CS238705B1

CS238705B1 - Tool steel for woodworking cutting tools

Info

Publication number: CS238705B1
Application number: CS818046A
Authority: CS
Inventors: Frantisek Kufa; Oldrich Cieslar; Jana Polachova; Jaroslav Varhanicek
Original assignee: Frantisek Kufa; Oldrich Cieslar; Jana Polachova; Jaroslav Varhanicek
Priority date: 1981-11-02
Filing date: 1981-11-02
Publication date: 1985-12-16
Also published as: CS804681A1

Abstract

Nástrojová ocel vhodná pro výrobu výkonných nástrojů na zpracování dřeva, zejména kotoučových a pasových pil. Ocel obsahující v hmotnostním množství uhlík 0,80 az 1,00 *, mangan 0,30 až 0,60 56, chrom 0,30 až 0,50 56, vanad 0,15 až 0,30 56, fosfor max. 0,030 56, síru max. 0,030 56, obsahuje dále od 0,70 do 1,00 56 křemíku a 0,02 až 0,50 % niklu.Tool steel suitable for the production of powerful woodworking tools, especially circular and band saws. Steel containing by weight carbon 0.80 to 1.00 *, manganese 0.30 to 0.60 56, chromium 0.30 to 0.50 56, vanadium 0.15 to 0.30 56, phosphorus max. 0.030 56, sulfur max. 0.030 56, also contains from 0.70 to 1.00 56 silicon and 0.02 to 0.50 % nickel.

Description

(54) Nástrojová ocel pro výrobu řezných nástrojů na zpracování dřeva(54) Tool steel for production of cutting tools for wood processing

Nástrojová ocel vhodná pro výrobu výkonných nástrojů na zpracování dřeva, zejména kotoučových a pasových pil. Ocel obsahující v hmotnostním množství uhlík 0,80 az 1,00 *, mangan 0,30 až 0,60 56, chrom 0,30 až 0,50 56, vanad 0,15 až 0,30 56, fosfor max. 0,030 56, síru max. 0,030 56, obsahuje dále od 0,70 do 1,00 56 křemíku a 0,02 až 0,50 % niklu.Tool steel suitable for the production of powerful woodworking tools, especially circular and band saws. Steel containing by weight carbon 0.80 to 1.00 *, manganese 0.30 to 0.60 56, chromium 0.30 to 0.50 56, vanadium 0.15 to 0.30 56, phosphorus max 0.030 56 , sulfur max. 0.030 56, further contains from 0.70 to 1.00 56 silicon and 0.02 to 0.50% nickel.

Vynález ze týká nástrojová oceli, vhodná pro výrobu výkonných nástrojů na zpracování dřeva, zejména kotoučových a pásových pil.The invention relates to tool steel suitable for the production of powerful woodworking tools, in particular circular and band saws.

Nástroje na zpracování dřeva se dosud vyrábějí z nástrojových ocelí nelegovaných nebo středně legovaných manganem, chrómem a vanadem. Pro kotoučová a pásová pily se používá např. nástrojových ocelí 19 418, 19 419, 19 428 nebo ocelí DIN 1 830, 1 840 apod. Tyto oceli zpravidla obsahují 0,6 až 0,9 % uhlíku, 0,2 až 2,0 % manganu, 0,10 až 0,40 %, resp. 1,0 až 2,0 % křemíku, 0,4 až 0,7 % cftromu, 0,05 až 0,20 % vanadu. Chemické složení je voleno tak, aby nástroj· měly dobré řezné vlastnosti, odolnost proti opotřebení, rozměrovou stálost a vysokou houževnatost při pevnosti 1 600 až 2 100 MPa. Vedla toho se od nástroje na dřevo požaduje, aby při vysokých řezných rychlostech a zvýšené teplotě zachoval svůj tvar, předepsanou tuhost a pružnost. Chemické složeni dosud používaných druhů ocelí pro výrobu pil nezaručuje spolehlivé dosažení stejnoměrných jemnozrnných mikrostruktur, ze kterých jsou pak odvozeny i ostatní vlastnosti nástrojů. Při kalení těchto oceli do oleje so zpravidla nedosahuje požadované prokalitolnosti a tvrdosti. Při ohřevu nástroje na pracovní teploty během řezání dochází ko snižování tvrdosti, a tím k sníženi řezných vlastností a větším opotřebení. Zahřátim nástroje během úkonu dochází často k jeho deformaci, a tím ke snížení životnosti nástroje. Za účelem zlepšeni řezných vlastnosti se v některých případech přidává do oceli wolfram, resp. molybden, což ovšem zvyšuje náklady na výrobu nástrojů. U oceli s obsahem křemíku nad 1 % dochází při tuhnutí oceli v ingotech hmotnosti nad 3 t ke zvýšené segregaci prvků po výšce i průřezu ingotu. Tato chemická nestejnorodoet se neodstraní delším zpracováním, ingotů přes předvalky a za tepla válcovaný plech. Chemická nestejnorodost působí následné zvýšené borcení nástroje při jeho tepelném zpracování i při vlastní exploataci při zvýšené pracovní teplotě. Vysoký obsah křemíku zvyšuje aktivitu uhlíku v oceli při ohřevu polotovarů pro válcování plachu i při vlastním tepelném zpracování nástrojů, a tím dochází ke zvýšení hloubky oduhličení a vyskytují sa i výrobky s totálním oduhličením povrchových vrstev.Woodworking tools have so far been manufactured from unalloyed or moderately alloyed manganese, chrome and vanadium tool steels. For circular and band saws are used eg tool steels 19 418, 19 419, 19 428 or steels DIN 1 830, 1 840 etc. These steels usually contain 0.6 to 0.9% carbon, 0.2 to 2.0 % manganese, 0.10 to 0.40%, respectively. 1.0 to 2.0% silicon, 0.4 to 0.7% cftrom, 0.05 to 0.20% vanadium. The chemical composition is chosen so that the tool has good cutting properties, wear resistance, dimensional stability and high toughness at a strength of 1600 to 2100 MPa. In addition, the woodworking tool is required to maintain its shape, prescribed rigidity and flexibility at high cutting speeds and elevated temperatures. The chemical composition of the steel grades used so far does not guarantee reliable achievement of uniform fine-grained microstructures, from which other tool properties are derived. When hardening these steels into oil, they generally do not reach the required hardenability and hardness. When the tool is heated to working temperatures during cutting, the hardness is reduced, thereby reducing cutting properties and greater wear. Heating the tool during an operation often deforms it, reducing the tool life. In order to improve the cutting properties, in some cases, tungsten is added to the steel. molybdenum, which increases the cost of tool production. For steels with a silicon content above 1%, the solidification of the steel in ingots weighing more than 3 t results in increased segregation of elements along the height and cross-section of the ingot. This chemical heterogeneity is not removed by longer processing, ingots through billets and hot rolled sheets. Chemical heterogeneity results in increased warping of the tool during its heat treatment and during its own exploitation at increased working temperature. The high silicon content increases the carbon activity of the steel during the heating of the flat rolled products as well as the actual heat treatment of the tools, thereby increasing the decarburization depth and also products with total decarburization of the surface layers.

Uvedené nedostatky odstraňuje nová nástrojová ocel podle vynálezu, obsahující v hmotnostním množství uhlík 0,80 až 1,00 %, mangan 0,30 až 0,60 %, chrom 0,30 až 0,50 %, vanad 0,15 až 0,30 $, fosfor max. 0,030 %, síru max. 0,030 5É. Podstata vynálezu spočívá v tom, že ocel dále obsahuje 0,70 až 1,00 % křemíku a 0,02 až 0,50 % niklu.These drawbacks are overcome by the novel tool steel according to the invention, containing by weight carbon 0.80 to 1.00%, manganese 0.30 to 0.60%, chromium 0.30 to 0.50%, vanadium 0.15 to 0. 30 $, phosphorus max 0.030%, sulfur max 0.030 5É. The principle of the invention is that the steel further comprises 0.70 to 1.00% silicon and 0.02 to 0.50% nickel.

Nástrojová ocel podle vynálezu má zaručenou prokalitelnoet podle SSN 42 0447 vyjádřenou Indexem prokalitelnoati J 750 - 5* Při teplotě 400 °C si zachovává tvrdost 50 HRc. Ocel vyniká velmi vysokými hodnotami mechanických vlastností, např. při popouštění na 460 °C sa pohybuje mez kluzu v rozmezí 1 620 až 1 720 MPa, maz pevnosti 1 670 až 1 810 MPa, tažnost min. 8 % a kontrakce min. 25 %· Vymezené rozmezí obsahu křemíku v oceli podle vynálezu zaručuje výrobu oceli v ingotech do 5 t s přípustnou segregací prvků a výrobu plechu bez rozeznatelných chemických nestejnorodostí. Kombinace obsahu niklu, vanadu a křemíku v oceli vytváří podmínky pro tvorbu velkého množství kryatalizačních zárodků, a tím jemnozrnnou strukturu oceli v celám procesu zpracování až na hotový výrobek. U oceli podle vynálezu se dosahuje stupně oduhličení srovnatelného e běžně používanými ocelemi obsahujícími chrom a omezený obsah křemíku, např. ocel 19 418. Totální oduhličení nebylo v průběhu zpracování oceli zjiětěno. Nástroje vyrobené z táto oceli, zejména věak kotoučové pily, sa při tepelném zpracování nebortí a při provozu i za zvýšených teplot do 300 °C ai zachovávají svůj tvar.The tool steel according to the invention has a guaranteed hardenability according to SSN 42 0447, expressed by the hardener index J 750-5. At 400 ° C, it retains a hardness of 50 HRc. The steel excels in very high mechanical properties, eg when tempering at 460 ° C, the yield strength ranges from 1,620 to 1,720 MPa, grease strength 1,670 to 1,810 MPa, ductility min. 8% and contraction min. 25% · The limited range of silicon content of the steel according to the invention guarantees the production of steel in ingots up to 5 t with permissible segregation of elements and the production of sheet metal without recognizable chemical heterogeneity. The combination of nickel, vanadium and silicon content in the steel creates the conditions for the formation of large amounts of crystallization nuclei and thus the fine-grain structure of the steel throughout the processing process down to the finished product. The steel according to the invention achieves a degree of decarburization comparable to that of commonly used steels containing chromium and limited silicon content, for example steel 19 418. Total decarburization has not been detected during steel processing. Tools made of this steel, in particular the circular saw blade, do not collapse during heat treatment and during operation even at elevated temperatures up to 300 ° C and retain their shape.

Podle jednoho příkladu provedení byla vyrobena ocel o chemickém složení 0,85 % uhlíku, 0,43 % manganu, 0,86 % křemíku, 0,009 % fosforu, 0,022 5Í síry, 0,3 % ohromu, 0,12 % niklu a 0,18 % vanadu. Kalením oceli do oleje nebo do vody z teploty 870 °C bylo dosaženo tvrdosti 60 až 62 HRc, prokalitslnosti vyjádřená indexem prokalitelnoati J 810/830 - 5. Popouštěním oceli na teplotu 400 °C si ocel zachovala tvrdost 55 až 56 HRc. Po popouštění oceli na teplo tu 460 °C bylo dosaženo meze kluzu 1 690 MPa, meze pevnosti 1 760 MPa, tažnosti 10 % a kontrakce 32,7 $.According to one embodiment, steel having a chemical composition of 0.85% carbon, 0.43% manganese, 0.86% silicon, 0.009% phosphorus, 0.022% sulfur, 0.3% w / w, 0.12% nickel and 0, 18% vanadium. Hardening of steel to oil or water from a temperature of 870 ° C resulted in a hardness of 60 to 62 HRc, a hardness expressed in the index of procalitelnoati J 810/830-5. After tempering the steel at 460 ° C, a yield strength of 1690 MPa, a yield strength of 1760 MPa, an elongation of 10% and a contraction of 32.7 $ were achieved.

Podle jiného přikladu byla vyrobena ocel s 0,85 % uhlíku, 0,48 % manganu, 0,87 % křemíku, 0,008 % fosforu, 0,025 % síry, 0,45 % chrómu, 0,09 % niklu a 0,16 % vanadu. Index prokalitelnosti byl J 830 - 5, po kalení do vody z teploty 850 °C bylo dosaženo tvrdosti 62 HRc. Popouštěním na 460 °C si ocel zachovala tvrdost 49 HRc a mechanické vlastnosti vykázaly tyto hodnoty - mez pevnosti 1 680 MPa, mez kluzu 1 610 MPa, tažnost 10 % a kontrakce 31,5 %.According to another example, steel was produced with 0.85% carbon, 0.48% manganese, 0.87% silicon, 0.008% phosphorus, 0.025% sulfur, 0.45% chromium, 0.09% nickel and 0.16% vanadium . The hardenability index was J 830-5, after hardening in water from 850 ° C a hardness of 62 HRc was achieved. By tempering at 460 ° C, the steel retained a hardness of 49 HRc and the mechanical properties showed the following values: breaking strength 1680 MPa, yield strength 1610 MPa, elongation 10% and contraction 31.5%.

Z této oceli vyrobené kotoučové pily na dřevo vykázaly ve srovnání s kotoučovými pilami vyrobenými z oceli 19 418 zvýšení životnosti o 50 %.Wood-made circular saws produced from this steel showed a 50% increase in service life compared to circular saws made of 19 418 steel.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Tool steel for the manufacture of cutting tools for woodworking, containing by weight carbon 0,80 to 1,006, manganese 0,30 to 0,60%, chromium 0,30 to 0,50%, vanadium 0,15 to 0.30%, phosphorus max. 0.030%, sulfur max. 0.030%, characterized in that it further contains from 0.70 to 1.00% silicon and from 0.02 to 0.50% nickel.