Stal szybkotnąca

Stal szybkotnąca HSS (ang. high speed steel) – stal stopowa narzędziowa używana do wytwarzania narzędzi do wysokowydajnej obróbki skrawaniem (prędkości skrawania dochodzą do 50 m/min) takich jak: noże tokarskie, frezy, wiertła. Wymaga się od nich wysokiej twardości, odporności na ścieranie oraz stałości kształtu, aż do temperatury 600 °C. Własności te uzyskuje się dzięki efektowi twardości wtórnej, który wynika z wydzielania węglików wtórnych. Skład chemiczny stali szybkotnących: * węgiel 0,75–1,4%, * wolfram do 18% * molibden do 10% * wanad do 4% * chrom do 4% (odpowiada za własności antykorozyjne stali) * kobalt do 10% Powyższe pierwiastki stopowe dodaje się przede wszystkim w celu wytworzenia odpowiedniej ilości stabilnych węglików. Polska Norma PN-EN ISO 4957:2002 stale szybkotnące oznacza się w sposób następujący: HS[%W]-[%Mo]-[%V]-[%Co] np HS6-5-2-5 - Stal szybkotnąca o zawierająca 6% wolframu, 5% molibdenu, 2% wanadu oraz 5% kobaltu. Obróbka cieplna stali szybkotnących: 1. * Wyżarzanie. 2. 1. * w temperaturze 600–650 °C w celu usunięcia potencjalnych naprężeń wewnętrznych w stali. 3. 2. * Końcowa obróbka skrawaniem w celu nadania kształtu. 4. * Hartowanie. 5. 1. * Nagrzewanie z dwoma (opcjonalnie z trzema, dla elementów o dużych gabarytach) przystankami temperaturowymi 550 °C, 950 °C (1050 °C) po 15 minut na każdym przystanku. 6. 2. * Wygrzewanie w temperaturze o 50-70 °C niższej od temperatury solidus (zwykle nie więcej niż 1250 °C) przez 80-150 sekund. Tak wysoka temperatura jest wymagana w celu rozpuszczenia jak największej ilości węglików w austenicie, aby został on nasycony pierwiastkami stopowymi i węglem dla zwiększenia hartowności, a jednocześnie pozostawienie pewnej ilości węglików nie rozpuszczonych, które zahamują rozrost ziarn austenitu. 7. 3. * Studzenie do temperatury 80 °C.Po hartowaniu stop składa się z: 8. * martenzytu nieodpuszczonego 9. * nierozpuszczonych węglików pierwotnych 10. * austenitu szczątkowego (około 25%). 11. * I odpuszczanie. 12. 1. * Nagrzewanie z temperatury 80 °C do 550–600 °C. 13. 2. * Wygrzewanie w temperaturze 550–600 °C przez 2 h. 14. 3. * Studzenie na powietrzu do temperatury pokojowej.W czasie odpuszczania dochodzi do: 15. * wydzielenia drobnodyspersyjnych węglików wtórnych z martenzytu nieodpuszczonego, proces ten zaczyna się w temperaturze około 200 °C 16. * odpuszczenia martenzytu 17. * zahartowania części austenitu szczątkowego.Po I odpuszczaniu stop składa się z: 18. * martenzytu odpuszczonego 19. * martenzytu nieodpuszczonego (25%) (jest to austenit szczątkowy który zahartował się podczas odpuszczania) 20. * węglików pierwotnych 21. * węglików wtórnych 22. * austenitu szczątkowego (około 3%). 23. * II Odpuszczanie. 24. 1. * Nagrzewanie z temperatury pokojowej do 520–570 °C (stal przegrzewana jest o około 20-30 °C poza maksymalne umocnienie wynikające z efektu twardości wtórnej, aby uzyskać nieco większą maksymalną temperaturę pracy narzędzia kosztem minimalnej utraty twardości). 25. 2. * Wygrzewanie w temperaturze 520–570 °C przez 2 h (temperatura ostatniego odpuszczania jest maksymalną temperaturą pracy narzędzia). 3. * Studzenie na powietrzu do temperatury pokojowej.Po II odpuszczaniu stop składa się z: * martenzytu odpuszczonego * węglików pierwotnych * węglików wtórnych 26. * minimalnej ilości austenitu szczątkowego oraz martenzytu nieodpuszczonego.