HOTVAR™ Warmarbeitsstahl - Uddeholm

K E N N D A T E N V O N W E R K Z E U G S T Ä H L E N
HOTVAR
Warmarbeitsstahl
Überall, wo Werkzeuge hergestellt
und verwendet werden

HOTVAR
Allgemeines
HOTVAR ist ein Cr-Mo-V-legierter Hochleistungswarmarbeitsstahl,
der sich durch folgende Eigenschaften
auszeichnet:
• hoher Warmverschleißwiderstand
• ausgezeichnete Eigenschaften bei hohen
Temperaturen
• hervorragende Beständigkeit gegen Warmrißbildung
• sehr gute Anlaßbeständigkeit
• erstklassige Wärmeleitfähigkeit.
Richtanalyse C Si Mn Cr Mo V
% 0,55 1,0 0,75 2,6 2,25 0,85
Norm keine
Lieferzustand weichgeglüht bis auf ca. 210 HB
Farbkennzeichnung
Rot/Braun
VERBESSERTE WERKZEUGLEISTUNG
HOTVAR ist ein spezieller Warmarbeitsstahl, der
von Uddeholm entwickelt wurde, um optimale
Leistungen bei Anwendungen bis zu 650°C Werkzeugtemperatur
zu erreichen. Durch die ausgewogene
Abstimmung der Legierungselemente besitzt
HOTVAR eine hohe Warmverschleißfestigkeit sowie
gute Eigenschaften bei hohen Temperaturen.
Um die Eigenschaften von HOTVAR zu optimieren,
werden modernste Produktionsverfahren angewandt.
Anwendungsgebiete
HOTVAR ist ein Warmarbeitsstahl, der sich besonders
für Anwendungsgebiete eignet, bei denen
Warmverschleiß sowie plastische Verformung die
hauptsächlichen Ausfallursachen darstellen.
Interessante Anwendungsbereiche und Werkzeuge:
• Halbwarmschmieden, Gesenke und Stempel
• Reckschmieden, Walzbacken
• Taumelschmieden, Gesenke
• Stauchschmieden, Klemmbacken
• Vollautomatisches Warmformen, Matrizen
• Axiales Ring-/Gesenkwalzen
• Querwalzen, Walzsegmente
• Warmbiegen, Biegesegmente
• Warmkalibrieren
• Zinkdruckgießen, Formeneinsätze
• Aluminium-Rohrstrangpreßwerkzeuge
Eigenschaften
Sämtliche Proben stammen aus der Mitte eines
Stabes (Ø 115 mm). Sie wurden bei 1050°C gehärtet,
dann an der Luft abgeschreckt und bei 575°C
zweimal je 2 Stunden angelassen. Die Härte betrug
56 HRC.
PHYSIKALISCHE DATEN
Werte bei Raumtemperatur und erhöhten Temperaturen.
Temperatur 20°C 400°C 600°C
Dichte
kg/m 3 7800 7700 7600
Elastizitätsmodul
MPa 210 000 180 000 140 000
Wärmeausdehnungskoeffizient
pro °C ab 20°C – 12,6 x 10 –6 13,2 x 10 –6
Wärmeleitfähigkeit
W/m °C 31 33 33
MECHANISCHE EIGENSCHAFTEN
Ungefähre Zugfestigkeitswerte bei Raumtemperatur.
Härte 54 HRC 56 HRC 58 HRC
Zugfestigkeit
Rm 2 100 MPa 2 200 MPa 2 300 MPa
Streckgrenze
Rp0,2 1 800 MPa 1 820 MPa 1 850 MPa
Stempel für das Ringwalzen.
Der empfohlene Härtegrad liegt bei 54–58 HRC.
Um den Verschleißwiderstand zu erhöhen, können
die Werkzeuge plasmanitriert oder nitrokarburiert
werden.
2

HOTVAR
Warmfestigkeit
Warmfestigkeit in Längsrichtung.
Rm/Rp0,2/MPa
2500
Rm
2000
Z, A5%
Einfluß der Haltezeit auf die Härte bei hohen Temperaturen
Das Erweichen bei hohen Temperaturen und unterschiedlichen
Haltezeiten ist in den nachfolgenden
Diagrammen abgebildet. Die Proben wurden
zunächst gehärtet und auf 54, 56 und 58 HRC angelassen.
Härte, HRC
60
55
1500
Rp0,2
50
45
1000
100
40
35
550°C
500
Z
50
30
0 1 10 100
Zeit, Stunden
0
0
0 200 400 600 800°C
Temperatur
A 5
Härte, HRC
60
55
50
600°C
Einfluß der Prüftemperatur auf die Kerbschlagzähigkeit
Charpy-V-Proben, Querrichtung
Kerbschlagzähigkeit,
20
15
45
40
35
30
60
0 1 10 100
Zeit, Stunden
Härte, HRC
10
5
0
0 100 200 300 400 °C
55
50
45
40
35
650°C
Prüftemperatur
30
0 1 10 100
Zeit, Stunden
3

HOTVAR
Wärmebehandlung
– allgemeine
Empfehlungen
WEICHGLÜHEN
Schützen Sie den Stahl vor Oxydation und wärmen
Sie ihn auf 820°C durch; um ihn dann im Ofen um
10°C pro Stunde auf 600°C und anschließend an
der Luft abkühlen zu lassen.
SPANNUNGSARMGLÜHEN
Nach der Grobzerspanung sollte das Werkzeug
auf 650°C durchgewärmt werden; die Haltezeit beträgt
zwei Stunden, dann langsam auf 350°C und
anschließend an der Luft abkühlen.
HÄRTEN
Vorwärmtemperatur: erste Stufe: 480–600°C, zweite
Stufe: 850°C.
Austenitisierungstemperatur: 1050–1070°C, normalerweise
1050°C, für die maximale Härte beträgt
die Temperatur 1070°C.
Ansprungshärte
Temperatur Haltedauer* für Ø 25 mm
°C Minuten Öl Luft
1050 30 61 ±1 59 ±1
1070 20 62 ±1 60 ±1
* Haltedauer = Zeitspanne des Haltens auf Härtetemperatur,
nachdem das Werkzeug vollständig durchgewärmt
ist.
Das Werkstück ist während des Härtens vor Entkohlung
und Oxydation zu schützen.
ABSCHRECKMITTEL
• Bewegte Luft
• Vakuum (schnelle Durchflutung und ausreichender
Überdruck)
• Salzbad oder Wirbelbett bei 450–550°C
• Salzbad oder Wirbelbett bei 180–220°C
• Warmes Öl, ca. 80°C.
Anmerkung 1: Der Abschreckvorgang sollte bei
50–70°C unterbrochen und das Werzeug dann sofort
angelassen werden.
Anmerkung 2: Im Werkzeug werden optimale
Eigenschaften bei einer möglichst schroffen Abschreckung
erzielt. Die Abschreckung soll jedoch
nicht so schroff sein, daß sie zu einem übermäßigen
Verzug oder zur Rißbildung führt.
ZTU-Schaubild
Austenitisierungstemperatur 1050°C, Haltezeit 30 Minuten.
°C
1100
1000
900
800
700
600
500
400
300
M s
200
100
Karbide
Perlit
Bainit
Martensit
M f
1 2 3 4 5 6 7 8
1 10 100 10001 10 000 100 000 Seconds Sekunden
1 Minutes
1 10 100 1000 Minuten
1 10 100 Hours Stunden
Luftabkühlung Air cooling of bars von
0,2 0.2
1,5 1.5
10 90 600
Ø mm
0.0079
0.059
0.394 3.54 23.6 inch
Stäben Ø mm
9
A c1
= A890°C
(1630°F) C1 = 890°C
Ac
C1s = 800°C
= 800°C
(1470°F)
Abkühlungs-
Härte T 800–500
kurve HV 10 (S)
1 772 1
2 734 140
3 715 280
4 707 450
5 690 630
6 548 1390
7 473 5215
8 464 8360
9 351 19400
4

HOTVAR
Härte, Korngröße und Restaustenit in Abhängigkeit
von der Austenitisierungstemperatur.
Proben Ø 25 mm.
Korngröße
ASTM
Härte , HRC
10 64
8
6
4
2
0
ANLASSEN
Die Anlaßtemperatur kann je nach gewünschter
Härte dem Anlaßdiagramm entnommen werden.
Das Werkzeug soll mindestens zweimal angelassen
werden, und zwar mit zwischenzeitlichem
Abkühlen auf Raumtemperatur. Die Mindesthaltezeit
liegt bei zwei Stunden.
Anlaßdiagramm
Härte, HRC
60
58
56
54
52
50
48
46
62
60
58
56
HRC Öl
54
0
1050 1060 1070 1080°C
Austenitisierungstemperatur
1070°C
1050°C
Korngröße
Restaustenit
Restaustenit %
HRC Luft
44
550 575 600 625°C
Anlaßtemperatur 2 + 2 Stunden
6
4
2
MAßÄNDERUNGEN NACH DEM
ABSCHRECKEN UND ANLASSEN
Während des Härte- und Anlaßvorganges wird das
Werkzeug sowohl thermischen als auch Umwandlungsspannungen
ausgesetzt. Dies führt unweigerlich
zu Maßänderungen und im schlimmsten Fall
sogar zu Formänderungen.
Daher wird empfohlen, vor dem Härten und Anlassen
immer eine ausreichende Bearbeitungszugabe
einzuplanen. Normalerweise wird das Werkzeug in
Richtung der größten Abmessung kleiner und in
der kleinsten Abmessung eventuell größer. Dies
ist jedoch abhängig von der Werkzeuggröße, der
Form und der Abkühlungsgeschwindigkeit nach
dem Härten.
Für HOTVAR wird eine Bearbeitungszugabe von
0,4% empfohlen, bezogen auf Länge, Breite und
Dicke.
NITRIEREN UND NITROKARBURIEREN
Durch Nitrieren und Nitrokarburieren entsteht
eine harte Oberflächenschicht, die sehr verschleißfest
ist. Die Nitrierschicht ist jedoch spröde
und kann reißen oder abplatzen, wenn sie Schlagbeanspruchungen
oder plötzlichen Temperaturwechseln
ausgesetzt wird — je dicker die Schicht,
desto größer das damit verbundene Risiko. Vor
dem Nitrieren sollte das Werkzeug gehärtet und
dann bei einer Temperatur, die mindestens 50°C
über der Nitriertemperatur liegt, angelassen werden.
Im allgemeinen wird das Plasmanitrieren bevorzugt,
weil dabei das N 2 -Potential besser kontrolliert
werden kann. Die Plasmanitrierung in einer
75% Wasserstoff u. 25% Stickstoff Gasmischung bei
480°C ergibt eine Oberflächenhärte von ca.
1000 HV 0,2 .
HOTVAR kann auch in einem Salzbad oder in Gas
nitrokarburiert werden. Dadurch wird eine Oberflächenhärte
von ca. 900 HV 0,2 erreicht.
NITRIERTIEFE
Zeit Tiefe
Vorgang Stunden mm
Plasmanitrierung bei 480°C 10 0,18
30 0,27
Nitrokarburierung
– in Gas bei 580°C 2,5 0,20
– im Salzbad bei 580°C 1 0,13
Zweimal zweistündiges Anlassen bei 250°C führt
zu einer Härte von 56–58 HRC.
Hierbei ist zu beachten, daß HOTVAR eine größere
Nitrierbarkeit aufweist als 1.2344. Die Nitrierzeiten
bei HOTVAR sollten also kürzer sein als bei
1.2344, da ansonsten eine zu große Nitriertiefe
entstehen kann.
5

HOTVAR
Empfohlene
Schnittdaten
Die untenstehenden Zerspanbarkeitsdaten sind
Richtwerte und müssen den jeweiligen örtlichen
Voraussetzungen angepaßt werden.
DREHEN
Drehen mit Drehen mit
Hartmetall
Schnell-
Schnitt-
arbeitsstahl
parameter Schruppen Schlichten Schlichten
Schnittgeschwindigkeit
(v c ) m/Min. 140–160 160–180 25
Vorschub (f)
mm/U 0,3–0,6 –0,3 –0,3
Schnittiefe (a p )
mm 2–6 –2 –2
Bearbeitungsgruppe
ISO P20–P30 P10 –
beschichtetes beschichtetes
Hartmetall Hartmetall
oder Cermet
BOHREN
Spiralbohrer aus Schnellarbeitsstahl
Bohrerdurch- Schnittgeschwindig- Vorschub (f)
messer, Ø mm keit (v c ), m/Min mm/U
–5 14* 0,08–0,20
5–10 14* 0,20–0,30
10–15 14* 0,30–0,35
15–20 14* 0,35–0,40
*) Für beschichtete Schnellarbeitsstähle v c ~20 m/Min.
FRÄSEN
Plan- und Eckfräsen
Fräsen mit Fräsen mit
Hartmetall
Schnell-
Schnitt-
arbeitsstahl
parameter Schruppen Schlichten Schlichten
Schnittgeschwindigkeit
(v c )
m/Min. 140–180 180–220 80
Vorschub (f z )
mm/Zahn 0,2–0,4 0,1–0,2 –0,1
Schnittiefe (a p
)
mm 2–5 –2 –2
Bearbeitungsgruppe
ISO P20–P40 P10 –
beschichtetes beschichtetes
Hartmetall Hartmetall
oder Cermet
Schaftfräsen
Fräsertyp
Fräser mit
Schnitt- Vollhart- Wendeschneid- Schnellparameter
metall platten arbeitsstahl
Schnittgeschwindigkeit
(v c )
m/Min. 65 120–160 25 1)
Vorschub (f z )
mm/Zahn 0,03–0,2 2) 0,08–0,2 2) 0,05–0,35 2)
Bearbeitungsgruppe
ISO K10, P40 P20–P30 –
1)
Für beschichtete Schaftfräser aus Schnellarbeitsstahl
v c ≈ 40 m/Min.
2)
Abhängig von der radialen Schnittiefe und dem Fräserdurchmesser
Hartmetallbohrer
Bohrertyp
Kühlkanalbohrer
mit
Schnitt- Wende- Voll- Hartmetallparameter
plattenbohrer hartmetall schneide 1)
Schnittgeschwindigkeit
(v c )
m/Min. 160–200 65 55
Vorschub (f)
mm/U 0,05–0,25 2) 0,10–0,25 2) 0,15–0,25 2)
1) Bohrer mit Kühlkanälen und einer angelöteten Hartmetallschneide
2) Abhängig vom Bohrerdurchmesser
SCHLEIFEN
Allgemeine Schleifscheibenempfehlungen sind in
der Tabelle zu finden. Weitere Informationen
können der Uddeholm–Druckschrift ,,Schleifen von
Werkzeugstahl” entnommen werden.
Empfohlene Schleifscheiben
Schleifverfahren Weichgeglüht Gehärtet
Planschleifen A 46 HV A 46 GV
Planschleifen A 24 GV A 36 GV
(Segment)
Rundschleifen A 46 LV A 60 JV
Innenschleifen A 46 JV A 60 IV
Profilschleifen A 100 LV A 120 JV
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HOTVAR
Schweißen
Beim Schweißen von Werkzeugstahl lassen sich
gute Ergebnisse erzielen, wenn gründliche Vorbereitungen
getroffen werden. Dies betrifft insbesondere
die Wahl der erhöhten Arbeitstemperatur, die
Vorbereitung der Schweißnaht, die Wahl des geeigneten
Schweißzusatzwerkstoffes sowie des
Schweißverfahrens.
Funkenerosive
Bearbeitung
Wenn der Stahl im gehärteten und angelassenen
Zustand funkenerosiv bearbeitet wird, sollte die
weiße Schicht mechanisch — z.B. durch Schleifen
— entfernt werden. Das Werkzeug sollte anschließend
bei etwa 25°C unter der letzten
Anlaßtemperatur spannungsarmgeglüht werden.
Weitere Informationen finden Sie in unserer Broschüre
,,Funkenerosive Bearbeitung von Werkzeugstählen”.
Lichtbogenhand-
Schweißmethode WIG schweißen
Arbeitstemperatur 325–375°C 325–375°C
Schweißzusatz- QRO 90
werkstoff TIG-WELD QRO 90 WELD
Härte nach
dem Schweißen 50–55 HRC 50–55 HRC
Wärmebehandlung nach dem Schweißen
gehärteter Stahl Anlassen bei 20°C unter der ursprünglichen
Anlaßtemperatur
weichgeglühter Den Stahl vor Oxydation schützen
Stahl
und bei 820°C weichgeglühen. Dann
im Ofen mit 10°C pro Stunde auf
650°C abkühlen, anschließend an
der Luft abkühlen.
Weitere Informationen hierzu finden Sie in unserer
Uddeholm-Broschüre „Schweißen von Werkzeugstählen”.
Ausführlichere
Information
Bitte lassen Sie sich von Ihrer Uddeholm-Verkaufsstelle
über die Auswahl, die Wärmebehandlung
und die Liefermöglichkeiten von Uddeholm-
Werkzeugstählen informieren und fordern Sie die
Druckschrift ,,Stähle für Schneid- und Umformwerkzeuge”
an.
Die Angaben in dieser Broschüre basieren auf unserem gegenwärtigen
Wissensstand und vermitteln nur allgemeine Informationen über
unsere Produkte und deren Anwendungsmöglichkeiten. Sie können
nicht als Garantie ausgelegt werden weder für die spezifischen Eigenschaften
der beschriebenen Produkte noch für die Eignung für die als
Beispiel genannten Anwendungsmöglichkeiten.
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