UDDEHOLM
VANCRON® 40 SUPERCLEAN
© UDDEHOLMS AB
Ingen del av denna publikation får reproduceras eller överföras i kommersiellt syfte utan
tillstånd från upphovsrättsinnehavaren.
Uppgifterna i denna trycksak bygger på vårt nuvarande kunnande och är avsedda
att ge allmän information om våra produkter och deras användningsområden.
De får således inte anses utgöra någon garanti för att de beskrivna produkterna
har vissa egenskaper eller är lämpliga för speciella ändamål.
Klassificerat enligt EU-direktiv 1999/45/EC.
För ytterligare information se våra ”Materialsäkerhetsdatablad”.
Utgåva 3, revierad 09.2015
Senast uppdaterade utgåva av denna broschyr är den engelska version
som alltid finns publicerad på vår webbplats, www.uddeholm.com
SS-EN ISO 9001
SS-EN ISO 14001
UDDEHOLM VANCRON 40 SUPERCLEAN
Kritiska egenskaper
hos verktygsstål
För många kallarbetsapplikationer används
ytbeläggning av verktygen för att förhindra
påkletningar och adhesiv nötning. Dessutom är
det viktigt för verktygets funktion att ha rätt
hårdhet samt tillräcklig seghet och duktilitet
för att förhindra urflisningar och sprickor.
Uddeholm Vancron 40 SuperClean är ett
nitrerat pulverstål som erbjuder en utmärkt
kombination av god beständighet mot påkletningar samt adhesiv nötning.
Användningsområden
Uddeholm Vancron 40 SuperClean är ett
kallarbetsstål med utmärkta egenskaper mot
påkletningar och adhesiv nötning. Det kan alltså
användas för krävande verktygsapplikationer
där normalt ytbelagda verktyg används. Arbetsmaterialen i dessa applikationer är ofta mjuka,
kletande material som austenitiska och ferritiska rostfria stål, lågkolhaltiga stål, koppar,
aluminium etc.
Uddeholm Vancron 40 SuperClean skall
användas i kallarbetsapplikationer där de dominerande skademekanismerna på verktygen är
adhesiv nötning eller påkletningar.
Verktygstillverkning
VANLIGA APPLIKATIONER
Följande egenskaper är viktiga vid verktygstillverkningen:
• skärbarhet
• värmebehandling
• slipbarhet
• dimensionsstabilitet vid värmebehandling
• ytbeläggning
•
•
•
•
•
Vid verktygstillverkning av höglegerade verktygsstål är maskinbearbetning och värmebehandling ofta mer krävande än för låglegerade
stål. Detta kan resultera i högre tillverkningskostnader.
Genom pulvertillverkningen kan Uddeholm
Vancron 40 SuperClean erbjuda en bättre skärbarhet än konventionellt tillverkade höglegerade kallarbetsstål. Dimensionsstabiliteten vid
värmebehandling av Uddeholm Vancron 40
SuperClean är bra och jämnare än för konventionella höglegerade stål.
Uddeholm Vancron 40 SuperClean är framtaget för att användas utan ytbeläggning och
innehåller en hög andel vanadinnitrider i grundmassan, vilka minskar friktionen mot arbetsmaterialet.
Allmänt
stansning och formning
kallextrusion
djupdragning
pulverpressning
som alternativ till hårdmetall eller ytbeläggning för att förhindra påkletning
Uddeholm Vancron 40 SuperClean är ett
Cr-Mo-W-V-N- legerat kallarbetsstål med
följande egenskaper:
• mycket hög adhesiv nötningsbeständighet
• mycket högt motstånd mot påkletning
• gott motstånd mot urflisning och sprickbildning
• hög tryckhållfasthet
• god härdbarhet
• god dimensionsstabilitet vid värmebehandling
• god anlöpningsbeständighet
• goda trådgnistningsegenskaper
Riktanalys %
C
1,1
N
1,8
Si
0,5
Mn
0,4
Cr
4,5
Leveranstillstånd
Mjukglödgat till ca. 300 HB
Färgmärkning
Guld/mörkblå
Mo
3,2
W
3,7
V
8,5
3
UDDEHOLM VANCRON 40 SUPERCLEAN
Egenskaper
Värmebehandling
Fysikaliska data
Mjukglödgning
Härdat och anlöpt till 61 HRC.
Skydda stålet och genomvärm till 900°C, låt
sedan stålet svalna i ugn med 10°C per timme
till 650°C och därefter fritt i luft.
Temperatur
20°C
200°C
400°C
Densitet
kg/m3
7 700
–
–
236 000
227 000
213 000
Elasticitetsmodul
MPa
Längdutvidgningskoefficient
per °C från 20°C
–
Värmeledningförmåga
W/m •°C
–
21 ±2
Specifik värme
J/kg °C
460
–
11,1 x 10–6 11,9 x 10–6
25 ±0,5
–
Tryckhållfasthet
Ungefärliga värden för trycksträckgräns och
hårdhet visas i nedanstående tabell.
Hårdhet
HRC
Tryckhållfasthet
Rc0,2 (MPa)
58
60
62
64
2200
2500
2700
3000
Oanvisad slagseghet för Uddeholm Vanadis 23
SuperClean, Uddeholm Vancron 40 SuperClean, Uddeholm Vanadis 10 SuperClean och
AISI D2 visas i nedanstående figur.
Slagseghet, J
60 HRC
VANCRON 40
SUPERCLEAN
Efter grovbearbetning skall verktyget genomvärmas till 600–700°C. Hålltid 2 timmar. Låt
svalna långsamt till 500°C och därefter fritt i
luft.
Härdning
Härdbarheten för Uddeholm Vancron 40
SuperClean motsvarar den för Uddeholm
Vanadis 23 SuperClean, d v s god härdbarhet
vid kylning i saltbad eller gaskylning i vakuumugn.
Förvärmning i två steg: 600–650°C samt
850–900°C.
Austenitiseringstemperatur: 950–1150°C,
normalt 1020°C.
Hålltid: 30 minuter (10 minuter vid 1100°C
och högre).
Under härdningen ska verktyget skyddas mot
avkolning och oxidation.
Motstånd mot urflisning
VANADIS 23
SUPERCLEAN
Avspänningsglödgning
VANADIS 10
SUPERCLEAN
AISI D2
Avnitrering bör undvikas. För att förhindra
förlust av kväve, vilket kan minska ythårdheten,
rekommenderas minst 10 mbar och upp till
3–400 mbar övertryck av kväve under härdning. Alternativt kan arbetsmånen ökas.
Uddeholm Vancron 40 SuperClean kan
värmebehandlas till olika hårdheter. För att nå
mellan 58–65 HRC varieras härdtemperaturen
mellan 950–1150°C. Normal härdtemperatur
är 1020°C med 30 minuters hålltid följt av
kylning och anlöpning vid 560°C, 3 x 1 timme,
vilket ger en hårdhet av 60–62 HRC.
För att undvika att hamna för lågt i hårdhet
är det bättre att härda från en något högre
härdtemperatur och om hårdheten blir för
hög, löpa ner den under anlöpningen till rätt
hårdhet.
Hårdhet, HRC
68
Anlöpning = 560°C / 3 x 1 timme
66
64
62
60
58
56
950
4
1000
1050
1100
Austenitiseringstemperatur °C
1150
UDDEHOLM VANCRON 40 SUPERCLEAN
CCT-DIAGRAM
Austenitiseringstemperatur 1050°C. Hålltid 30 minuter.
°C
1100
Austenitizing temperature 1050°C
Holding time 30 min.
1000
900
Ac1
f
= 880°C
800
Ac1
s
= 830°C
Karbider
Carbides
700
Perlit
Pearlite
Cooling
Hårdhet T800–500
Kurva
Curve Hardness
Nr.
(sec)
sek.
HV 10
No.
600
500
1
882
1
2
882
28
3
882
140
4
882
280
5
882
1390
6
762
3205
7
493
7320
400
Bainite
Bainit
300
Martensit
200
Ms
100
1
1
2
10
3
100
1
4
5
1 000
6
10 000
10
100 000
100
1 000
1
0.2
1.5
7
10
10
90
600
Seconds
Sekunder
Minuter
Minutes
Hours
100 Timmar
Luftkylning av
Air cooling of
stänger
mm
bars, ØØmm
TTT-DIAGRAM
Austenitiseringstemperatur 1050°C. Hålltid 30 minuter.
°C
1100
Austenitizing temperature 1050°C
Holding time 30 min.
1000
900
Ac1
f
= 880°C
Temp.
°C
Tid
Time
hours
tim.
Hårdhet
Hardn.
HV
HV10
10
Ac1
s
= 830°C
750
4,9
354
800
725
1,6
383
700
14,1
383
Carbides
Karbider
Pearlite
Perlit
700
600
650
14,5
433
500
600
63,3
613
400
400
8,1
946
350
6,5
657
300
7,7
620
250
2,0
933
200
20,1
858
300
Bainite
Bainit
200
100
Martensite
Martensit
1
10
100
1
1 000
10 000
10
100 000
100
1
1 000
10
Sekunder
Seconds
Minuter
Minutes
Timmar
100 Hours
5
UDDEHOLM VANCRON 40 SUPERCLEAN
Släckningsmedia
• Vakuumugn med tillräckligt gasövertryck
(2–5 bar)
• Etappbad eller fluidiserande bädd vid 550°C
• Gas/cirkulerande luft
Anm. 1: Kylningen ska pågå till dess verktyget
nått en temperatur av ca 50°C. Därefter ska
en omgående anlöpning ske.
Anm. 2: För maximal seghet rekommenderas
etappbad eller vakuumugn med tillräckligt
övertryck.
Anm. 3: Djupkylning rekommenderas alltid då
en härdtemperatur över 1100°C har använts.
För ytterligare information i avsnittet Djupkylning.
Anlöpning
För kallarbetsapplikationer skall anlöpning ske
vid 560°C. Anlöp tre gånger med en timmes
hålltid. Mellanliggande kylning till rumstemperatur. Andelen restaustenit blir < 3% efter denna
värmebehandling.
fyra anlöpningar vid 560°C för att minska
andelen restaustenit och säkra dimensionsstabiliteten.
Ytbehandling
Observera: Uddeholm Vancron 40 SuperClean
skall normalt inte ytbeläggas eftersom det har
hög kvävehalt och därigenom redan har en
form av intern ytbeläggning.
Många kallarbetsstål ytbelägges för att
minska friktion och nötning. Om ett extremt
gott påkletningsmotstånd behövs vid svåra
formningsopera-tioner, kan Uddeholm Vancron
40 SuperClean kombineras med en ytbeläggning. Rekommenderad beläggning är PVD med
Ti(C, N) eller TiAlN.
Nitrering
Saltbadsnitrering under kort tid som ger en
diffusionszon av 2–20 µm rekommenderas.
Detta ger lägre friktion och bättre nötningsbeständighet.
Dimensionsförändringar
Dimensionsförändringar har uppmätts efter
härdning och anlöpning.
Härdning: Austenitisering mellan 950–1100°C
hålltid 30 minuter och anlöpning 3 x 1 timme
vid 560°C.
Provstavsstorlek: 50 x 50 x 50 mm och
100 x 40 x 20 mm.
Dimensionsförändringar: Tillväxt i längd, bredd
och tjocklek med +0,04 % till +0,20 %.
Djupkylning
Verktyg med höga krav på dimensionsstabilitet
vid användning kan djupkylas enligt följande:
För de högsta kraven på dimensionsstabilitet
rekommenderas djupkylning i flytande kväve
efter släckning samt efter varje anlöpning vid
560°C.
Vid något lägre krav skall verktyget djupkylas
direkt efter släckning till minst -70, hålltid
1–3 timmar, därefter anlöpning 1 timme vid
560°C tre gånger.
Djupkylningen resulterar i en minskning av
halten restaustenit. För härdtemperaturer,
>1100°C, rekommenderas djupkylning följd av
6
Adhesiv nötning.
Påkletning.
UDDEHOLM VANCRON 40 SUPERCLEAN
PVD
Tribologiska egenskaper
PVD (Physical vapour deposition) sker vid
temperaturer mellan 200–500°C. Eftersom
Uddeholm Vancron 40 SuperClean högtemperaturanlöps vid 560°C sker ingen dimensionsförändring under PVD-beläggningen.
RESULTAT
Uddeholms
stål/
Ytbeläggning
Antal
detaljer
Hårdhet HRC
Skdemekanism
Adhesiv nötning
VANADIS 23 VANADIS 10 VANCRON 40
SUPERCLEAN SUPERCLEAN SUPERCLEAN
obelagt
83 000
obelagt
obelagt
1 900 000
>18 000 000
62
64
Fortfarande
i drift
Påkletning
JÄMFÖRANDE TEST AV BAND
Verktyg: stans
Verktygsdimension: Ø 10 x 40 mm
Arbetsmaterial: 18/8 austenitiskt rostfritt stål
SS 2331, tjocklek 1 mm.
Uddeholms
stål/
Ytbeläggning
Saltbadsnitrering
Antal detaljer
160 000
Avnötning, µm2
10000
Hårdhet, HRC
Skademekanism
VANADIS 23 SUPERCLEAN
PVD TiN
CVD TiC/
TiN
130 000
2 000 000
62
Påkletning
Skadad ytbeläggning
8000
6000
4000
2000
PM 4V
VANCRON 40
SUPERCLEAN
Kallformningsverktyg för tillverkning av en detalj i
rostfritt stål till pumphus. Foto med tillstånd av
Grundfos A/S, Danmark.
PM 4V
UDDEHOLM
VANCRON 40
SUPERCLEAN
7
UDDEHOLM VANCRON 40 SUPERCLEAN
Skärdatarekommendationer
Fräsning
PLAN- OCH HÖRNFRÄSNING
Nedanstående skärdata är att betrakta som
riktvärden, vilka måste anpassas till rådande
lokala förutsättningar. Mer information kan
hämtas i Uddeholms broschyr ”Skärdatarekommendationer”.
Svarvning
Svarvning med hårdmetall
Skärdataparameter
Grovsvarvning
Finsvarvning
Svarvning
med snabbstål
Finsvarvning
Skärhastighet (vc)
m/min.
110–160
160–200
20–25
Matning (f)
mm/varv
0,2–0,4
0,05–0,2
0,05–0,3
Fräsning med hårdmetall
Grovfräsning
Finfräsning
Skärdataparameter
Skärhastighet
(vc), m/min.
80–100
100–120
Matning (fz)
mm/tand
0,2–0,4
0,1–0,2
Skärdjup (ap)
mm
2–4
–2
K20*
Belagd
hårdmetall
K15*
Belagd
hårdmetall
eller cermet
Hårdmetallbeteckning
ISO
* Använd en Al2O3-belagd hårdmetall
PINNFRÄSNING
Typ av fräs
Skärdjup (ap)
mm
Hårdmetallbeteckning ISO
2–4
0,5–2
0,5–3
K20*
Belagd
hårdmetall
K15*
Belagd
hårdmetall
eller
cermet
–
Skärdataparameter
Solid
hårdmetall
Hårdmetallvändskär
Snabbstål
40–50
70–90
12–151)
Matning (fz)
mm/tand
0,01–0,22)
0,06–0,22)
0,01–0,32)
Hårdmetallbeteckning
ISO
–
K153)
–
Skärhastighet
(vc), m/min.
* Använd en Al2O3-belagd hårdmetall
1)
För belagda snabbstålspinnfräsar vc = 20–30 m/min.
Beroende på radiellt skärdjup och fräsdiameter
3)
Använd en Al2O3-belagd hårdmetall
Borrning
2)
SNABBSTÅLSBORR
Borrdiameter
mm
Skärhastighet, (vc)
m/min.
Matning, (f)
mm/varv
12–14*
12–14*
12–14*
12–14*
0,05–0,10
0,10–0,20
0,20–0,25
0,25–0,35
–5
5–10
10–15
15–20
* För belagda snabbstålsborrar vc = 22–24 m/min.
Slipning
Nedan ges en mycket allmän slipskiverekommendation. För mer detaljerade rekommendationer hänvisas till broschyren ”Slipning av
verktygsstål”.
Typ av
slipoperation
HÅRDMETALLBORR
Mjukglödgat
tillstånd
Härdat
tillstånd
Planslipning rak skiva
A 46 HV
Planslipning (segment)
Rundslipning
A 36 GV
A 60 KV
Innerslipning
A 60 JV
Profilslipning
A 100 IV
B151 R50 B31)
A 46 HV
A 46 GV
B151 R50 B31)
A 60 KV
B151 R75 B31)
A 60 IV
B126 R100 B61)
A 100 JV
Typ av borr
Skärdataparameter
Skärhastighet
(vc), m/min.
Matning, (f)
mm/varv
1)
Solid
hårdmetallborr Korthålsborr
140–160
80–100
50–60
0,05–0,152)
0,10–0,253)
0,15–0,254)
Borr med utbytbara eller lödda hårdmetallskär
2)
Matningshastighet för borrdiameter 20–40 mm
3)
Matningshastighet för borrdiameter 5–20 mm
4)
Matningshastighet för borrdiameter 10–20 mm
8
Lödd hårdmetallborr1)
1)
CBN-slipskivor är att rekommendera för dessa användningsområden
UDDEHOLM VANCRON 40 SUPERCLEAN
Gnisbearbetning
Verktyg tillverkade av Uddeholm Vancron 40
SuperClean kan gnistbearbetas förutsatt att
gnistskiktet noggrant avlägsnas. Finslipning och
polering samt en extra anlöpning av verktyget
vid ca 535°C rekommenderas.
På grund av den extremt höga kvävehalten i
stålet måste vissa allmänna rekommendationer
följas:
Effektinställning
Grovbearbetning med hög effekt kan resultera
i att kväve frigörs från stålet vilket leder till
porer i ytan.
elektroden eller genom hålen i arbetsstycket.
Ett dielektrikum med högre viskositet är också
att föredra på grund av bättre borttransport av
partiklar (kan även ge kortare gnistbearbetningstid och bättre ytfinish).
Elektroder
För grov gnistbearbetning rekommenderas
grafitelektroder, helst av hög kvalitet (liten
kornstorlek och/eller kopparimpregnering).
Omkastad polaritet kan minska eventuell vidhäftning på elektroden. Använd koppar- eller
volframelektroder för fingnistning. När grafitelektroder måste användas vid fingnistning
rekommenderas hög kvalitet.
Tumregel: Gnistbearbetning av Uddeholm
Vancron 40 SuperClean bör göras med medelgrov eller fin gnistning med reducerad effekt.
Spolning
Ytterligare information
Kvävelegerade PM-stål ställer högre krav på
spolningen. Förhållandet On/Off bör hållas:
Kort on-tid och längre off-tid.
Kontakta närmaste Uddeholmskontor för
ytterligare information om val, värmebehandling, användning, leveransformer och leveransutföranden av Uddeholms verktygsstål.
Tumregel: Off-tiden bör vara dubbelt så lång
som On-tiden. Om möjligt, spola genom
Jämförelse av Uddeholms kallarbetsstål
Materialegenskaper och motstånd mot skademekanismer
Uddeholms stål
Hårdhet/
Motstånd
mot plastisk
deformation
Skärbarhet
Slipbarhet
Dimensionsstabilitet
Motstånd mot
Adhesiv
Abrasiv
nötning/
nötning
Påkletning
Motstånd mot utmattning
Duktilitet/
Seghet/
motstånd mot motstånd mot
urflisning
totalhaveri
Konventionellt tillverkade kallarbetsstål
ARNE
CALMAX
CALDIE (ESR)
RIGOR
SLEIPNER
SVERKER 21
SVERKER 3
Pulvermetallurgiskt tillverkade verktygsstål
VANADIS 4 EXTRA*
VANADIS 6*
VANADIS 10*
VANCRON 40*
Pulvermetallurgiskt tillverkade snabbstål
VANADIS 23*
VANADIS 30*
VANADIS 60*
* Uddeholms PM SuperClean-stål
9
UDDEHOLM VANCRON 40 SUPERCLEAN
PILVERMETALLURGISK
PROCESS
VÄRMEBEHANDLING
VALSVERK
SMIDESPRESS
MASKINBEARBETNING
LAGER
Den pulvermetallurgiska processen
Vid den pulvermetallurgiska processen atomiseras en stålsmälta med kvävgas till små droppar som stelnar mycket
snabbt med väldigt kort tid för tillväxt av karbiderna. Dessa
snabbstelnande korn kompakteras sedan till ett homogent
göt vid hög temperatur och högt tryck.
Det kompakterade götet valsas eller smids därefter på
vanligt sätt till färdig stång med fullständigt homogen struktur
och med små jämnt fördelade karbider. Dessa små hårda
karbider skyddar verktyget mot slitage men är relativt harmlösa som sprickinitierande defekter. Istället kan stora slaggpartiklar ta över denna roll och den pulvermetallurgiska
processen har mot denna bakgrund utvecklats stegvis mot allt
renare material.
Uddeholm Toolings pulverstål är idag av 3:e generationen
och är marknadens renaste PM-stål.
VÄRMEBEHANDLING
Efter varmbearbetning i smidespress eller valsverk utförs
värmebehandling i form av mjukglödgning eller härdning och
anlöpning.
10
Mjukglödgning resulterar i låg materialhårdhet, god maskinbearbetbarhet, en lämplig mikrostruktur för härdning och
anlöpning av det färdiga verktyget.
Härdat och anlöpt material är fördelaktigt för kunden då
ingen ytterligare härdning och anlöpning av verktyget behöver
göras. Kunden vinner därmed både tid och pengar.
MASKINBEARBETNING
I vår maskinbearbetning sker ytbearbetning och sågning av
materialet för att avlägsna ytdeformationer och glödskal som
bildats efter värmebehandling, för att såga bort ändmaterial
och för att underlätta ytkontroll och ultraljudsprovning i vår
kvalitetskontroll. Maskinbearbetning sker också därför att det
spar material – och därmed pengar – åt kunden.
I vår Färdigställning kapas allt material i längder helt enligt
kundens önskemål. Från vårt lager går cirka 1 miljon leveranser/år till mer än 100 000 kunder över hela världen.
Network of excellence
UDDEHOLMs globala närvaro innebär att du alltid kan
vara säker på att få samma höga kvalitet var du än
befinner dig. Inom Pacificområdet i Asien representeras
vi av ASSAB som är Uddeholms exklusiva säljkanal.
Tillsammans befäster vi ställningen som världsledande
leverantör av verktygsstål.
www.assab.com
www.uddeholm.com
UDDEHOLM 140103.300 / STROKIRK KNAPPEN 1401
UDDEHOLM är världsledande leverantör och tillverkare av verktygsstål.
Det är en position vi har nått genom att ständigt bidra till bättre affärer för
våra kunder. Genom lång erfarenhet, grundlig forskning och kontinuerlig
utveckling av nya produkter är vi väl rustade att lösa alla de problem som
kan uppstå. Det är en tuff utmaning, men målsättningen är lika tydlig som
alltid – att vara bästa affärspartner och förstahandsleverantör.
Vi finns över hela världen. Det innebär att du alltid kan vara säker på att få
samma höga kvalitet var du än befinner dig. Inom Pacificområdet i Asien
representeras vi av ASSAB, som är Uddeholms exklusiva säljkanal.
Tillsammans befäster vi ställningen som världsledande leverantör av
verktygsstål. Vår globala närvaro gör det enkelt att vara kund hos oss, och
det finns alltid en Uddeholm- eller ASSAB-representant nära till hands för
rådgivning och support. Det handlar om förtroende, såväl i långvariga
samarbeten som vid utveckling av nya produkter. För oss är förtroende
något man lever upp till – varje dag.
Mer information finner du på www.uddeholm.com, www.assab.com eller
Uddeholms lokala hemsida.