Materialvalg og herding av kniv og verktøystål Fredrik Haakonsen Metallurg 1 Fredrik Haakonsen, Metallurg
Enkle herdeteknikker I essa hos smeden Propanbrenner Fungerer, men er svært avhengig av skikkeligheten til den som gjør det. Vanskelig å bedømme temperaturer. Vanskelig å gjenskape eksakt. 2 Fredrik Haakonsen, Metallurg
Begrep Hardhet: Motstand mot deformasjon ved belastning av ytre krefter. Herdbarhet: Hvor dypt stålet blir hardt etter bråkjøling. Slitasjemotstand: Motstand mot materialfjerning ved mekanisk slitasje. Duktilitet: Plastisk deformasjon uten brudd. Seighet: Energi for å få brudd. 3 Fredrik Haakonsen, Metallurg
Inndeling U-legerte stål; karbonstål, små mengder Mn og Si. Må kjøles i vann. Lavlegerte stål; i tillegg tilsatt små mengder Cr, Mo, W, V, Ni med flere. Opp til 3-4% legeringselement. Oljeherdende. Høylegerte stål; store tilsatser av legeringselement, mer enn 4 %. Luftherdende 4 Fredrik Haakonsen, Metallurg
Effekt av elementene Karbon: Det viktigste elementet, gir hardhet og slitasjemotstand, øker sprøheten. Mangan og silisium, kommer fra framstillinga, øker herdbarheten. Krom, vanadium, wolfram, molybden: karbiddannere, gir økt slitasjemotstand, øker herdbarheten. Framstilling også viktig: Økt renhet gir økt seighet. Pulverstål: Seigere, mindre bedre fordelte karbider ingen carbide stringers, mulighet for mer legeringselement. 5 Fredrik Haakonsen, Metallurg
Mye brukte stål AISI Produsent navn Svensk standard (SS) Type stål O-1 Arne (UHB) 2140 Lav-legert kaldarbeid A-2 Rigor (UHB) 2260 Høylegert kaldarbeid D-2 Sverker 21 (UHB) 2310 Høylegert kaldarbeid M-2 HSS Elmax (UHB) RWL-34 (Damasteel) Plastformstål jetmotorer Pulverstål Pulverstål 6 Fredrik Haakonsen, Metallurg
Karbider Verktøystål med mye karbon vil inneholde karbider. Dette er harde partikler som øker slitasjemotstanden, men reduserer seigheten. Kan være gunstig ved høy eggvinkel >30 (15 per side) men fører til utknekking av egg ved lav/spiss vinkel ~20 (10 per side) Sprøhet øker med økt volumfraksjon, økt størrelse og ujevn fordeling (stringers). Bør unngås i store kniver som skal brukes til hogging. 7 Fredrik Haakonsen, Metallurg
Lavkarbon stål AISI O-1 Elmax 8 Fredrik Haakonsen, Metallurg
Forvarming 650 C, ved høye herdetemperaturer også I flere trinn. Ikke alltid nødvendig, men fordel ved komplekse deler og hvor det er vært kraftig maskinering. Hindrer at verktøyet slår seg. Korter ned på austenittiseringstiden. 9 Fredrik Haakonsen, Metallurg
Austenittisering Alltid over 723 C Stål blir umagnetisk ved 760 C Som regel 790 830 C for u-legerte og lavlegerte stål. Høyere ved økende mengde legerings tilsetning. For høylegerte stål som regel 950 1100 C. For HSS opp til 1300 C Anbefalt; minst 30 minutter, lenger for tykkere deler. Må ikke være for lenge, da det kan føre til decarburisering og kornvekst. For lav temperatur gir lav hardhet, for høy temperatur gir sprøhet. 10 Fredrik Haakonsen, Metallurg
Bråkjøling Vann, olje, etappebad eller luft. Hurtigere kjøling gir høyere hardhet men økende risiko for sprekker. U-legerte stål må kjøles i vann. Vann/olje må holde 50-70 C Høylegerte stål kan kjøles i luft, men dette vil ikke gi høyest hardhet. Etappebad: Saltbad (500 C) eller oljebad (200 C) gir god hardhet og liten fare for sprekker. 11 Fredrik Haakonsen, Metallurg
CCT-diagram Effekt av kjøling etter austenittisering (O-1, UHB Arne) 12 Fredrik Haakonsen, Metallurg
Anløping Etter herdingen er stålet sprøtt. Anløping øker seigheten. Anbefalt; 2 ganger 2 timer ved temperatur for lavtemperaturanløping (175-250 C) 3 ganger 2 timer for høytemperaturanløping (525-610 C) Høytemperaturanløping blir brukt på verktøy som må tåle høyere temperaturer som HSS, varmarbeidsverktøy (H-13) og avanserte kaldarbeidsverktøy. Anløping mellom 250 og 525 C er ikke anbefalt, kan føre til sprøhet. 13 Fredrik Haakonsen, Metallurg
Effekt av anløping UHB Arne, O-1 14 Fredrik Haakonsen, Metallurg
Utstyr Herdeovn; bør gå opp til 1100 C, god klaring for verktøyet. Eks: Nabertherm Vakuumherdeovn. Dyre, kun for høylegert stål. Eks: Ipsen Herdefolie Ekstra termologger, for å sjekke temperaturen nøyaktig. Eks Fluke med K-element. Kjølemedium; vann, olje, salt. Verneutstyr for høye temperaturer. 15 Fredrik Haakonsen, Metallurg