HOTVAR Tysk-98/99 - Uddeholm

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HOTVAR Tysk-98/99 - Uddeholm

HOTVAR ®

Warmarbeitsstahl


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.

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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

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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 Stäben Ø mm

inch

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

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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

44

550 575 600 625°C

Anlaßtemperatur 2 + 2 Stunden

Restaustenit %

HRC Luft

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.

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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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