7 popularnych stali do kucia: Kompleksowy przewodnik

1. Kucie stali konstrukcyjnej węglowej

Zawartość węgla w węglowej stali konstrukcyjnej jest niska, z szerokim zakresem temperatur kucia; po podgrzaniu do wysokich temperatur ma niską odporność na odkształcenia, dobrą plastyczność i jest łatwa do kucia. Niezależnie od tego, czy kucie odbywa się ze stalowych wlewków czy kęsów, nie ma żadnych problemów z zapewnieniem wymaganego kształtu odkuwek. Zaniedbania i nieostrożność w operacjach produkcyjnych są głównymi przyczynami powstawania odpadów tego typu odkuwek stalowych.

2. Kucie stali konstrukcyjnej stopowej

Stal konstrukcyjna stopowa, ze względu na niską zawartość węgla i niezbyt wysoką zawartość pierwiastków stopowych, charakteryzuje się dobrą plastycznością, przewodnością cieplną, niską odpornością na odkształcenia i szerokim zakresem zastosowań. temperatura kucia bez specjalnych wymagań dotyczących ogrzewania i kucia.

Wymagania specjalne. Odporność na odkształcenia w wysokiej temperaturze wielu stali niskostopowych jest taka sama jak stali konstrukcyjnych węglowych. Jednak w początkowej fazie kucia, ponieważ początkowa struktura nie została zniszczona, siła kucia powinna być mniejsza. Gdy stal ma wyższą plastyczność, do kucia można użyć większej siły kucia.

Zjawisko adhezji zgorzeliny tlenkowej na powierzchni niklowo-chromowej stali konstrukcyjnej jest bardzo poważne, szczególnie w przypadku stali o niskiej zawartości węgla, a czasami może pojawić się cienka i twarda warstwa tlenku, którą należy ostrożnie usunąć podczas procesu kucia.

 3. Kucie stali narzędziowej węglowej

Powszechnie stosowane stale narzędziowe węglowe obejmują stale T7, T8, T10, T12 itp. o zawartości węgla od 0,7% do 1,2% (ułamek masowy), odpowiednie do produkcji stempli, dłut, przeciągaczy, matryc i ostrzy ścinających. Te stale mają wyższą twardość i wytrzymałość, ale gorszą plastyczność i ogólną kowalność. Dlatego konieczne jest kucie wstępne, zwłaszcza w przypadku stali o wyższej zawartości węgla. Plastyczność tej stali znacznie pogarsza się wraz ze spadkiem temperatury.

Początkowa temperatura kucia wynosi zazwyczaj od 1100 do 1150°C, a zakres temperatur kucia stali narzędziowej węglowej jest mniejszy niż stali konstrukcyjnej węglowej. Im wyższa zawartość węgla, tym niższa powinna być temperatura nagrzewania; w przeciwnym razie łatwo jest spowodować przegrzanie lub spalenie. Dlatego czasami konieczne jest zwiększenie liczby nagrzewań podczas kęsowania tej stali. Początkowa temperatura kucia stali T12 nie powinna przekraczać 1100°C, w przeciwnym razie ziarna ulegną zgrubieniu i łatwo będzie o pęknięcia podczas kucia.

Podczas kucia stali narzędziowej węglowej młotkowanie powinno przechodzić od lekkiego do ciężkiego, z odpowiednim współczynnikiem kucia (ogólnie Y = 2 ~ 4): odwracanie powinno być równomierne, ostre krawędzie powinny być spłaszczone w dowolnym momencie, aby uniknąć pęknięć narożnych: gdy temperatura jest zbyt niska, kucie należy zatrzymać, podgrzać, a następnie ponownie wykuć. Po kuciu należy schłodzić powietrze do około 700°C, a następnie zakopać w popiele piaskowym w celu schłodzenia, aby zapobiec wytrącaniu się gruboziarnistych węglików sieciowych.

Podczas kucia stali narzędziowej węglowej, jeśli młot zostanie zatrzymany na długi czas, powodując nagrzewanie stali przez dłuższy czas w wysokich temperaturach, głębokość warstwy odwęglenia wzrośnie. Jeśli stal jest powoli chłodzona po nagrzaniu w wysokiej temperaturze, węgliki mogą ulec grafityzacji, stając się słabymi punktami w stali, co prowadzi do złomu.

4. Kucie stali narzędziowej stopowej

Kucie niskostopowej stali narzędziowej jest takie samo jak w przypadku węglowej stali narzędziowej. Aby zapobiec tworzeniu się węglików sieciowych, im niższa końcowa temperatura kucia, tym lepiej (blisko niższej temperatury krytycznej), przy jednoczesnym zapewnieniu, że kucie jest szybko schładzane poniżej temperatury krytycznej, aby zapobiec ponownej agregacji i wzrostowi węglików.

Szybko schłodzić do temperatury poniżej temperatury krytycznej dla izolacji, aby zapobiec ponownej agregacji i wzrostowi węglika.

Stal narzędziowa stopowa o wysokiej zawartości węgla i składzie stopu, jej kęs i kucie stali są takie same jak kucie stali szybkotnącej.

5. Kucie stali sprężynowej

Stal sprężynowa jest używana do kucia różnych sprężyn. Stale sprężynowe dzielą się na węglową stal sprężynową (udział masowy węgla od 0,6% do 0,9%) i stopową stal sprężynową (udział masowy węgla od 0,5% do 0,7%).

Stal sprężynowa ma wysoką zawartość węgla i zawiera pierwiastki stopowe, takie jak chrom, mangan i krzem, o słabej plastyczności, wysokiej odporności na odkształcenia oraz zakresie temperatur kucia i kowalności podobnej do węglowej stali narzędziowej. Ogólne etapy przetwarzania sprężyn obejmują kucie końcowe materiałów walcowanych i nawijanie sprężyn.

Podczas nagrzewania, aby zapobiec wadom takim jak zgrubienie ziarna i odwęglenie, temperatura nagrzewania i czas utrzymywania muszą być ściśle kontrolowane, przy temperaturze nagrzewania nieprzekraczającej 950°C. Powierzchnia kutego elementu nie powinna mieć wad, takich jak pęknięcia, fałdy i odwęglenie, aby zapewnić wysoką wytrzymałość zmęczeniową sprężyny.

6. Kucie stali łożyskowej

Powszechnie stosowane stale łożyskowe obejmują gatunki GCr4, GCr15 i GCr15SiMn. Średni udział masowy węgla w stali łożyskowej wynosi około 1%, a udział masowy chromu wynosi od 0,6% do 1,5% i jest powszechnie stosowany do produkcji pierścieni i kulek łożyskowych.

Ze względu na wysoką zawartość węgla w stali łożyskowej, węgliki chromu w postaci sieci występują w stanie odlanym, z silną segregacją, przez co plastyczność jest niska, wytrzymałość jest wysoka, a odporność na odkształcenia jest duża, co ułatwia pękanie podczas kucia. Stal łożyskowa ma słabą przewodność cieplną, a najwyższa temperatura kucia wynosi około 1100°C. Podczas nagrzewania powinna być ładowana w niskiej temperaturze i powoli podgrzewana do 800°C, zanim będzie można ją szybko podgrzać.

Celem kucia stali łożyskowej jest rozbicie węglików, ujednolicenie struktury i uszlachetnienie ziaren. Proces ten wymaga większego współczynnika kucia (Y = 4 do 6) i obejmuje od 1 do 2 razy spęczanie. Ostatnie nagrzewanie powinno zapobiegać krytycznemu odkształceniu: w temperaturze 1100°C wielkość odkształcenia powinna być większa niż 20%; w temperaturze 900-1000°C wielkość odkształcenia powinna wynosić > 15%; w temperaturze 800-850°C podczas wykańczania wielkość odkształcenia < 10%. Końcowa temperatura kucia powinna być kontrolowana w temperaturze od 800 do 850°C.

Po kuciu należy szybko schłodzić (natryskowo) do temperatury od 600 do 650°C, a następnie schłodzić w piasku, aby uniknąć tworzenia się białych plam lub gruboziarnistych struktur węglikowych. Aby uzyskać sferoidyzowane korpusy nawęglane, po kuciu wymagane jest wyżarzanie sferoidyzujące. Jeśli w odkuwce pojawią się węgliki sieciowe, przed wyżarzaniem sferoidyzującym należy przeprowadzić normalizację.

7. Kucie stali wysokostopowej

Ze względu na obecność wielu pierwiastków stopowych (całkowity udział masowy większy niż 10%) i wyższą zawartość węgla (z wyłączeniem stali nierdzewnej), stal wysokostopowa ma złożoną strukturę, niższą przewodność cieplną niż stal stopowa i stal węglowa, słabą plastyczność i jest podatna na pękanie. Niektóre stale wysokostopowe mają również tendencję do wzrostu ziarna podczas ogrzewania, powodując przegrzanie i spalanie. Podczas kucia stali wysokostopowej należy zwrócić uwagę na następujące cechy:

1) Wady powierzchniowe należy usunąć przed podgrzaniem wlewka, aby zapobiec dalszemu powiększaniu się wad podczas podgrzewania i kucia. Wady powierzchniowe można ogólnie usunąć poprzez szlifowanie ściernicą, a w przypadku niektórych rodzajów stali potrzebne są również metody takie jak toczenie i struganie.

2) Ogrzewanie powinno być ściśle zgodne ze specyfikacją ogrzewania. Ponieważ stal wysokostopowa ma szczególnie niską przewodność cieplną w niskich temperaturach i słabą plastyczność, powinna być podgrzewana powoli w niskich temperaturach i przy przejściach strukturalnych; w wysokich temperaturach, gdy przewodność cieplna wzrosła, a plastyczność wzrosła, można ją szybko podgrzać.

3) Ścisła kontrola zakresu temperatur kucia. Początkowa temperatura kucia stali wysokostopowej jest generalnie niższa niż w przypadku węglowej stali konstrukcyjnej, a końcowa temperatura kucia jest wyższa niż w przypadku węglowej stali konstrukcyjnej. Możliwy do wyboru zakres temperatury kucia dla ogólnej stali węglowej wynosi od 350 do 400°C, podczas gdy dla niektórych stali wysokostopowych jest to tylko od 100 do 200°C.

Dlatego zakres temperatur kucia stali wysokostopowej jest stosunkowo niewielki, a działania podczas kucia muszą być szybkie. Nigdy nie kuć poniżej końcowej temperatury kucia, aby uniknąć pękania. Aby dokładnie kontrolować końcową temperaturę kucia, należy użyć miernika wysokiej temperatury do pomiaru w dowolnym momencie.

4) Odlewana struktura stali wysokostopowej ma silne kryształy kolumnowe i słabą plastyczność w wysokich temperaturach. Dlatego też, rozpoczynając kucie wlewków stalowych, należy stosować lekkie i szybkie młotkowanie, a następnie ciężkie uderzenia w celu rozbicia gruboziarnistych węglików i kryształów kolumnowych, poprawiając plastyczność; lekkie kucie należy wykonać ponownie w pobliżu końcowej temperatury kucia.

5) Podczas wydłużania stali wysokostopowej należy ją podawać równomiernie, zaczynając od pionowego końca wlewka, kontrolując każde uderzenie kucia, aby przesunąć 3/5 do 4/5 szerokości kowadła; należy ćwiczyć częste podawanie i obracanie, unikając wielokrotnego kucia w jednym miejscu. Jeśli ilość podawanego materiału jest różna, spowoduje to nierównomierne odkształcenie i łatwe powstawanie pęknięć.

6) Rozkład węglików sieciowych w stali wysokostopowej jest bardzo nierównomierny, a ziarna są gruboziarniste, dlatego należy stosować sprzęt do kucia o dużym tonażu i większym współczynniku kucia, a metody kucia na przemian spęczania i wydłużania powinny być stosowane w celu uszlachetnienia i równomiernego rozprowadzenia węglików.

7) W przypadku pojawienia się pęknięć podczas procesu kucia, należy je niezwłocznie usunąć, aby zapobiec dalszemu rozszerzaniu się pęknięć. Jeśli pęknięcia są poważne, kucie należy natychmiast przerwać.

8) Podczas wydłużania kęsów ze stali wysokostopowej na płaskim kowadle, rdzeń często ulega rozdarciu. Dlatego też kęs może być wydłużany w dolnym kowadle w kształcie litery V oraz górnych i dolnych matrycach (kucie matrycowe), aby zmienić rdzeń z rozciąganego na ściskany.

9) Podczas wykrawania kęsów stali wysokostopowej, aby zapobiec pękaniu ścianek otworu, stempel należy najpierw podgrzać do temperatury około 300°C.

10) Stal wysokostopowa powinna być chłodzona powoli po kuciu.