7 Populaire staalsoorten om te smeden: Een uitgebreide gids

1. Smeden van koolstof constructiestaal

Het koolstofgehalte in koolstofhoudend constructiestaal is laag, met een breed smeedtemperatuurbereik; bij verhitting tot hoge temperaturen heeft het een lage vervormingsweerstand, een goede plasticiteit en is het gemakkelijk te smeden. Of je nu smeedt uit stalen blokken of knuppels, er zijn geen problemen om de vereiste vorm van de smeedstukken te garanderen. Nalatigheid en onzorgvuldigheid bij de productie zijn de belangrijkste redenen voor de afvalproducten van dit type smeedstaal.

2. Smeden van gelegeerd constructiestaal

Gelegeerd constructiestaal, vanwege het lage koolstofgehalte en niet hoog gehalte aan legeringselementen, heeft een goede plasticiteit, thermische geleidbaarheid, lage weerstand tegen vervorming, en een breed smeedtemperatuur bereik, zonder speciale vereisten voor verwarmen en smeden.

Speciale vereisten. De weerstand tegen vervorming bij hoge temperatuur van veel laaggelegeerde staalsoorten is dezelfde als die van koolstof constructiestaal. Maar in het eerste smeedproces, omdat de oorspronkelijke structuur nog niet vernietigd is, moet de smeedkracht kleiner zijn. Zodra het staal een hogere plasticiteit heeft, kan een grotere smeedkracht gebruikt worden voor het smeden.

Het fenomeen van oxideaanslag op het oppervlak van nikkel-chroom constructiestaal is zeer ernstig, vooral bij constructiestaal met een laag koolstofgehalte, en soms kan er een dunne en taaie oxidelaag ontstaan die tijdens het smeedproces zorgvuldig moet worden verwijderd.

 3. Smeden van koolstofgereedschapsstaal

Gangbare koolstofgereedschapsstalen zijn T7, T8, T10, T12, enz. met een koolstofgehalte van 0,7% tot 1,2% (massafractie), geschikt voor het vervaardigen van stempels, beitels, broches, stempels en schaarmessen. Deze staalsoorten hebben een hogere hardheid en sterkte, maar een slechtere plasticiteit en algemene smeedbaarheid. Daarom is voorsmelten noodzakelijk, vooral voor staal met een hoger koolstofgehalte. De plasticiteit van dit staal verslechtert aanzienlijk met de daling van de temperatuur.

De initiële smeedtemperatuur ligt over het algemeen tussen 1100 en 1150°C en het temperatuurbereik van koolstofgereedschapsstaal is kleiner dan dat van koolstofconstructiestaal. Hoe hoger het koolstofgehalte, hoe lager de verhittingstemperatuur moet zijn, anders kan het gemakkelijk oververhitting of verbranding veroorzaken. Daarom is het soms nodig om het aantal verhittingen te verhogen bij het knuppelen van dit staal. De aanvankelijke smeedtemperatuur van T12-staal mag niet hoger zijn dan 1100°C, anders worden de korrels grover en kunnen ze gemakkelijk barsten tijdens het smeden.

Bij het smeden van koolstofgereedschapsstaal moet het hameren van licht naar zwaar gaan, met een geschikte smeedverhouding (over het algemeen Y=2~4): het flippen moet gelijkmatig zijn, scherpe randen moeten op elk moment worden afgevlakt om hoekscheuren te voorkomen: als de temperatuur te laag is, moet het smeden worden gestopt, opnieuw worden verwarmd en vervolgens opnieuw worden gesmeed. Na het smeden aan de lucht afkoelen tot ongeveer 700°C, dan begraven in zandas om af te koelen om te voorkomen dat het smeedstuk neerslaat in grove netwerkcarbiden.

Als bij het smeden van koolstofgereedschapsstaal de hamer lange tijd stilstaat, waardoor het staal voor langere tijd bij hoge temperaturen wordt verhit, neemt de diepte van de ontkolingslaag toe. Als het staal langzaam afkoelt na verhitting op hoge temperatuur, kunnen de carbiden grafitiseren en zwakke punten worden in het staal, wat leidt tot schroot.

4. Smeden van gelegeerd gereedschapsstaal

Het smeden van laaggelegeerd gereedschapsstaal is hetzelfde als dat van koolstof gereedschapsstaal. Om de vorming van netwerkcarbiden te voorkomen, is het beter om de uiteindelijke smeedtemperatuur te verlagen (dicht bij de lagere kritieke temperatuur) en ervoor te zorgen dat het smeedstuk snel wordt afgekoeld tot onder de kritieke temperatuur om te voorkomen dat carbide opnieuw samenklontert en groeit.

Snel afkoelen tot onder de kritieke temperatuur voor isolatie om te voorkomen dat carbide opnieuw samenklontert en groeit.

Alloy gereedschapsstaal met een hoog koolstofgehalte en legering samenstelling, de billet en staal smeden zijn hetzelfde als high-speed staal smeden.

5. Smeden van verenstaal

Verenstaal wordt gebruikt voor het smeden van verschillende veren. Verenstaal wordt onderverdeeld in koolstofverenstaal (koolstofmassafractie van 0,6% tot 0,9%) en gelegeerd verenstaal (koolstofmassafractie van 0,5% tot 0,7%).

Verenstaal heeft een hoog koolstofgehalte en bevat legeringselementen zoals chroom, mangaan en silicium, met een lage plasticiteit, hoge vervormingsweerstand en een smeedtemperatuurbereik en smeedbaarheid die vergelijkbaar zijn met die van koolstofgereedschapsstaal. De algemene verwerkingsstappen voor veren omvatten het eindsmeden van gewalst materiaal en het wikkelen van veren.

Om defecten zoals korrelverkoling en ontkoling te voorkomen, moeten tijdens het verhitten de verhittingstemperatuur en de wachttijd strikt worden gecontroleerd, met een verhittingstemperatuur van maximaal 950°C. Het oppervlak van het gesmede werkstuk mag geen defecten zoals scheuren, vouwen en ontkoling vertonen, zodat de veer een hoge vermoeiingssterkte heeft.

6. Smeden van lagerstaal

Gangbare lagerstaalsoorten zijn GCr4, GCr15 en GCr15SiMn. De gemiddelde koolstofmassafractie van lagerstaal is ongeveer 1% en de chroommassafractie is 0,6% tot 1,5% en wordt vaak gebruikt voor de productie van lagerringen en kogels.

Door het hoge koolstofgehalte van lagerstaal bestaan er chroomcarbiden in netwerkvorm in gegoten toestand, met ernstige segregatie, waardoor de plasticiteit laag is, de sterkte hoog en de vervormingsweerstand groot, waardoor het gemakkelijk barst tijdens het smeden. Lager staal heeft een slechte thermische geleidbaarheid, met de hoogste smeedtemperatuur ongeveer 1100 ° C. Tijdens het verhitten moet het bij lage temperatuur worden geladen en langzaam tot 800°C worden verhit voordat het snel kan worden verhit.

Bij het smeden van lagerstaal ligt de nadruk op het breken van carbiden, het homogeniseren van de structuur en het verfijnen van de korrels. Het proces vereist een grotere smeedverhouding (Y = 4 tot 6) en omvat 1 tot 2 keer stuiken. De laatste warmte moet kritische vervorming vermijden: bij 1100°C moet de vervorming groter zijn dan 20%; bij 900 tot 1000°C moet de vervorming groter zijn dan 15%; bij 800 tot 850°C tijdens de afwerking moet de vervorming kleiner zijn dan 10%. De uiteindelijke smeedtemperatuur moet worden geregeld bij 800 tot 850 °C.

Na het smeden snel (spuiten) afkoelen tot 600 tot 650 °C en dan afkoelen in zand om de vorming van witte vlekken of grove netwerkcarbidestructuren te voorkomen. Om sferoïdaal gecarboneerde lichamen te verkrijgen, is sferoïdiseren na het smeden vereist. Als er netwerkcarbiden verschijnen in het smeedstuk, moet normaliseren worden uitgevoerd vóór het sferoïdisch gloeien.

7. Smeden van hooggelegeerd staal

Door de aanwezigheid van meerdere legeringselementen (totale massafractie groter dan 10%) en een hoger koolstofgehalte (met uitzondering van roestvast staal) heeft hooggelegeerd staal een complexe structuur, een lagere warmtegeleiding dan algemeen gelegeerd staal en koolstofstaal, een slechte plasticiteit en is het gevoelig voor scheuren. Sommige hooggelegeerde staalsoorten hebben ook de neiging om korrelgroei te vertonen tijdens het verhitten, wat oververhitting en verbranding veroorzaakt. Bij het smeden van hooggelegeerd staal moet je rekening houden met de volgende eigenschappen:

1) Oppervlaktegebreken moeten worden verwijderd voordat de ingot wordt verhit om verdere vergroting van de gebreken tijdens het verhitten en smeden te voorkomen. Oppervlaktedefecten kunnen over het algemeen worden verwijderd door te slijpen met een slijpschijf, en voor sommige staalsoorten zijn ook methoden als draaien en schaven nodig.

2) Het verwarmen moet strikt volgens de verwarmingsspecificaties gebeuren. Omdat hooggelegeerd staal een bijzonder lage warmtegeleiding heeft bij lage temperaturen en een slechte plasticiteit, moet het langzaam worden verwarmd bij lage temperaturen en structurele overgangen; bij hoge temperaturen, als de warmtegeleiding is toegenomen en de plasticiteit is toegenomen, kan het snel worden verwarmd.

3) Controleer strikt het bereik van de smeedtemperatuur. De initiële smeedtemperatuur van hooggelegeerd staal is over het algemeen lager dan die van koolstof constructiestaal en de uiteindelijke smeedtemperatuur is hoger dan die van koolstof constructiestaal. Het selecteerbare bereik van de smeedtemperatuur voor algemeen koolstofstaal is 350 tot 400°C, terwijl het voor sommige hooggelegeerde staalsoorten slechts 100 tot 200°C is.

Daarom is het bereik van de smeedtemperatuur van hooggelegeerd staal relatief klein en moeten de handelingen tijdens het smeden snel zijn. Smeed nooit onder de uiteindelijke smeedtemperatuur om scheuren te voorkomen. Om de uiteindelijke smeedtemperatuur nauwkeurig te controleren, kun je altijd een hogetemperatuurmeter gebruiken om te meten.

4) De gegoten structuur van hooggelegeerd staal heeft ernstige zuilvormige kristallen en een slechte plasticiteit bij hoge temperaturen. Daarom moet bij het smeden van stalen blokken licht en snel worden gehamerd, gevolgd door zware slagen om grove carbiden en kolomvormige kristallen te breken en de plasticiteit te verbeteren; licht smeden moet opnieuw worden gedaan in de buurt van de uiteindelijke smeedtemperatuur.

5) Bij het rekbaar maken van hooggelegeerd staal moet het gelijkmatig worden toegevoerd, beginnend bij de bovenkant van de staaf, waarbij elke smeedslag 3/5 tot 4/5 van de breedte van het aambeeld vooruit moet gaan. Als de hoeveelheid voeding varieert, zal dit ongelijkmatige vervorming veroorzaken en gemakkelijk scheuren doen ontstaan.

6) De verdeling van netwerkcarbiden in hooggelegeerd staal is zeer ongelijkmatig en de korrels zijn grof, dus er moet gebruik worden gemaakt van smeedapparatuur met een groot tonnage en een grotere smeedverhouding en de smeedmethoden van afwisselend stuiken en strekken moeten worden toegepast om de carbiden te verfijnen en gelijkmatig te verdelen.

7) Als er tijdens het smeedproces scheurtjes ontstaan, moeten die onmiddellijk worden verwijderd om verdere uitbreiding van de scheurtjes te voorkomen. Als de scheuren ernstig zijn, moet het smeden onmiddellijk worden gestopt.

8) Bij het strekken van hooggelegeerde stalen knuppels op een vlak aambeeld scheurt de kern vaak. Daarom kan de knuppel worden uitgerekt in een V-vormig onderaambeeld en boven- en ondermatrijzen (druppelsmeden) om de kern te veranderen van onder spanning naar onder druk.

9) Bij het ponsen van hooggelegeerde stalen knuppels moet de pons eerst voorverwarmd worden tot ongeveer 300°C om te voorkomen dat de wanden van de gaten barsten.

10) Hooggelegeerd staal moet langzaam worden afgekoeld na het smeden.