Stahl (mit hohem Chromgehalt) Bietet einen hervorragenden Verschleißfestigkeit, Machen Sie es ideal für Stanze und Schneidwerkzeuge.
• Minimierung der Werkzeugkleidung: Desto mehr kühlerresistentes Werkzeug ist ein Werkzeug, Je länger es funktionieren kann, ohne Wartung oder Austausch erforderlich zu machen, Im Laufe der Zeit erhebliche Kosteneinsparungen bieten.

Warum ist es wichtig: Verschleißfestigkeit stellt sicher, dass Werkzeuge ihre Wirksamkeit und Form während des umfassenden Gebrauchs beibehalten, Steigerung der Gesamteffizienz und Verringerung der Ausfallzeiten für die Wartung von Werkzeugen.

Wärmewiderstand

Wärmefestigkeit ist entscheidend für Werkzeugstähle, die in Hochtemperaturumgebungen verwendet werden, Wo Werkzeuge ihre Stärke und Härte aufrechterhalten müssen, auch wenn sie extremer Hitze ausgesetzt sind.

Dies ist besonders wichtig für heiße Arbeitsinstrumente, die beim Casting verwendet werden, Schmieden, und andere hochhitzige Anwendungen.

• Härte bei erhöhten Temperaturen aufrechterhalten: Werkzeugstähle mögen H13 sind so konstruiert, dass sie ihre mechanischen Eigenschaften beibehalten, wie Härte und Stärke, sogar bei Temperaturen von bis zu 1200 ° F (650° C).
• Thermische Stabilität: Hitzebeständige Werkzeugstähle können dem Wärmeleit-Radfahren standhalten (wiederholte Heizung und Kühlung) ohne unter signifikanten strukturellen Veränderungen zu leiden, was zu einem Scheitern führen kann.

Warum ist es wichtig: Mit Wärmewiderstand können Werkzeugstähle in Umgebungen funktionieren, in denen andere Materialien ihre Stärke oder Abbau verlieren würden, wie Metallschmieden und heiße Formung.

Verarbeitbarkeit

Während Werkzeugstähle im Allgemeinen unter extremen Bedingungen für hohe Leistung ausgelegt sind, Einige Klassen bieten überlegene Machungbarkeit,

Dies ist wichtig, um komplexe Formen und Komponenten vor der Wärmebehandlung zu schaffen.

• Leichte Formung: Legierungen mögen O1 Stahl (Ölhärtungstahl) sind besonders bekannt für ihre Vervollständigbarkeit, Ermöglichen leichter Schneiden und Gestalten während des Herstellungsprozesses.
• Auswirkungen auf Werkzeuge und Kosten: Werkzeugstähle mit besserer Bearbeitbarkeit ermöglichen es den Herstellern, genaue Designs schnell zu erreichen, Verringern Sie die Bearbeitungskosten und Vorlaufzeiten.

Warum ist es wichtig: Die Bearbeitbarkeit ermöglicht effiziente Herstellungsprozesse, Reduzierung der Zeit und Kosten, die mit dem Erstellen von Tools oder Komponenten mit komplizierten Designs oder Spezifikationen verbunden sind.

Dimensionsstabilität

Die dimensionale Stabilität bezieht sich auf die Fähigkeit eines Stahls, seine Form und Größe unter Wärme und Spannung aufrechtzuerhalten, Dies ist für Präzisionswerkzeuge und Komponenten von entscheidender Bedeutung.

• Minimierung des Verziehens: Werkzeugstähle mögen A2 (Lufthärtungstahl) sind bekannt für ihre überlegene dimensionale Stabilität.
  Dies ist besonders wertvoll in Werkzeugen und Stimmungen, die enge Toleranzen aufrechterhalten müssen.
• Wärmeausdehnungskontrolle: Stahl mit hoher Dimensionsstabilität widersetzt sich aus der Expansion oder Kontraktion aufgrund von Temperaturschwankungen, Gewährleistung einer konsequenten Werkzeugleistung.

Warum ist es wichtig: Dimensionale Stabilität stellt sicher, dass Werkzeuge und Komponenten ihre genaue Größe und Form behalten,
was zu hoher Präzision und weniger Mängel im Endprodukt führt, insbesondere bei der Herstellung von Formen und Messgeräten.

Korrosionsbeständigkeit

Obwohl nicht das Hauptmerkmal aller Werkzeugstähle, Korrosionswiderstand ist in bestimmten Anwendungen von entscheidender Bedeutung, bei denen das Tool Feuchtigkeit ausgesetzt ist, Chemikalien, oder andere ätzende Umgebungen.

• Chromzusatz: Hochglosen Stählen mögen D2 Stahl (12% Chrom) sind besonders resistent gegen Korrosion,
  Aus diesem Grund werden sie in Umgebungen verwendet, in denen Werkzeuge Feuchtigkeit oder korrosiven Substanzen ausgesetzt sind.
• Schutzoberflächenbeschichtungen: In einigen Fällen, Werkzeugstähle werden mit Anti-Korrosions-Oberflächen beschichtet oder behandelt, um ihre Resistenz gegen Rost und Verschlechterung weiter zu verbessern.

Warum ist es wichtig: Korrosionsbeständigkeit sorgt dafür, dass Werkzeuge in Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit oder Exposition gegenüber Chemikalien zuverlässig arbeiten können, Dies verlängert die Lebensdauer des Tools und senkt die Wartungskosten.

4. Wärmebehandlung von Werkzeugstahl

Die Wärmebehandlung ist ein entscheidender Prozess zur Verbesserung der Leistung und den Eigenschaften von Werkzeugstählen.

Durch Kontrolle der Temperatur, Zeit, und Kühlmethoden, Die Wärmebehandlung verändert die Mikrostruktur des Stahls, Bereitstellung der gewünschten Kombination von Härte, Zähigkeit, und Widerstand tragen.

In diesem Abschnitt werden die verschiedenen Stufen und Techniken der Wärmebehandlung untersucht, die zur Optimierung der Leistung von Werkzeugstahl verwendet werden.

Die Grundlagen der Wärmebehandlung für Werkzeugstahl

Wärmebehandlung beinhaltet eine Reihe kontrollierter Erwärmungs- und Kühlschritte, die die physikalischen und manchmal chemischen Eigenschaften von Werkzeugstahl verändern. Die Hauptphasen umfassen normalerweise:

• Austenitisierung: Der Prozess des Erhitzens des Stahls auf eine hohe Temperatur, wo seine Mikrostruktur austenitisch wird (Eine feste Lösung von Kohlenstoff in Eisen).
• Quenching: Schnelle Kühlung, um den Stahl zu härten, typischerweise durch Eintauchen in ein flüssiges Medium durchgeführt (wie Öl, Wasser, oder Luft).
• Temperieren: Wiedererwärmen des Stahl.

Jeder dieser Schritte ist entscheidend, um das richtige Gleichgewicht der Eigenschaften im endgültigen Tool zu erreichen.

Wärmebehandlungsprozesse

Austenitisierung

Austenitizing ist der erste Schritt bei der Wärmebehandlung von Werkzeugstahl, Während dessen wird der Stahl auf eine Temperatur über seinem kritischen Punkt erhitzt

(die Temperatur, bei der sich die Mikrostruktur in Austenit verwandelt, Im Allgemeinen zwischen 800 ° C und 1300 ° C, abhängig von der Stahlqualität).

• Objektiv: Kohlenstoff und andere Legierungselemente in eine feste Lösung auflösen, Erstellen einer einheitlichen Struktur, die schnell gekühlt werden kann, um Martensit oder andere gewünschte Phasen zu bilden.
• Temperaturregelung: Die austenitisierende Temperatur muss sorgfältig kontrolliert werden.
  Eine zu hohe Temperatur kann zu Kornwachstum führen und die Festigkeit verringern, Während eine zu niedrige Temperatur möglicherweise nicht genug Kohlenstoff auflöst, die endgültige Härte beeinflussen.

Quenching

Löschen ist die schnelle Kühlung des Stahls, um ihn zu verhärten. Die Wahl des Löschens Medium - Öl, Wasser, Luft, oder Gas - Abhängig von der spezifischen Grad von Werkzeugstahl und den gewünschten Eigenschaften.

• Medien löschen:

• • Wasser: Bietet die schnellste Kühlrate, was zu einer hohen Härte führt, kann aber in einigen Werkzeugstählen ein Riss oder Verzerrung induzieren.
  • Öl: Langsamer als Wasser, Öl reduziert das Risiko eines Knackens, Es ideal für Stähle, die anfällig für thermische Belastungen sind, wie zum Beispiel D2 Werkzeugstahl.
  • Luft: Luftlöschung wird für Legierungen wie verwendet A2 Stahl (Lufthärtungstahl), die so konzipiert sind, dass sie in Luft und nicht in einem flüssigen Medium gehärtet werden sollen.

• Objektiv: Die schnelle Kühlung sperrt den Kohlenstoff in einer verzerrten Struktur (Martensit), führt zu hoher Härte.
  Jedoch, Dieser Prozess erhöht auch interne Belastungen, was den Stahl spröde machen kann.

Temperieren

Nach dem Löschen, Der Werkzeugstahl ist normalerweise sehr hart, aber auch spröde.
Das Temperieren ist der Prozess der Wiedererwärmung des Stahls auf eine niedrigere Temperatur, Typischerweise zwischen 150 ° C und 650 ° C, Brödeln zu reduzieren und Härte anzupassen, ohne zu viel Kraft zu beeinträchtigen.

• Objektiv: Durch das Löschen induzierte interne Spannungen zu lindern und eine kontrollierte Verringerung der Härte zu ermöglichen, um die Zähigkeit zu verbessern.
• Auswirkung auf Eigenschaften: Der Temperaturprozess ermöglicht es, dass der in der martensitische Struktur eingeschlossene Kohlenstoff in feine Carbide ausfällt, Verbesserung der Zähigkeit bei gleichzeitiger Verringerung der Brechtigkeit.

• • Hochtemperaturtemperatur (über 500 ° C.): Erhöht die Zähigkeit auf Kosten einer gewissen Härte, Machen Sie es für Werkzeuge geeignet, die Auswirkungen und Schock haben müssen, wie S7 Stahl.
  • Temperatur mit niedriger Temperatur (unter 300 ° C.): Bewahrt die Härte und bietet gleichzeitig etwas Zähigkeit, Ideal für Werkzeuge, die eine scharfe Kante erfordern, wie Schneidwerkzeuge.

Normalisierung

Die Normalisierung ist ein weiterer Wärmebehandlungsprozess, bei dem der Stahl auf eine höhere Temperatur erhitzt wird als der kritische Punkt und dann die Luftkühlung.

Ähnlich wie bei Austenitisierung, Die Normalisierung wird typischerweise zur Verfeinerung der Kornstruktur des Stahls verwendet.

• Objektiv: Um die Getreidestruktur zu verfeinern und innere Belastungen zu lindern, die die Bearbeitung verzerren könnten. Dieser Prozess wird üblicherweise für Stähle verwendet, die zuvor gefälscht oder gegossen wurden.
• Auswirkung auf die Mikrostruktur: Die Normalisierung führt zu einer gleichmäßigeren Mikrostruktur, Verbesserung der Gesamtleistung des Stahls bei weiteren Wärmebehandlungsprozessen.

Glühen

Tempern beinhaltet, den Stahl auf eine hohe Temperatur zu erhitzen und ihn dann langsam abzukühlen, Typischerweise in einem Ofen. Der Zweck des Glühens besteht darin, den Stahl zu mildern, Erleichterung des Maschinens oder der Form.

• Objektiv: Interne Belastungen lindern, Erhöhen Sie die Duktilität, und verfeinern Sie die Mikrostruktur des Stahls, Dadurch besser für die weitere Bearbeitung oder Verarbeitung geeignet sind.
• Auswirkung auf Eigenschaften: Tempern senkt die Härte und erhöht die Zähigkeit, erleichtert es, in den Anfangsphasen zu arbeiten.

Spezielle Wärmebehandlungstechniken

Kryogene Behandlung

Kryogene Behandlung beinhaltet das Abkühlen des Stahls auf extrem niedrige Temperaturen (Typischerweise -196 ° C unter Verwendung von flüssigem Stickstoff). Dieser Prozess ist besonders effektiv nach dem Löschen und Temperieren.

• Objektiv: Umgebaute Austenit in Martensit umzuwandeln und die Bildung feiner Carbide zu verbessern, Verbesserung der Verschleißfestigkeit, Härte, und dimensionale Stabilität.
• Auswirkung auf Eigenschaften: Die kryogene Behandlung verbessert die Verschleißresistenz und Langlebigkeit des Stahls, Es ist ideal für Tools, die in hochschwaren Anwendungen verwendet werden, wie Schneiden oder Schleifen.

Oberflächenhärtung (Fallhärtung)

Oberflächenhärtungstechniken, wie zum Beispiel Kohlensäure Und Nitriding, werden verwendet, um die Oberfläche des Werkzeugstahls zu härten und gleichzeitig eine härtere Aufrechterhaltung zu erhalten, mehr duktile Kern.

• Kohlensäure: Beinhaltet das Erhitzen des Stahls in einer kohlenstoffreichen Umgebung, Lassen Sie den Kohlenstoff in die Oberflächenschicht diffundieren, Dadurch erhöhte die Oberflächenhärte.
• Nitriding: Ein ähnlicher Prozess, bei dem Stickstoff auf die Oberfläche des Stahls eingeführt wird, um harte Nitride zu bilden, Verbesserung des Verschleiß- und Korrosionswiderstands, ohne dass das Löschen erforderlich ist.
• Objektiv: Um eine hohe Oberflächenhärte für Werkzeuge zu erzielen, die schwere Verschleiß erleben und gleichzeitig ein hartes und duktiles Interieur beibehalten.
• Auswirkung auf Eigenschaften: Diese Prozesse verlängern die Lebensdauer von Werkzeugen in Anwendungen, bei denen die Oberfläche intensiver Reibung oder Korrosion ausgesetzt ist, bei denen ein schwieriger Kern erforderlich ist, um Schock zu absorbieren.

5. Legierungselemente im Werkzeugstahl

Die Leistung von Werkzeugstahl wird erheblich von den während seiner Produktion hinzugefügten Legierungselementen beeinflusst.

Diese Elemente werden speziell ausgewählt, um die Eigenschaften des Stahls wie Härte zu verbessern, Resistenz tragen, Zähigkeit, und Wärmewiderstand.

Kohlenstoff (C)

Kohlenstoff ist das primäre Element im Werkzeugstahl, und es spielt eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung der Härte und Stärke des Stahls. Der Kohlenstoffgehalt in Werkzeugstahl reicht typischerweise von 0.5% Zu 2.0%.

Auswirkung auf Eigenschaften:

• Härte: Ein höherer Kohlenstoffgehalt führt zu erhöhter Härte, Da bildet es Carbide mit anderen Legierungselementen.
• Resistenz tragen: Kohlenstoff verstärkt den Verschleißfestigkeit durch Erhöhung der Härte und die Bildung von harten Carbiden im Stahl.
• Zähigkeit: Jedoch, Zu viel Kohlenstoff kann den Stahl spröde machen, seine Zähigkeit reduzieren. Für eine optimale Leistung ist eine ausgewogene Menge erforderlich.

Chrom (Cr)

Chrom ist eines der wichtigsten Legierungselemente im Werkzeugstahl, Besonders in Hochgeschwindigkeitsstählen und Stäheln für kaltes Arbeitswerkzeug.

Es ist verantwortlich für die zunehmende Härte, Resistenz tragen, und Korrosionsbeständigkeit.

Auswirkung auf Eigenschaften:

• Härtbarkeit: Chrom erhöht die Aushärte von Werkzeugstahl, Das bedeutet.
• Resistenz tragen: Es bildet starke Carbidstrukturen, die zum Verschleißfestigkeit des Stahls beitragen.
• Korrosionsbeständigkeit: Chrom verbessert auch die Korrosionsresistenz, Besonders in Werkzeugstählen mögen D2 Und M2, Sie für die Verwendung in Umgebungen geeignet zu machen, in denen die Oxidation ein Problem darstellt.
• Zähigkeit: Während Chrom die Stärke verstärkt, Übermäßige Mengen können die Zähigkeit verringern, Besonders bei hohen Temperaturen.

Molybdän (MO)

Molybdän wird üblich.

Es verbessert auch die Fähigkeit des Stahls, die Härte bei erhöhten Temperaturen aufrechtzuerhalten.

Auswirkung auf Eigenschaften:

• Hochtemperaturstärke: Molybdän erhöht den Widerstand des Stahls gegen die Erweichen bei hohen Temperaturen, das ist entscheidend für das Schneiden und Formwerkzeuge, die Wärme ausgesetzt sind.
• Härtbarkeit: Es verbessert die Aushärte von Werkzeugstahl, Gewährleistung einer gleichmäßigen Härte über den Stahl.
• Karbidbildung: Molybdän hilft bei der Bildung von Carbidstrukturen, Verbesserung der Verschleißfestigkeit.
• Zähigkeit: Im Gegensatz zu einigen anderen Legierungselementen, Molybdän kann die Zähigkeit bei höheren Temperaturen erhöhen, Machen, Hochstress-Bedingungen.

Wolfram (W)

Wolfram ist eines der wichtigsten Legierungselemente in Hochgeschwindigkeitsstählen. Es trägt zur Fähigkeit des Stahls bei, seine Härte auch bei extrem hohen Temperaturen zu behalten.

Auswirkung auf Eigenschaften:

• Wärmewiderstand: Wolfram erhöht den Wärmebeständigkeit von Werkzeugstählen, Erlauben, dass sie bei erhöhten Temperaturen gut abschneiden, ohne Härte zu verlieren.
• Härte: Es bildet harte Wolfram -Carbide, die Verschleißfestigkeit erhöhen und die Schneide von Werkzeugen aufrechterhalten.
• Zähigkeit: Während Wolfram verbessert Wärmefestigkeit, Übermäßige Mengen können die Zähigkeit verringern und den Stahl spröde machen.
• Karbidbildung: Wolfram bildet Carbide mit Kohlenstoff, Verbesserung der Verschleißfestigkeit, insbesondere in Anwendungen mit Hochgeschwindigkeitsbearbeitung oder Schneiden.

Vanadium (V)

Vanadium ist ein weiteres wichtiges Legierungselement in Werkzeugstahl, Besonders in Hochgeschwindigkeitsstählen. Es verbessert den Verschleißfestigkeit und verbessert die Mikrostruktur, indem die Korngröße verfeinert wird.

Auswirkung auf Eigenschaften:

• Karbidbildung: Vanadium fördert die Bildung feiner Carbide, die Verschleißfestigkeit und Kantenretention in Schneidwerkzeugen verbessern.
• Getreideverfeinerung: Vanadium verfeinert die Kornstruktur von Werkzeugstahl, Dies verbessert die Zähigkeit und verringert das Risiko eines Bruchs.
• Kraft und Zähigkeit: Es erhöht die Gesamtfestigkeit des Stahls und hält gleichzeitig ein gutes Gleichgewicht der Zähigkeit bei.
• Härtbarkeit: Vanadium verbessert die Verhinderbarkeit, Ermöglichen einer tieferen Durchdringung der Härte während der Wärmebehandlung.

Nickel (In)

Nickel wird zu Werkzeugstahl hinzugefügt, um seine Zähigkeit zu verbessern, besonders bei niedrigen Temperaturen.

Es verbessert auch den Widerstand des Stahls gegen Aufprall und Schock, Machen, Umgebungen mit hoher Auswirkung.

Auswirkung auf Eigenschaften:

• Zähigkeit: Nickel verbessert die Zähigkeit, Besonders bei niedrigen Temperaturen, Dies macht es für Werkzeuge geeignet, die plötzlichen Schocks oder Auswirkungen ausgesetzt sind.
• Korrosionsbeständigkeit: Nickel fügt auch Korrosionsresistenz hinzu, insbesondere in Stählen, die für die Herstellung von Geräten verwendet werden, die Feuchtigkeit und anderen korrosiven Umgebungen standhalten müssen.
• Härtbarkeit: Nickel kann die Aushärten von Stahl verbessern, Obwohl es kein so starker Einfluss auf die Härten wie Chrom oder Molybdän hat.

Kobalt (CO)

Kobalt wird üblicherweise in Hochgeschwindigkeitsstählen verwendet, um den Verschleißfestigkeit zu verbessern, Härte, und Wärmewiderstand.

Es ist besonders nützlich bei Werkzeugen, die einem Hochgeschwindigkeitsschnitt oder schweren Verschleißbedingungen ausgesetzt sind.

Silizium (Und)

Silizium wird hauptsächlich verwendet, um die Härte und Festigkeit des Stahls zu verbessern. Es wird häufig in Kombination mit anderen Legierungselementen verwendet, um die Gesamtleistung des Stahls zu verbessern.

Bor (B)

Boron wird manchmal in geringen Mengen zu Werkzeugstahl hinzugefügt, um die Härterbarkeit zu erhöhen. Es ist besonders nützlich in Stahlquoten, die tiefhärtungsbedürftig sind, aber wo die Kosten ein Problem sind.

Andere Elemente

Werkzeugstähle können auch Spurenmengen anderer Elemente wie enthalten Titan (Von), Mangan (Mn),

Und Aluminium (Al) die Mikrostruktur verfeinern, Korrosionsresistenz verbessern, oder andere spezialisierte Eigenschaften verbessern.

Diese Elemente werden in Kombination mit den Hauptlegierelementen verwendet, um die spezifischen Merkmale zu erreichen, die für verschiedene Werkzeuganwendungen erforderlich sind.

6. Anwendungen von Werkzeugstahl

Werkzeugstahl ist so konstruiert, dass er die anspruchsvollen Anforderungen verschiedener industrieller Anwendungen entspricht,

insbesondere bei der Herstellung von Werkzeugen und Ausrüstungen, die starker Stress unterzogen werden, hohe Temperaturen, und intensive Verschleiß.

Schneidwerkzeuge

Eine der häufigsten Anwendungen von Werkzeugstahl ist die Herstellung von Schneidwerkzeugen.

Werkzeugstähle werden aufgrund ihrer hervorragenden Härte häufig zur Herstellung von Schneidwerkzeugen verwendet, Resistenz tragen, und Fähigkeit, hohen Temperaturen standzuhalten.

Anwendungen:

• Übungen: Bohrwerkzeuge, wie Twist -Drills, Reibahlen, und räumen, Erfordern Sie Werkzeugstahl, um scharfe Kanten zu erhalten und dem Verschleiß zu stand.
• Endmühlen und Schneider: Wird zur Bearbeitung einer Vielzahl von Materialien verwendet, Endmühlen und Schneidwerkzeuge aus Hochgeschwindigkeitsstählen hergestellt
  wie M2 oder M42 kann mit hohen Geschwindigkeiten und Temperaturen arbeiten, ohne ihre Schnitteffizienz zu verlieren.
• Sägen und Klingen: Kreissägenklingen, Bandsägen Blades und andere industrielle Schneidwerkzeuge werden aus Werkzeugstahl für ihre Härte und Verschleißfestigkeit hergestellt,
  die für das Durchschneiden von Metall von entscheidender Bedeutung sind, Holz, und zusammengesetzte Materialien.
• Wasserhähne und stirbt: Diese werden für Threading -Operationen verwendet, und Werkzeugstähle mit ausgezeichneter Zähigkeit, wie H13 Und S7, sind bevorzugt, um Haltbarkeit und Präzision unter Stress aufrechtzuerhalten.

Werkzeuge bilden (Formen und Sterben)

Werkzeugstähle werden in der Herstellung von Stanz- und Formen für die Formung ausgiebig eingesetzt, Bildung, oder Metallteile stempeln.

Diese Werkzeuge müssen hohen Drücken standhalten, Temperaturen, und abrasive Verschleiß über lange Produktionsläufe.

Anwendungen:

• Injektionsformen: Werkzeugstähle, wie zum Beispiel P20 Und H13, werden zum Injektionsformplastik verwendet, Gummi, und Metallteile.
  Sie müssen die dimensionale Genauigkeit aufrechterhalten und den Verschleiß während wiederholter Zyklen widersetzen.
• Druckguss Stirbt: Hochleistungswerkzeugstähle mögen H13 Und A2 werden im Würfelguss verwendet, Wo geschmolzene Metalle in Formen gezwungen werden.
  Diese Sterbchen müssen dem Wärmerad- und Hochstresszustand standhalten, ohne zu knacken oder Form zu verlieren.
• Stempeln stirbt: Im Blechstempeln, Werkzeugstähle wie z. D2 Und A2 Stellen Sie den notwendigen Verschleiß Widerstand und Zähigkeit zur Bildung von Teilen wie Automobilkomponenten an, elektronische Gehäuse, und mehr.
• Schmieden stirbt: Werkzeugstähle mögen H13 werden auch für verwendet Schmieden stirbt in der Herstellung von heißgeformten Teilen wie Automobil- und Luft- und Raumfahrtkomponenten.

Kalte Arbeitswerkzeuge

In Anwendungen, bei denen das verarbeitete Material mit Raumtemperatur oder nur geringfügig erhitzt ist, werden kalte Arbeitswerkzeuge verwendet.

Diese Werkzeuge erfordern außergewöhnliche Härte und Verschleißfestigkeit, um die Spannungen des Schneidens zu bewältigen, Scherung, und kalte Metalle formen.

Anwendungen:

• Scherblätter: Verwendet beim Schneiden und Scheren von Metallblättern und Stangen, Stähle für kalte Arbeitswerkzeug wie Stähle wie D2 Und O1 werden für ihre Fähigkeit ausgewählt, den Reitverschleiß zu widerstehen.
• Schläge und Sterben: Kalte Arbeit Schläge, verwendet in Prozessen wie Stanzen, Blanking, und perforieren, Verlassen Sie sich auf Werkzeugstähle wie A2 oder D2 Scharfe Kanten aufrechtzuerhalten und eine lange Werkzeuglebensdauer sicherstellen.
• Kaltstempelwerkzeuge: Werkzeuge zur Herstellung von kaltgeformten Teilen, wie Unterlegscheiben und Schrauben, werden oft aus Stählen aus kaltem Arbeitswerkzeug hergestellt, um dem Verschleiß zu widerstehen und ihre Form unter Druck zu halten.
• Werkzeuge Schneiden und Biege: Verschiedene Schneid- und Biegerwerkzeuge für kaltbildende Operationen verwenden Werkzeugstähle für ihre Haltbarkeit und Stärke unter Kälte, Hochstress-Bedingungen.

Heiße Arbeitswerkzeuge

In Anwendungen, bei denen Metall während der Herstellungsprozesse auf hohe Temperaturen erhitzt wird, werden heiße Arbeitstools verwendet.

Diese Werkzeuge dürfen nicht nur hart und abgenutzt sein, sondern auch ihre Stärke und Zähigkeit bei erhöhten Temperaturen beibehalten.

Anwendungen:

• Heißes Schmieden stirbt: Wird in Prozessen wie Schmieden von Stahlteilen verwendet,
  Stähle für heißes Arbeitstool mögen H13 Und H21 sind entscheidend, um ihre Form aufrechtzuerhalten und thermische Risse während der Schmiede heißer Metalle zu widersetzen.
• Extrusion stirbt: In der Extrusion von Aluminium, Stahl, und andere Metalle, Werkzeugstähle, die hohen Temperaturen ohne Verzweiflung oder Knacken standhalten können, sind erforderlich.
  H13 wird üblicherweise für diesen Zweck verwendet.
• Rollmühle rollt: Heiße Arbeitsstähle werden verwendet, um Rollen für Stahlmühlen und Aluminium -Rollmühlen herzustellen.
  Diese Rollen müssen hohen Drücken und Temperaturen aushalten und gleichzeitig genaue Abmessungen für das fertige Produkt liefern.
• Heißes Stempeln stirbt: Wird zur Herstellung von Teilen in der Automobil- und Luft- und Raumfahrtindustrie verwendet,
  Heißes Stempelstürmer erfordern Werkzeugstähle mit hoher Zähigkeit und Verschleißfestigkeit bei erhöhten Temperaturen.

Luft- und Raumfahrt- und Automobilanwendungen

Werkzeugstahl spielt eine entscheidende Rolle in der Luft- und Raumfahrt Und Automobil Branchen, wo Präzision, Zuverlässigkeit, und hohe Leistung sind unerlässlich.

Anwendungen:

• Motorkomponenten: Werkzeugstähle werden zur Herstellung von Motorkomponenten wie Turbinenklingen verwendet, Ventilsitze, und Zahnräder,
  wo hohe Festigkeit und Widerstand gegen hohe Temperaturen erforderlich sind.
• Schneiden und Bearbeitungsteile: In der Automobil- und Luft- und Raumfahrtindustrie, Hochgeschwindigkeitsstähle mögen M2 oder M42 werden verwendet, um Schneidwerkzeuge herzustellen, die harte Metalle mit Präzision verarbeiten können.
• Formen für Automobilteile: Injektionsformen zur Herstellung von Kunststoff- und Verbundautomobilteilen,
  wie Dashboards und Stoßstangen, werden häufig aus Werkzeugstählen hergestellt, um eine hohe dimensionale Genauigkeit und langfristige Verwendung zu gewährleisten.

Medizinische Werkzeuge und Geräte

Werkzeugstähle werden in der medizinischen Industrie zunehmend eingesetzt, insbesondere für Instrumente, die eine hohe Präzision erfordern, Stärke, und Widerstand tragen.

Anwendungen:

• Chirurgische Instrumente: Werkzeugstähle mögen O1 oder D2 werden bei der Herstellung von chirurgischen Klingen verwendet, Skalpelle, und Pinzette.
  Diese Werkzeuge müssen scharfe Kanten aufrechterhalten und Korrosion und Verschleiß während des Gebrauchs widerstehen.
• Zahninstrumente: Zahnärztliche Übungen, Scaler, und andere Werkzeuge werden aus Werkzeugstahl für ihre Präzision und Haltbarkeit hergestellt.
• Implantate und Prothesen: Werkzeugstähle werden auch bei der Herstellung von Implantaten und Prothesenprodukten aufgrund ihres hervorragenden Verhältnisses und der Biokompatibilität verwendet.

Andere spezialisierte Anwendungen

Werkzeugstahl findet auch Anwendungen in einer Reihe von spezialisierten Branchen, wie Bergbau, Energie,

und Verteidigung, Wo es verwendet wird, um Geräte und Werkzeuge zu erstellen, die extremen Bedingungen standhalten.

Anwendungen:

• Bergbauwerkzeuge: Werkzeugstähle werden zur Herstellung von Bergbaugeräten wie Felsbohrungen verwendet, Brecher, und Bagger. Diese Werkzeuge müssen erhebliche Verschleiß- und Aufprallkräfte ertragen.
• Energieindustriewerkzeuge: Im Energiesektor, Besonders bei der Öl- und Gasgewinnung, Werkzeugstähle werden für Werkzeuge zum Bodenloch verwendet,
  Bohrbits, und andere Geräte, die hohen Druck- und Temperaturbedingungen ausgesetzt sind.
• Militärausrüstung: Werkzeugstähle werden verwendet, um Hochleistungsgeräte zu erstellen, wie Schusswaffenteile, Panzermunition, und militärische Maschinen.

7. Abschluss

Werkzeugstahl bleibt aufgrund seiner außergewöhnlichen Kombination aus Härte ein Eckpfeiler in der modernen Fertigung, Zähigkeit, und Wärmewiderstand.

Egal, ob Sie mit Schneidwerkzeugen arbeiten, Formen, oder stirbt, Die Auswahl der geeigneten Stahlqualität ist von entscheidender Bedeutung, um die Leistung zu optimieren und die Langlebigkeit Ihrer Werkzeuge zu gewährleisten.

Durch das Verständnis der verschiedenen Arten von Werkzeugstählen und ihrer einzigartigen Eigenschaften, Sie können eine fundierte Entscheidung treffen, die die Effizienz und Haltbarkeit Ihres Werkzeugbetriebs maximiert.

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