Datenblatt

VANADIS ® 10 SUPERCLEAN 3
Hochverschleißfester–PM–Stahl für Kaltarbeitswerkzeuge

VANADIS 10
Ausschlaggebende
Werkzeugstahleigenschaften
für
HOHE WERKZEUGLEISTUNG
• Korrekte Härte für die Anwendung
• Hoher Verschleißwiderstand
• Gute Zähigkeit, um einen vorzeitigen Ausfall
durch Ausbröckelungen/Rissbildung zu vermeiden.
Hoher Verschleißwiderstand ist oft mit geringer
Zähigkeit gekoppelt und umgekehrt. Für eine
optimale Leistung des Werkzeugs sind jedoch in
vielen Fällen sowohl hoher Verschleißwiderstand als
auch hohe Zähigkeit ausschlaggebend.
Vanadis 10 wird auf der modernsten Pulveranlage
der Welt hergestellt. Dank seiner ausgewogenen
Legierungszusammensetzung bietet dieser PM-Stahl
neben guter Zähigkeit auch einen extrem hohen
Verschleißwiderstand und ist somit für Hochleistungswerkzeuge
besonders gut geeignet.
WIRTSCHAFTLICHERE WERKZEUGHERSTELLUNG
• Zerspanbarkeit
• Wärmebehandlung
• Maßbeständigkeit bei der Wärmebehandlung
• Oberflächenbehandlung.
Die Herstellung eines Werkzeuges aus hochlegierten
Werkzeugstählen ist in Bezug auf die Zerspanbarkeit
und die Wärmebehandlung oft problematischer
als die Herstellung eines Werkzeuges aus
niedriger legierten Stählen. Das erhöht natürlich die
Herstellungskosten.
Vanadis 10 ist ein pulvermetallurgisch hergestellter
Kaltarbeitsstahl. Die Wärmebehandlung dieser
modernen PM-Stähle ist wesentlich einfacher und
kostengünstiger als die der älteren HSS PM-Stähle.
Die Wärmebehandlung von Vanadis 10 ist der der
W.-Nr. 1.2379 ähnlich. Die Maßbeständigkeit nach
dem Härten und Anlassen ist ein großer Vorteil. Sie
ist viel besser als bei den bekannten, konventionell
hergestellten Hochleistungskaltarbeitsstählen. Das
bedeutet, dass Vanadis 10 auch ein besonders
geeigneter Werkzeugstahl für die CVD-Beschichtung
ist.
Anwendungsbereiche
Vanadis 10 ist besonders geeignet für Werkzeuge
für sehr lange Produktionsserien, bei denen
abrasiver Verschleiß das dominierende Problem ist.
Die sehr gute Kombination von extrem hohem
Verschleißwiderstand und guter Zähigkeit bedeutet,
dass Vanadis 10 eine interessante Alternative ist für
Anwendungen, bei denen Werkzeuge aus anderen
verschleißfesten Materialien wie z.B. Hartmetall zu
Ausbröckelungen oder Rissbildung neigen.
Beispiele:
• Schneiden und Umformen
• Feinschneiden
• Schneiden von Trafo- und Rotor-Stator-Blechen
• Schneiden von Dichtungen
• Tiefziehen
• Kaltumformen
• Messer für Papier und Folien
• Pulverpressen
• Granuliermesser
• Extruderschnecken usw.
Allgemeines
Vanadis 10 ist ein Cr-Mo-V-legierter Stahl,
charakterisiert durch:
• Extrem hohen Verschleißwiderstand
• Hohe Druckfestigkeit
• Sehr gute Durchhärtungseigenschaften
• Gute Zähigkeit
• Sehr gute Maßbeständigkeit nach dem Härten
und Anlassen
• Gute Anlassbeständigkeit.
Richt- C Si Mn Cr Mo V
analyse % 2,9 0,5 0,5 8,0 1,5 9,8
Lieferzustand
Weichgeglüht auf ca. 280–310 HB
Farbkennzeichnung
Grün/violett
Eigenschaften
PHYSIKALISCHE EIGENSCHAFTEN
Gehärtet und angelassen auf 62 HRC.
Temperatur 20°C 200°C 400°C
Dichte
kg/m 3 7 400 – –
Elastizitätsmodul
N/mm 2 220 000 210 000 200 000
Wärmeausdehnungskoeffizient
pro °C ab 20°C – 10,7 x 10 –6 11,4 x 10 –6
Wärmeleitfähigkeit
W/m • °C – 20 22
Spezifische Wärme
J/kg °C 460 – –
2

VANADIS 10
SCHLAGZÄHIGKEIT
Ungefähre Schlagzähigkeitswerte (bei Raumtemperatur)
für verschiedene Anlasstemperaturen.
Probengröße: 7 x 10 x 55 mm ungekerbt, Härtetemperatur:
1020°C, Luftabkühlung, zweimal
angelassen.
Schlagzähigkeit, Joule
35
30
25
20
15
10
5
0
Härte
Schlagzähigkeit
Härte, HRC
65
45
200 300 400 500 600°C
Anlasstemperatur °C (2h + 2h)
VERSCHLEISSWIDERSTAND
Stift-Scheibe-Test. Scheibe: SiC
Vanadis 10 = 62 HRC, W.-Nr. 1.2379 = 62 HRC
Gewichtsverlust (mg/Min)
150
140
120
100
80
60
40
20
0
VANADIS 10
W.-Nr. 1.2379
60
55
50
Wärmebehandlung
WEICHGLÜHEN
Den Stahl vor Oxidation schützen und auf 900°C
durchwärmen; dann im Ofen um ca. 10°C pro
Stunde bis auf 750°C und anschließend an der Luft
abkühlen.
SPANNUNGSARMGLÜHEN
Nach der Grobzerspanung sollte das Werkzeug auf
650°C durchgewärmt und 2 Stunden auf dieser
Temperatur gehalten werden; dann langsam auf
500°C im Ofen und anschließend an der Luft
abkühlen.
HÄRTEN
Vorwärmtemperatur: 600–700°C
Austenitisierungstemperatur: 1020–1100°C
Haltedauer: 30 Min.
Anmerkung: Haltedauer = Zeitspanne des Haltens
auf Austenitisierungstemperatur, beginnend mit
dem Erreichen der Solltemperatur im Kern bis zur
Einleitung des Abschreckvorganges. Eine Haltedauer
von weniger als 30 Minuten führt zu Härteverlust!
Während des Austenitisierens muss das Werkzeug
vor Entkohlung und Oxidation geschützt werden.
ABSCHRECKEN
• Luft/Gas
• Vakuumanlage (Gasüberdruck 2–5 bar)
• Warmbad oder Fließbett bei 500–550°C
• Warmbad oder Fließbett bei 200–350°C, wobei
350°C empfohlen werden.
Anm. 1: Das Werkzeug soll sofort angelassen
werden, wenn eine Temperatur von 50–70°C
erreicht ist.
Anm. 2: Für eine optimale Zähigkeit sollte die
Abkühlung so schnell wie möglich erfolgen. Dabei
muss berücksichtigt werden, dass der Verzug
akzeptabel bleibt.
Anm. 3: Querschnitte >50 mm sollten nach dem
Temperaturausgleich im Warmbad mit Gebläseluft
weiter abgekühlt werden.
3

VANADIS 10
ZTU-Schaubild für kontinuierliche Abkühlung
Austenitisierungstemperatur 1020–1060°C. Haltedauer 30 Minuten.
Temperatur
°C
1100
1000
900
Ac 1f
800
Karbide
Perlit
Ac 1s
700
600
500
400
300
200
100
M s
Martensit
M f
1 2 3 4
Bainit
5 6 7 8 9
Kurve Härte T 800–500
Nr HV 10 (Sek.)
1 890 3,8
2 878 10
3 818 232
4 806 481
5 731 695
6 635 1389
7 509 2318
8 325 4633
9 311 6947
1 10 100 1 000 10 000 100 000 Sekunden
1 10 100 1 000 Minuten
1 10 100 Stunden
Luftabkühlung
0,2 1,5 10 90 600 von Stäben, Ø mm
Isothermisches ZTU-Schaubild
Austenitisierungstemperatur 1020°C. Haltedauer 30 Minuten.
Temperatur
°C
1100
1000
Austenitizing temperature: 1020°C
Holding time: 30 min.
900
Ac 1f
800
Perlit Pearlite
700
600
500
400
300
Bainite
Ms
200
100
Mf
1
1 10 100 1 000 10 000 100 000 Sekunden
Ac 1s
Härte
Temp. Zeit HV10
°C Stunde (ca.)
800 4,5 297
750 18 302
700 1,1 350
675 22 354
650 4 423
600 23 523
500 44 890
425 61 890
400 22,5 890
350 15 858
325 3,5 715
300 7 642
250 22 673
1 10 100 1 000 Minuten
1 10 100 Stunden
Luftabkühlung
0,2 1,5 10 90 600 von Stäben, Ø mm
4

VANADIS 10
Veränderung der Härte, Korngröße und des Restaustenits
in Abhängigkeit von der Austenitisierungstemperatur.
Haltedauer 30 Minuten. Luftabkühlung.
Härte, HRC
70
68
66
64
62
60
58
56
Härte
Restaustenit, %
20
975 1000 1020 1050 1075 °C
Austenitisierungstemperatur
ANLASSEN
Die Anlasstemperatur kann je nach gewünschter
Härte dem Anlassdiagramm entnommen werden.
Es soll zweimal angelassen werden mit einer
Zwischenkühlung auf Raumtemperatur. Die niedrigste
Anlasstemperatur beträgt 180°C. Die Mindesthaltedauer
beträgt 2 Stunden. Bei einer Härtetemperatur
von 1100°C oder höher wird eine
Anlasstemperatur von mindestens 525°C empfohlen,
um den Restaustenitgehalt zu reduzieren.
Anlassdiagramm
Härte, HRC
70
68
66
64
62
60
58
56
54
Austenitisierungstemperatur
1060°C
Restaustenit
1020°C
15
10
5
Restaustenit , %
1100°C
10
MASSÄNDERUNGEN NACH DEM ANLASSEN
Proben: Würfel von 65 x 65 x 65 mm
Austenitisierungstemperatur
Maßänderung %
0,10
0,08
0,06
0,04
0,02
0,00
980°C 1020°C 1060°C
Nicht angelassen 200°C 550°C
Anlasstemperatur
Proben: Platten von 125 x 125 x 25 mm
Maßänderung %
0,10
0,08
0,06
0,04
0,02
0,00
Nicht angelassen 200°C 550°C
Anlasstemperatur
TIEFTEMPERATURBEHANDELN
Werkzeuge, von denen eine maximale Maßstabilität
während der Anwendung verlangt wird, können
folgendermaßen tieftemperaturbehandelt werden:
Unmittelbar nach dem Abschrecken sollte das Teil
auf –70 bis – 80°C tiefgekühlt werden, Haltedauer
1–3 Stunden, und anschließend angelassen werden.
Die Tieftemperaturbehandlung führt zu einem
Abbau von Restaustenit. Dadurch steigert sich die
Härte um ~1 HRC im Vergleich zu nicht tiefgekühlten
Werkzeugen, wenn niedrigtemperaturangelassen
wird. Hochtemperaturangelassene Werkzeuge
erhalten keine höhere Härte. Verglichen mit
den Anlasskurven von nicht tiefgekühlten Werkzeugen,
sollte eine um 25–50°C tiefere Anlasstemperatur
gewählt werden, um die gewünschte
Härte zu erzielen.
Restaustenit
1060°C
5
0
200 300 400 500 600°C
Anlasstemperatur, °C
Typisches Anwendungsbeispiel für Vanadis 10:
Werkzeug für das Stanzen von Elektrobändern.
5

VANADIS 10
Werkzeuge, die ausreichend hochtemperaturangelassen
sind, haben auch ohne Tieftemperaturbehandlung
einen niedrigen Restaustenitgehalt und
damit in vielen Fällen eine zufriedenstellende Maßstabilität.
Wird jedoch eine höhere Maßstabilität im
Einsatz gefordert, ist es manchmal trotzdem notwendig,
Werkzeuge tiefzukühlen, die anschließend
hochtemperaturangelassen werden.
Für höchste Ansprüche an Maßstabilität wird eine
Tieftemperaturbehandlung mit Flüssigstickstoff nach
dem Abschrecken und nach jedem Anlassvorgang
empfohlen.
NITRIEREN
Durch Nitrieren entsteht eine harte Randschicht, die
den Verschleißwiderstand erhöht und die Neigung
zu Kaltaufschweißungen verringert.
Da die Nitriertemperatur immer unter der Anlasstemperatur
liegen muss, muss ein Werzeug, das
nitriert werden soll, hinter dem Sekundärhärtemaximum
angelassen werden. Die Temperatur für
das Hochtemperaturanlassen von Vanadis 10 liegt
bei ca. 525°C. Die Nitriertemperatur sollte daher
500–525°C nicht überschreiten.
Ionnitrieren wird bevorzugt. Die Oberflächenhärte
nach dem Nitrieren beträgt ca. 1250 HV 0,2 kg . Die zu
erzielende Nitrierschichtdicke richtet sich nach der
Anwendung.
Empfehlungen
für die spanabhebende
Bearbeitung
Die untenstehenden Zerspanbarkeitsdaten sollen als
Richtwerte betrachtet werden. Diese müssen den
jeweiligen örtlichen Voraussetzungen angepasst
werden.
DREHEN
Drehen mit Hartmetall Drehen mit
Schnellarbeitsstahl
Schnittparameter Schruppen Schlichten Schlichten
Schnittgeschwindigkeit
(v c )
m/min 50–80 80–100 5–8
Vorschub (f)
mm/U 0,2–0,4 0,05–0,2 0,05–0,3
Schnitttiefe (a p )
mm 2–4 0,5–2 0,5–3
Bearbeitungsgruppe
ISO K20* K15* –
* Ein verschleißfestes Al 2 0 3 beschichtetes Hartmetall wird
empfohlen.
FRÄSEN
Plan- und Eckfräsen
Fräsen mit Hartmetall
Schnittparameter Schruppen Schlichten
Schnittgeschwindigkeit (v c )
m/Min. 30–50 50–70
Vorschub (f z )
mm/Zahn 0,2–0,4 0,1–0,2
Schnitttiefe (a p )
mm 2–4 –2
Bearbeitungsgruppe ISO K20–P20 K15–P15
beschichtetes beschichtetes
Hartmetall Hartmetall
oder Cermet
Schaftfräsen
Fräsertyp
Fräser mit
Schnitt- Vollhart- Wendeschneid- Schnellparameter
metall platten arbeitsstahl 1)
Schnittgeschwindigkeit
(v c ) m/Min. 30–40 30–50 10–14
Vorschub (f z )
mm/Zahn 0,03–0,20 2) 0,08–0,20 2) 0,05–0,35 2)
Bearbeitungsgruppe
ISO – K 15 3) –
1)
Unbeschichteter Schnellarbeitsstahl wird nicht empfohlen.
2)
Abhängig von radialer Schnitttiefe und vom Fräserdurchmesser.
3)
Ein verschleißfestes Al 2 O 3 -beschichtetes Hartmetall wird
empfohlen.
BOHREN
Spiralbohrer aus Schnellarbeitsstahl
Bohrer-
Schnittgedurchmesser
schwindigkeit (v c ) Vorschub (f)
mm m/Min. mm/U
–5 6–8* 0,05–0,15
5–10 6–8* 0,15–0,20
10–15 6–8* 0,20–0,25
15–20 6–8* 0,25–0,35
* Für beschichtete Schnellarbeitsstähle v c 12–14 m/Min.
Hartmetallbohrer
Bohrertyp
Kühlkanalbohrer
mit
Schnitt- Wende- Vollhart- Hartmetallparameter
plattenbohrer metall schneide 1)
Schnittgeschwindigkeit
(v c )
m/Min. 70–90 40–60 20–30
Vorschub (f)
mm/U 0,05–0,15 2) 0,10–0,25 2) 0,15–0,25 2)
1)
Bohrer mit Kühlkanälen und einer angelöteten Hartmetallschneide.
2)
Abhängig vom Bohrerdurchmesser.
6

VANADIS 10
SCHLEIFEN
Allgemeine Schleifscheibenempfehlungen sind in
der Tabelle zu finden. Weitere Informationen
können der Uddeholm-Druckschrift „Schleifen von
Werkzeugstahl” entnommen werden.
Schleifverfahren weichgeglüht gehärtet
Umfangsschleifen A 46 HV B151 R50 B3 1)
A 46 GV 2)
Stirnschleifen A 36 GV A 46 GV
(Segment)
Außenrundschleifen A 60 KV B151 R75 B3 1)
A 60 JV 2)
Innenrundschleifen A 60 JV B151 R75 B3 1)
A 60 IV
Profilschleifen A 100 IV B126 R100 B6 1)
A 100 JV 2)
1)
Für diese Anwendungen sollten, wenn möglich, CBN-Scheiben
verwendet werden.
2)
Für diese Anwendungen sollten Schleifscheiben mit gesintetem
Korund (Norton SG-Scheiben) verwendet werden.
Funkenerosive
Bearbeitung
Wenn der Stahl im gehärteten und angelassenen
Zustand funkenerosiv bearbeitet wird, sollte die
Bearbeitung mit einem „Schlichtvorgang” (d.h.
niedriger Strom, hohe Frequenz) beendet werden.
Für eine optimale Werkzeugleistung sollten die
funkenerosiv bearbeiteten Flächen geschliffen/
poliert werden. Anschließend sollte das Werkzeug
nochmals bei einer Temperatur von etwa 25°C
unter der letztbenutzten Anlasstemperatur angelassen
werden.
Beim funkenerosiven Drahtschneiden größerer
Querschnitte oder komplizierter Teile sollte Vanadis
10 bei Temperaturen über 500°C angelassen
werden.
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.
Relativer Vergleich
der Kaltarbeitsstähle von Uddeholm
ARNE
CALMAX
CALDIE
RIGOR
SLEIPNER
SVERKER 21
SVERKER 3
VANADIS 4 Extra
VANADIS 4
VANADIS 6
VANADIS 10
VANADIS 23
VANADIS 30
VANADIS 60
W. -Nr. 1.3343
Typischer Anwendungsbereich für Vanadis 10:
lange Serien in der Elektroindustrie.
MATERIALEIGENSCHAFTEN UND WIDERSTAND GEGEN AUSFALLMECHANISMEN
Härte/
Widerstand Widerstand gegen
Widerstand gegen
Ermüdungsrisse
Uddeholm gegen plast. Zerspan- Schleif- Maßbestän- abrasiven adhäsiven Duktilität/ Zähigkeit/
Stahl Verformung barkeit barkeit digkeit Verschleiß Verschleiß Ausbrüche Totalbruch
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