GRANE Werkzeug- und Kunststofformenstahl - 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
GRANE
Werkzeug- und
Kunststofformenstahl
Überall, wo Werkzeuge hergestellt
und verwendet werden

GRANE
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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.

GRANE
Allgemeines
GRANE ist ein Chrom-Nickel-Molybdän-legierter
Werkzeugstahl mit folgenden Eigenschaften:
• hohe Zähigkeit
• hohe Härte
• gute Maßhaltigkeit beim Härten
• gute Verschleißfestigkeit
• gute Polierbarkeit
• gute Zerspanbarkeit
Eigenschaften
PHYSIKALISCHE DATEN
Gehärtet und angelassen auf 54 HRC. Daten bei
Raumtemperatur und erhöhten Temperaturen.
Richt- C Si Mn Cr Ni Mo
analyse % 0,55 0,3 0,5 1,0 3,0 0,3
Normen (W.-Nr. 1.2721), (AISI L6),
AFNOR 55 NCD 12
Lieferzustand
Weichgeglüht auf ca. 230 HB.
Farbkennzeichnung
Orange/weiß
Temperatur 20°C 200°C 400°C
Dichte
kg/m 3 7 800 7 750 7 700
Elastizitätsmodul
N/mm 2 200 000 195 000 185 000
Wärmeausdehnungskoeffizient
pro °C ab 20°C — 12,0 x 10 –6 13,4 x 10 –6
Wärmeleitzahl
W/m °C – 29 33
Spezifische Wärme
J/kg °C 460 — —
Verwendungszwecke
Die hervorragende Kombination von Zähigkeit
und Verschleißfestigkeit, die GRANE bietet, ermöglicht
eine breite Verwendung dieses Stahls
sowohl für Warm- als auch für Kaltarbeitswerkzeuge.
Kunststofformen und verschiedenartige
Hochleistungswerkzeuge, die hohem Druck,
Stoßbelastungen oder Biegebeanspruchungen
ausgesetzt sind, werden in großem Umfang aus
GRANE hergestellt.
Die relativ hohe Härte (max. 56 HRC), die sich bei
GRANE erzielen läßt, macht diesen Stahl besonders
geeignet für Umformwerkzeuge, die nicht nur
eine lange Standzeit, sondern gleichzeitig auch
eine hohe Zähigkeit aufweisen müssen.
Verwendungszweck
HRC
Kunststofformen:
Spritzgußformen für Thermoplaste 50–56
Spritzgußformen für Duroplaste 50–56
Preß- und Spritzpreßwerkzeuge 50–56
Warmscherenmesser 50–54
Kaltscherenmesser 52–56
Gesenke 37–47
Kaltprägewerkzeuge 40–50
Kaltpreßwerkzeuge; Biegewerkzeuge 52–56
Münz-Prägewerkzeuge (Kaltarbeit)52–56
Hochfeste Bauteile 40–56
Einige Küchenartikel, die mit Formen aus
GRANE hergestellt worden sind.
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GRANE
ZUGFESTIGKEIT
BEI RAUMTEMPERATUR
Die Zugfestigkeitswerte sind als Annäherungswerte
zu betrachten. Alle Proben wurden einem
Stab von 25 mm Durchmesser in der Walzrichtung
entnommen, bei 840± 10°C in Öl gehärtet und auf
die angegebene Härte doppelt angelassen.
Härte 56 HRC 43 HRC
Zugfestigkeit Rm
N/mm 2 2 100 1 400
Streckgrenze Rp0,2
N/mm 2 1 700 1 300
KERBSCHLAGZÄHIGKEIT BEI
RAUMTEMPERATUR
Ungefähre Kerbschlagzähigkeitswerte für verschiedene
Anlaßtemperaturen. Die Proben wurden
einem Stab von Ø 35 mm entnommen, bei 840°C
an der Luft gehärtet und auf die angegebene Härte
doppelt angelassen.
Kerbschlagzähigkeit KV
Joule
30
25
20
15
10
5
0
Kerbschlagzähigkeit
Härte
Härte HRC
60
50
40
30
20
10
100 200 300 400 500 600°C
Anlaßtemperatur
Wärmebehandlung
WEICHGLÜHEN
Den Stahl vor Oxydation schützen und auf 770°C
durchwärmen; dann im Ofen um ca. 10°C/h bis
auf 600°C und anschließend an der Luft abkühlen.
Erneut durchwärmen auf ca. 650°C und 10 Stunden
auf dieser Temperatur halten. Abkühlen im
Ofen auf 500°C und anschließend an der Luft.
SPANNUNGSARMGLÜHEN
Nach der Grobzerspanung sollte das Werkzeug
auf 650°C durchgewärmt und 2 Stunden auf dieser
Temperatur gehalten werden; dann langsam im
Ofen auf 500°C und anschließend an der Luft abkühlen.
HÄRTEN
Vorwärmtemperatur: 600–700°C
Austenitisierungstemperatur: 800–860°C, normalerweise
840°C.
Oberflächenhärte
Temperatur Haltedauer* vor dem Anlassen
°C Min. HRC
800 30 57± 2
825 30 58±2
860 30 59±2
* Haltedauer = Zeitspanne des Haltens auf Austenitisierungstemperatur,
beginnend mit dem Erreichen der
Solltemperatur im Kern bis zur Einleitung des
Abschreckvorganges.
Während des Austenitisierens muß das Werkzeug
vor Entkohlung und Oxydation geschützt werden.
ABSCHRECKMITTEL
• Gebläseluft
• Vakuumanlage mit Überdruck
• Warmbad oder Fließbett bei 200-550°C,
Haltedauer 15-30 Minuten, anschließend Luftabkühlung.
(Eine längere Haltedauer im Bad
ergibt eine niedrigere Härte).
•Öl
Für optimale Eigenschaften sollte die Abschrekkung
so schnell wie möglich erfolgen. Dabei muß
berücksichtigt werden, daß der Verzug akzeptabel
bleibt. Außerdem sollte nicht so schnell abgeschreckt
werden, daß die Gefahr von Rißbildung
besteht.
Das Werkzeug soll sofort angelassen werden,
wenn eine Temperatur von 50-70°C erreicht ist.
Eine Form zur Herstellung
eines Durchschlags.
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GRANE
Härte, Korngröße und Restaustenit in Abhängigkeit
von der Austenitisierungstemperatur.
Korngröße
Härte
10
8
6
4
2
60
58
56
54
52
50
48
46
44
42
40
HRC
Haltedauer
60 Min.
Haltedauer
30 Min.
Restaustenit
Restaustenit %
Korngröße
780 800 820 840 860 880 900°C
Austenitisierungstemperatur
40
30
20
10
Auch die Größe und geometrische Auslegung des
Werkzeuges sind ausschlaggebend.
Daher soll vor dem Härten immer eine ausreichende
Bearbeitungszugabe eingeplant werden,
als Richtwert bei GRANE 0,15%.
Beispiel für Maßänderungen bei einer Platte
100 x 100 x 25 mm, die unter idealen Bedingungen
gehärtet wurde:
Austenitisierungs- Breite Länge Dicke
temperatur 825°C % % %
Ölabschreckung min. + 0,06 + 0,08 0
max. + 0,12 + 0,13 + 0,08
Warmbad min. 0 + 0,07 + 0,05
max. + 0,01 + 0,08 – 0,04
Luftabschreckung/ min. + 0,02 – 0,01 + 0,15
Vakuum max. + 0,04 – 0,05 + 0,15
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.
Um Anlaßsprödigkeit zu vermeiden, soll im Bereich
300–350°C nicht angelassen werden.
Anlaßdiagramm
Härte, HRC
60
55
50
45
40
35
30
25
20
Restaustenit %
Austenitisierungstemperatur
800°C
Restaustenit
860°C
100 200 300 400 500 600 700
Anlaßtemperatur °C
Die o.a. Anlaßkurven gelten für kleine Proben. Die
tatsächlich erreichbare Endhärte hängt von der Größe
des Werkzeugs ab.
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4
2
MAßÄNDERUNGEN BEIM ANLASSEN
Maßänderung %
+ 0,12
+ 0,08
+ 0,04
0
– 0,04
– 0,08
– 0,12
100 200 300 400 500 600 700°C
Anlaßtemperatur
Anmerkung: Die Maßänderungen beim Härten und An–
lassen sind zu addieren.
NITRIEREN
Vor dem Nitrieren soll das Werkzeug gehärtet und
bei mindestens 20°C höher als die Nitriertemperatur
angelassen werden.
Durch Nitrieren entsteht eine harte Randschicht,
die sehr beständig gegen Abnutzung und Auskolkung
ist und auch die Korrosionsbeständigkeit
steigert. Nitrieren bei 525°C in Ammoniakgas ergibt
eine Oberflächenhärte von ca. 600 HV.
Nitriertemperatur Nitrierdauer Nitriertiefe
°C h mm
525 10 0,20
525 30 0,30
525 60 0,40
MAßÄNDERUNGEN BEIM HÄRTEN
Maßänderungen während des Härtens und Anlassens
hängen von der Art der Wärmebehandlung,
den verwendeten Temperaturen und dem verwendeten
Abschreckmittel ab.
NITROKARBURIEREN
Ein zweistündiges Nitrokarburieren bei 580°C
ergibt eine Oberflächenhärte von ca. 450 HV. Die
Randschicht mit dieser Härte erreicht eine Tiefe
von ca. 0,15 mm.
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GRANE
Empfohlene
Schnittdaten
Die untenstehenden Zerspanbarkeitsdaten sind
Richtwerte und müssen den jeweiligen örtlichen
Voraussetzungen angepasst werden.
DREHEN
Drehen mit Drehent mit
Hartmetall
Schnell-
Schnitt-
arbeitsstahl
parameter Schruppen Schlichten Schlichten
Schnittgeschwindigkeit
(v c ) m/Min. 140–170 170–220 20
Vorschub (f)
mm/U 0,30–0,60 –0,30 –0,30
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 20* 0,08–0,20
5–10 20* 0,20–0,30
10–15 20* 0,30–0,35
15–20 20* 0,35–0,40
* Für beschichtete Schnellarbeitsstähle v C
~26 m/min.
FRÄSEN
Plan- und Eckfräsen
Fräsen mit Fräsen mit
Hartmetall
Schnell-
Schnitt-
arbeitsstahl
parameter Schruppen Schlichten Schlichten
Schnittgeschwindigkeit
(v c )
m/Min. 120–160 160–200 25
Vorschub (f z )
mm/Zahn 0,20–0,40 0,10–0,20 0,10
Schnittiefe (a p )
mm 2–5 –2 –2
Bearbeitungsgruppe
ISO P20–P40 P10–P20
beschichtetes beschichtetes
Hartmetall Hartmetall
oder Cermet
Schaftfräsen
Fräsertyp
Fräser mit
Schnitt- Vollhart- Wendeschneid- Schnellparameter
metall platten arbeitsstahl
Schnittgeschwindigkeit
(v c )
m/Min. 60 130–180 30 1)
Vorschub (f z )
mm/Zahn 0,03–0,20 2) 0,08–0,20 2) 0,05–0,35 2)
Hårdmetallbeteckning
ISO K20, P40 P20–P40 –
1)
Für beschichtete Schaftfräser aus Schnellarbeitsstahl
v C
~40 m/min.
2)
Abhängig von radialer Schnittiefe und vom Fräserdurchmesser.
Hartmetallbohrer
Bohrertyp
Kühkanalbohrer
mit
Schnitt- Wende- Voll- Hartmetallparameter
plattenbohrer hartmetall schneide 1)
Schnittgeschwindigkeit
(v c )
m/Min. 140–190 65 50
Vorschub (f)
mm/U 0,03–0,10 2) 0,10–0,25 2) 0,15–0,25 2)
1) Bohrer mit Kühlkanälen und einer angelöten Hartmetallschneide.
2) Abhängig von Bohrerdurchmesser.
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 A 46 GV
Stirnschleifen
(Segment)A 24 GV A 36 GV
Außenrundschliefen A 46 LV A 60 JV
Innenrundschleifen A 46 JV A 60 IV
Profilschleifen A 100 LV A 120 JV
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GRANE
Funkenerosive
Bearbeitung
Wenn der Stahl in gehärtetem und angelassenem
Zustand funkenerosiv bearbeitet wird, sollte das
Werkzeug anschließend nochmals bei einer Temperatur
von ca. 25°C unter der letztbenutzten Anlaßtemperatur
angelassen werden.
Ausführlichere Informationen über funkenerosive
Bearbeitung können der Uddeholm-Druckschrift
,,Funkenerosive Bearbeitung von Werkzeugstählen”
entnommen werden.
Polieren
GRANE besitzt nach dem Härten und Anlassen
eine sehr gute Polierbarkeit.
Jede Werkzeugstahlsorte hat eine optimale Polierzeit,
die von der Härte und Poliertechnik abhängig
ist. Übermäßiges Polieren kann zu einem schlechten
Ergebnis führen (z.B. zu dem sogenannten
,,Apfelsinenhaut”-Effekt).
Ausführlichere Informationen können der Uddeholm-Druckschrift
,,Polieren von Formenstählen”
entnommen werden.
Schweißen
Schweißen von Werkzeugstahl kann erfolgreich
durchgeführt werden, wenn hierbei sorgfältig
gearbeitet wird (Schweißen bei erhöhter Temperatur,
sorgfältige Vorbereitung der Schweißnaht,
Einsatz eines geeigneten Schweißzusatzwerkstoffes
und Schweißverfahrens).
Ausführlichere
Informationen
Bitte lassen Sie sich von Ihrer Uddeholm-Verkaufsstelle
über die Auswahl, die Wärmebehandlung
und die Liefermöglichkeiten von Uddeholm-
Werkzeugstählen informieren.
Lichtbogenhand-
Schweißmethode WIG schweißen
Arbeitstemperatur
225–275°C 225–275°C
Schweißzusatz- UTPA 73G2 UTP 73G2
werkstoff UTPA 67S UTP 67S
Härte nach
dem Schweißen 55–58 HRC 55–58 HRC
Ausführlichere Informationen können der
Uddeholm-Druckschrift ,,Schweißen von Werkzeugstahl”
entommen werden.
Hartverchromen
Nach dem Hartverchromen sollte das Werkzeug
für ca. 4 Stunden bei 180°C angelassen werden,
um eine Wasserstoffversprödung zu vermeiden.
Fotoätzen
GRANE weist ein sehr homogenes Gefüge mit
sehr wenigen, nichtmetallischen Einschlüssen auf,
was auf dieVakuumentgasung bei der Herstellung
des Stahls zurückzuführen ist. Dadurch ist ein
genaues und gleichmäßiges Ergebnis beim Fotoätzen
gewährleistet.
Ausführlichere Informationen können der
Uddeholm-Druckschrift ,,Fotoätzung von Werkzeugstählen”
entnommen werden.
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