Vorvergüteter Sonderstahl mit 300 HB (ca. 1020 N/mm² ... - STM Stahl

Vorvergüteter Sonderstahl mit 300 HB (ca. 1020 N/mm²)
für den Werkzeug-, Formen- und Sondermaschinenbau
ANWENDUNGEN
CHEMISCHE
ZUSAMMENSETZUNG
MECHANISCHE
EIGENSCHAFTEN
SP 300 repräsentiert ein neues Konzept eines vergüteten Stahls, mit
einer Brinellhärte von 300 HB (ca. 32 HRC). Ein
Hauptanwendungsgebiet liegt im Spritzgussformenbau und in der
Umformtechnik. Sowohl für den Formenbauer, als auch für den
Formenanwender bietet er wesentlich verbesserte Eigenschaften.
Diese Verbesserung ist das Ergebnis einer neuen chemischen
Zusammensetzung (geringerer Kohlenstoffanteil und Chrom und
geringfügige Legierungszusätze) und einer verbesserten
Mikrostruktur. Auf Grund stark verringerter Seigerungen ist die
Homogenität des Materials im Vergleich zu herkömmlichen Stahlgüten
(1.2311, 1.2312, 1.2738) wesentlich verbessert und entspricht in etwa
ESU-Güten.
Das Ziel der Entwicklung von SP 300 war eine Produktivitätsverbesserung
beim Spritzgießen, sowie eine verbesserte Schweißbarkeit
und mechanische Bearbeitbarkeit im Vergleich zu herkömmlichen
Stahlgüten.
Für Finishing-Operationen - wie z.B. das Polieren oder chemische
Narben/Ätzen - ist SP 300 wesentlich geeigneter. SP 300 eröffnet
neue Möglichkeiten hinsichtlich des Änderns und Reparierens der
Form durch Schweißen und Polieren.
- Kunststoff-Spritzgußformen
- Kunststoff-Extrusionsformen
- Pressformen
- SP 300 eignet sich zum Polieren und Narben
- Umformung
Typische Werte (%-Gewicht) einer SP 300 Platine mit 100 mm Stärke
C Mn P max. S max. Cr Mo Sonstige
Elemente
0,25 1,30 0,020 0,020 1,30 0,4 B
Typische Werte einer SP 300 Platine mit 100 mm Stärke
Härte
(HB)
Streckgrenze
0,2 N/mm²
Zugfestigkeit
N/mm²
Dehnung
5,65
(%)
Elastizitäts-
Modul
GPa
305 920 1020 13,5 205
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PHYSIKALISCHE
EIGENSCHAFTEN
STRUKTUR
REINHEIT
Die Härte der Platine wird innerhalb der Bandbreite von 290 / 320 HB
(Zugfestigkeit von ca. 980 - 1080 N/mm²) für Dicken von 20 mm bis
600 mm garantiert.
Bei gleicher Härte bzw. Zugfestigkeit besitzt der SP 300 eine höhere
Streckgrenze als die Stähle 1.2311 / 1.2312 und 1.2738. Dies verleiht
ihm eine höhere Druckfestigkeit an den Touchierflächen einer Form.
Auch ist die Zähigkeit wesentlich höher als beim 1.2311 / 1.2738, was
eine höhere Rissbeständigkeit garantiert.
Dichte: 7,85 Kg/dm³
Wärmeleitfähigkeit
W.m -1 x °K -1
Wärmeausdehnungskoeffizient
10 -6 x °K -1
bei 20°C 20 -100°C 20 -200°C 20 -300°C 20 -400°C
Rem.-
Zahl
HC Oersted
C Äquivalenz
Ep
100 mm
40 11,9 12,4 12,8 13,1 - 15 0,84
* Kohlenstoffäquivalent = C + Mn Cr + Mo + V
+ +
6
5
Die Wärmeleitfähigkeit ist 18% höher als die eines konventionellen
Stahls mit HB 300 (z. B. 1.2311 / 1.2312 / 1.2738).
Die Produktivität der Form und der Einfluss auf den verspritzten
Kunststoff werden wesentlich verbessert.
SP 300 wird in einem elektrischen Hochofen erschmolzen und
entweder in einem VOD- oder einem DH-Prozess veredelt. Diese
Prozesse stellen eine strikte Steuerung und Kontrolle der chemischen
Analyse und einen extrem geringen Anteil rückständigen Sauerstoffs
sicher. Die Reinheit des Stahls wird dadurch konsequenterweise
erhöht. Die optimierte chemische Zusammensetzung und eine
angemessene Steuerung der Erstarrungsparameter tragen zu einer
homogeneren Mikrostruktur bei.
Die Qualität SP 300 bietet einen höheren Reinheitsgrad (ähnlich ESU
hergestellter Stähle) gegenüber herkömmlichem 1.2311.
Garantierte Einschluss-Reinheit nach ASTM-E45-A-Verfahren
A B C D
≤ 1,5 ≤ 1,5 ≤ 1,0 ≤ 1,5
Ni + Cr
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ABSCHRECKUNG
CCT-DIAGRAMM
AC1 AC3 Ms V1 V2 Mf
SP 300 739°C 815°C 380°C 9000°C 150°C/h 270°C
1.2311 733°C 780°C 320°C 1000°C 300°C/h 20°C
Umwandlungspunkte:
Erwärmen um 150°C/h bis 875°C und Haltezeit 10 min.
1.2311 / SP 300
1000 °C
900
800
700
600
500
400
300
200
Martensit
Bainit
Bainit
1.2311
SP 300
F+P
F+P
100
Martensit
0
Vr °C/h
105 102 104 103 Dicke Platine (mm) 10 20 40 100 120
Luftkühlung
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HÄRTEVERLAUF
MIKROSTRUKTURELLE
HOMOGENITÄT
Brinell-Härte
400
350
300
250
200
150
0 50 100 150 200 250 300
Abstand von der Oberfläche (mm)
SP 300 - Dicke = 300 mm
15HB
Die optimierte chemische Zusammensetzung des SP 300 garantiert
(im Vergleich zum 1.2311, 1.2738, 1.2312) eine Verbesserung der
Homogenität über die gesamte Platinendicke (Reduzierung der
kritischen Ferrit/Perlit-Bildungsgeschwindigkeit und Ausweitung der
bainitischen Zone). Die verbesserte chemische Zusammensetzung
des SP 300 verhindert ebenfalls die Bildung von Restaustenit. Dieser
ist die Hauptursache für harte Stellen. (Ms und Mf -Temperaturen sind
beim SP 300 höher als beim 1.2311/1.2738).
Der geringere Kohlenstoff- und Chrom-Anteil des SP 300 sorgt für
eine wesentliche Reduzierung von Seigerungen, verglichen mit herkömmlichen
Stahlgüten, die in einem ähnlichen Verfahren hergestellt
werden.
Diese Verbesserung der strukturellen Homogenität steigert die
Leistungsfähigkeit des SP 300 im Vergleich zum 1.2311/1.2738:
- Schweißen: Verbesserung des Kaltriß-Widerstandes
- Bearbeitung: Weniger harte Stellen / Einschlüsse
- Polieren/Ätzen: Gleichmäßige Kavität (inkl. der geschweißten
Bereiche).
500
400
300
Mikro-Härte (HB)
SP 300
Seigerungszone
Herkömmlicher
1.2311
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WÄRME-
BEHANDLUNG
MECHANISCHE
BEARBEITUNG
Ganz allgemein tragen die optimierte chemische Zusammensetzung
in Verbindung mit dem speziellen Herstellungsprozess des SP 300 zu
einer deutlichen Verbesserung der Prozeßsicherheit, Bearbeitbarkeit,
Schweißbarkeit, Narb-/Ätzbarkeit und Polierbarkeit (im Vergleich zu
z. B. herkömmlichem 1.2311 / 1.2738) bei.
SP 300 ist eine Stahlgüte, die für die Nutzung mit einer Härte von HB
300 vorgesehen ist. Falls die Härte des Stahls während der Formherstellung
verloren geht (durch Erwärmung des Stahls über eine
Temperatur von 530 °C), können die ursprünglichen mechanischen
Eigenschaften des Stahls wieder hergestellt werden, indem ein voller,
erneuter Wärmebehandlungs-Prozess durchlaufen wird.
Tatsächlich ist SP 300 besonders für eine Wärmebehandlung
geeignet, da er:
- eine sehr homogene Struktur besitzt,
- sehr gute Abschreckeigenschaften besitzt,
- ein sehr reiner Stahl ist.
Der folgende Wärmebehandlungs-Prozess sollte durchlaufen werden:
- Austenitisierung bei ca. 900 °C mit einer Haltezeit bei dieser Temperatur
von ca. 1 Stunde pro 25 mm des geltenden Querschnitts.
- Abschreckung mit Wasser, Öl, Gas oder Luft, abhängig vom
geltenden Querschnitt.
- Anlassen in einer Bandbreite zwischen 500 und 600 °C
- Spannungsarmglühen bei max. 530°C mit einer Haltedauer von 1
Std. je 50 mm Stärke.
Bezüglich etwaiger Sonderanforderungen wenden Sie sich bitte an
unser Verkaufsteam.
SP 300 ist sowohl für das mechanische Bearbeiten mit
Schnellarbeitsstahl als auch mit Hartmetallwerkzeugen hervorragend
geeignet (Fräsen und Bohren). Die Bearbeitbarkeit des SP 300 ist
besser als die des herkömmlichen 1.2311. Sie ähnelt der
Bearbeitbarkeit der Güte 1.2312 (mit Schwefel angereichert).
Wird SP 300 mit den gleichen Parametern (Schnittgeschwindigkeit)
wie o.g. Stähle bearbeitet, steigt die Werkzeugstandzeit erheblich.
Wird der SP 300 mit mehr Vorschub, höherer Geschwindigkeit und
Zustellung bearbeitet, wird die Produktivität deutlich verbessert und
die Formherstellungszeit verkürzt.
10
5
0
Bohrlänge
(m)
1.2311 SP 300
6 11 16
Schnittgeschwindigkeit (m/mn)
Bohren:
Schnellarbeitsstahl-
Bohrer 6.5.2
Durchm.: 10mm
Zustellung = 03 mm/U
Wasser + 5% Öl
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SCHWEISSEN
Lebensdauer des Werkzeugs beim Vorfräsen
CETIM Test Nr. 4/051548/4612A
Die optimierte chemische Zusammenstellung des SP 300 verbessert
die Schweißbarkeit deutlich im Vergleich zum 1.2311 / 1.2738 /
1.2312.
- Vorwärmen auf 150°C ist ausreichend, um Kaltrisse zu
vermeiden.
In einigen Fällen kann der SP 300 sogar unter sicheren Bedingungen
ohne Vorwärmen geschweißt werden.
- Das Härteprofil (Matrix, HAZ, Schweißmaterial) ist beim SP 300
weicher als bei o.g. Stählen und erklärt das bessere Verhalten
des Stahls beim Narben oder Polieren der geschweißten Stellen.
- Detaillierte Verfahren sind in der Dokumentation „Anweisungen“
aufgeführt.
Härte (Vickers)
4000
3000
2000
1000
500
450
400
350
300
0
M
A
T
R
I
X
bearbeitetes Volumen (cm 3 )
bearbeitetes Volumen
x 2,1
H.A.Z. Schweissnaht H.A.Z.
SP 300
1.2311
SP 300
1.2311
0 0,1 0,2 0,3 0,4
Abnutzung des Werkzeugs (mm)
250
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26
Härteprofil einer Schweissnaht
Länge (mm)
M
A
T
R
I
X
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ERODIEREN
NARBEN
NITRIEREN
BESONDERE
HINWEISE
ZUSÄTZLICHE
INFORMATIONEN
SP 300 eignet sich ebenfalls sowohl für Senk- als auch Draht-
Erodieren.
Die weiße Schicht, die durch das Erodieren auf der Oberfläche
entsteht, sollte durch Polieren vollständig entfernt werden. Diese
Schicht ist aber auf Grund des geringeren Kohlenstoff- und Chrom-
Gehalts im SP 300 viel weicher als beim 1.2311. Außerdem liefert die
bessere mikrostrukturelle Homogenität des SP 300 eine geeignetere
Oberflächenqualität der Erodier-Kavität.
Weitere detaillierte Anweisungen erhalten Sie in unserem technischen
Leitfaden „Anwendungsdokumentation“.
Gemäß dem Zertifikat der Firma Standex International GmbH wird
SP 300 nach einem standardisierten Verfahren gute Narbfähigkeit
bescheinigt.
Das Zertifikat kann auf Verlangen ausgehändigt werden.
SP 300 eignet sich insbesondere für Oberflächenbehandlungen wie
Nitrieren (Plasmanitrieren oder Gasnitrieren).
Eine Erwärmung des Stahls auf Temperaturen über 550°C ist zu
vermeiden.
Alle technischen Daten und Informationen entsprechen unserem
Wissensstand zum Zeitpunkt der Drucklegung und beruhen auf praktischen
Erfahrungen. Im Zuge unserer kontinuierlichen Forschung und Entwicklung
können sich jedoch Änderungen ergeben. Des Weiteren ist zu beachten, dass
sich die realen Anwendungsbedingungen in der Regel von Fall zu Fall
unterscheiden. Die hier vorgestellten Daten, Eigenschaften und
Verwendungszwecke dienen lediglich der Beschreibung, daher kann keine
Haftung dafür übernommen werden. Alle Angaben ohne Gewähr auf
Vollständigkeit und Richtigkeit.
www.stm-stahl.de
Bussardstr. 10
D-82166 Gräfelfing bei München
Tel.: +49 (089) 89 81 47-0
Fax: +49 (089) 85 41 31 4
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