Franc Uranc, dipl. inž. met. Železarna Ravne ASM/SLA: TSm; T6; s 21 DK: 669.14.018.252.3 Lastnosti hitroreznih jekel in analiza vzdržnosti orodij Preiskavam orodnih jekel so še zmerom postavljene precejšnje omejitve zaradi teažvnosti izdelave prob in samih orodij. Posebej velja to za hitro-rezna jekla. Zato se za dve od največ uporabljanih vrst hitroreznih jekel podaja nekaj najnovejših ugotovitev, ki lahko koristijo pri toplotni obdelavi in spreminjanju kemijske sestave. Posebej se prikazuje tudi analiza vzdržnosti orodij s pomočjo njihove trdote in žilavosti. Na osnovi analize se ustvari krivulja relativne vzdržnosti za nekaj različnih pogojev mehanske obdelave, vključno pri visoki temperaturi. Iz izvajanj je razvidno, da je za izboljšanje kvalitete orodij, za izbiro ustreznejših jekel treba izdelovati jeklo zmerom v analiznih mejah, da ga je treba skrbno toplotno obdelati in da se morajo dobro poznati njegova trdota, žila-vost in po možnosti trdota v vročem. Poudarek je tudi na zasledovanju vzdržnosti orodij, kajti le tako da je možno skonstruirati smerno krivuljo relativne vzdrnžosti samo na osnovi znanih trdot in žilavosti. VPLIV TOPLTNE OBDELAVE IN SPREMEMB KEMIJSKE SESTAVE NA MEHANSKE LASTNOSTI TER REZILNOST ORODJA IZ JEKLA TIPA 6-5-2, KI USTREZA JEKLU BRM 2 (C. 7680) S poskusi statičnega upogiba so pri hitroreznih jeklih ugotovili, da mehanske lastnosti pri povečevanju vsebnosti ogljika niso odvisne samo od vsebnosti ogljika temveč tudi od velikosti avste-nitnega zrna in količine zadržanega avstenita. Vpliv samega ogljika je pravzaprav težko določiti, čeprav se seveda lahko računa na manjše plastično upogibno delo pri jeklih z večjo vsebnostjo ogljika. Rezilna zmožnost orodij iz hitroreznih jekel mo-libdenovega ali kobaltovega tipa se zveča z zvišanjem vsebnosti ogljika predvsem tedaj, ko so trdota v vročem, popuščna obstojnost in obrabna obstojnost ustrezne obremenitvam. Za obdelavo, pri kateri nastopajo udarci, imajo orodja iz jekel z višjim ogljikom samo tedaj prednost, kadar se zagotovi z ustrezno toplotno obdelavo zadostna žilavost. S statičnim upogibnim preizkusom so ugotovili pri jeklu BRM 2, da se z zviševanjem kalilne temperature orodij trdnost in meja 0,1 tembolj zmanjšujeta, čimvečja je vsebnost ogljika in tudi zni- žanje trdnosti se začne pri nižji kalilni temperaturi, če je vsebnost ogljika povišana. Tudi plastično upogibno delo je pri probah, kaljenih z višje temperature manjše, toda veliko hitreje pada z zviševanjem temperature kaljenja pri probah z nižjim ogljikom, kot pri probah z višjim ogljikom (si. 1). Mehanske lastnosti so močno odvisne od velikosti avstenitnega zrna, zato so na sliki lb prikazane mehanske lastnosti prob v odvisnosti od recipročne vrednosti kvadratnega korena premera zrna, izraženega v milimetrih. Za upogibno trdnost so dobili znano ravnočrtno odvisnost, podobno tudi za upogibno mejo 0,1, medtem ko se plastično upogibno delo ne obnaša po tej zakonitosti. Pomembno pri vsem tem je, da na mehanske lastnosti vsebnost ogljika ne vpliva, v kolikor kalimo probe na enako velikost zrna. Vpliv zadržanega avstenita na 0,1 upogibno mejo je viden iz slike 2. Meja 0,1 pada z večjo vsebnostjo zadržanega avstenita, vendar ni videti posebnega vpliva vsebnosti ogljika. Preizkušali so 800 iOG O Oc -s*- 8 s £ -S • H 0.94 V. 1,03'/» ---- -- 1150 1175 1200 1225 1250 Kalilno temperaturo [°C J 10 12 1/W [ l/{rnrn~J Slika 1 Upogibne lastnosti jekla BRM 2, ki ima različne vsebnosti ogljika in je popuščeno 2 X 1 h na 550" C. a) Vpliv kalilne temperature, b) Vpliv velikosti avstenitnega zrna (d = srednji premer zrna). probe jekla S 6-5-2-5, ustreza BRCMo (Č.9780), ki so se popuščale na temperaturo pod vrhom sekundarne trdote (1). Vpliva ogljika ni lahko določiti, ker je veliko drugih vplivov (tudi izceje), toda pri navadni toplotni obdelavi je višjeogljično hitrorezno jeklo krhkejše od nižjeogljičnega. Iz slike 3 je jasno razvidno kako ugoden je vpliv zvišanja vsebnosti ogljika na trdoto po popuščanju in kako močno je žilavost orodij odvisna od toplotne obdelave. Za kvalitetno orodje naj ne 1320 12S0 1260 1200 Kalilnotemp (°CJ Vi E I« E | K, S £18 I I 0.6 / / / Zilavos f / - /"S y / \ / - BRC 3 / s k RM2 - V rdota r - 68 S? S 6 8 10 12 14 Velikost avstenitnega zrna po Snyder-Graffa Slika 4 Odvisnost žilavosti in trdote od velikosti avstenitnega zrna pri jeklih BRC 3 (C. 9682) in BRM2 (C. 7680). Popuščano 2 X 1 h na 560« C. Slika 3 Trdota BRM 2 (avstenitizirano 2,5 min na 1230° C, popuščano 2 h). Žilavost merjena na probah 8 X 10 X 55 mm bodo odstopanja vsebnosti ogljika v raznih talinah večja od 0,05 % C. Vsebnost ogljika nikakor ne sme pasti pod spodnjo analizno mejo. Orodja z vsebnostjo ogljika pod 0,75 % C se zelo težko toplotno obdelujejo, težko se dosega sekundarna trdota. Pri jeklih z višjim ogljikom je zelo primeren dodatek 5 do 10 % kobalta, ker se lahko dviga kalilna temperatura (če ni prevelika vsebnost vanadija, to je, če ga je manj kot 3 %) in se lahko doseže velika trdnost, ki je pomembna predvsem pri rezilnih orodjih. Kobaltova jekla so zelo trda v vročem, zelo trdna, toda tudi zelo krhka, kljub drobnejšemu avstenitnemu zrnu kot ga ima BRM 2 (si. 4). Vpliv toplotne obdelave na stisno trdnost in obrabno obstojnost hitroreznih jekel je tudi izredno velik. Tlačna trdnost je pomembna predvsem pri orodjih kot so trni pri hladnem stiskanju. Jeklo se mora kaliti z visoke temperature, da se dobi trda osnovna masa. časovna dinamična trdnost se z zvišanjem kalilne temperature dvigne na 300 kp/mm2, čeprav se zvečata zrno in količina zadržanega avstenita. Obrabna obstojnost je močno odvisna od kemijske sestave in toplotne obdelave jekla iz katerega je orodje. Najbolj obrabno obstojno je orodje popuščano na 550 do 600° C, vendar je po takšnem popuščanju žilavost minimalna. Z zvišanjem vsebnosti ogljika in ustreznim znižanjem kalilne temperature se močno zvečata tako žilavost in trdota kot tudi obrabna obstojnost orodij (2). Preiskovali so tudi rezilnost orodij iz BRM 2 z različnimi vsebnostmi ogljika. Na sliki 5 je prikazana rezilna zmožnost strugarskih nožev v odvis- 300 Vsebnost ogljika: 10 20 Zadržani avstenit J Slika 2 Odvisnost 0,1 upogibne meje od količine zadržanega avstenita \ jeklu BRM 2 z dodatkom 5 % Co. 1200°C /ZJU o 100 200 300 400 500 600 Popuična temperatura [°C ] nosti od kalilne temperature. Obravnava pa se obenem tudi vpliv ostrine rezila (s cepilnim kotom gama) na obnašanje, ker je pri kotih 10 do 20° žilavost rezine zelo pomembna za rezilnost strugar-skih nožev. Pri neprekinjenem preizkusu so ugotovili, da večji cepilni kot na ostrini orodja in večja vsebnost ogljika v jeklu orodja ter višja kalilna temperatura podpirajo večjo rezilno obstojnost orodja. Pri danih preizkusnih pogojih določata rezilnost orodja veliko bolj popuščna obstojnost in trdota v vročem kot pa žilavost. Tudi jeklo z najvišjim ogljikom je zadosti žilavo, da se orodja izdelana iz njega ne porušijo, četudi so izdelana z velikimi cepilnimi koti. S preizkusi drugih hitro-reznih jekel (npr. tipa 2-9-2) so ugotovili, da popuščna obstojnost v resnici določa rezilno sposobnost pri tekočem rezanju. To kažejo krivulje trdot po popuščanju, saj so podobne krivuljam rezilne zmožnosti. Največjo rezilno zmožnost kažejo noži, popuščeni tik nad popuščno temperaturo trdot-nega maksimuma. Zato vse, kar vpliva na popuščno obstojnost, vpliva tudi na rezilnost. V tem smislu torej delujeta na rezilnost zvišanje vsebnosti ogljika in zvišanje kalilne temperature. Pri prekinjevanem struženju odločajo o rezilni zmožnosti drugi značilni pogoji. Pri cepilnem kotu noža 10° se lahko zvišuje hitrost rezanja s kalilno temperaturo samo tedaj, če je vsebnost ogljika, pri teh poskusnih pogojih 0,84 ali 0,94 % C. Nož iz jekla z najvišjo poskusno vsebnostjo ogljika ne vzdrži največ, temveč manj od noža z 0,94 % C, poleg tega se mu vzdržnost zmanjšuje z zvišanjem kalilne temperature nad 1200° C. Zvišanje cepil-nega kota na 20° prinese večjo vzdržnost samo pri nožih z najmanjšo vsebnostjo ogljika. Noži iz jekla z največjo vsebnostjo ogljika imajo zelo majhno vzdržnost, če je rezilni kot 20° in z zviševanjem kalilne temperature se ta vzdržnost še zmanjšuje. Noži s srednjo vrednostjo ogljika pa imajo tudi majhno vzdržnost, če so ostrejši, vendar s kalilno temperaturo do 1200° C rezilnost raste, z višjo pa spet pada. Noži iz jekla z visoko vsebnostjo ogljika se prikažejo zelo dvomljive vrednosti pri prekinjevanem delu — kajti njihova rezilnost je majhna in še pada s kalilno temperaturo, podobno kot žilavost. S prekinjevanim preizkusom so ugotovili na drugih jeklih, da je pri nizkoogljičnih popuščna obstojnost pomembnejša kot žilavost, ki ni popolnoma izkoriščena. To kažejo podobnosti popuščnih diagramov in diagramov rezilne zmožnosti, ter močno zvečanje rezilnosti, če so noži ostrejši. Pri višje ogljičnih jeklih je maksimum rezilnosti pri višjih popuščnih temperaturah in dobra rezilnost je tedaj, če se s tem popuščanjem zviša žilavost. Posebej so obravnavali rezilnost orodij, ki so imela različno vsebnost ogljika in še dodatke kobalta. Preizkušali so na čas temperaturne obstojnosti, to je rezilno obstojnost za jeklo tipa 6-5-2-5. Slika 6 kaže rezilno obstojnost strugarskih nožev, izdelanih iz tega jekla z različnimi vsebnostmi ogljika. Slika 5 Rezilna (temperaturna) obstojnost strugarskih nožev iz BRM2 z različnimi vsebnostmi ogljika, kaljenih z raznih temperatur. Orodja so popuščena 2 X 1 h na 550" C. Obdelovana snov: Ck 60 z natezno trdnostjo 84 kp/mm2, presek stružca 2 X 0,2 mm2, a) Tekoče, b) Prekinjevano struženje. Preizkušali so z enakomernim ter prekinjevanim struženjem. Slika 6a je rezultat struženja jekla C 60 s trdnostjo 82 kp/mm2. Noži so bili obstojnejši, če so bili izdelani iz višjeogljičnega jekla in kaljeni z višjih temperatur, vendar za prekinjevano delo niso primerne kalilne temperature nad 1220° C pri visokoogljičnih jeklih, ker se tedaj noži predčasno lomijo. To pomeni, da se celo rahlo pregreti noži iz visokoogljičnega jekla tega tipa lahko zelo dobro obnesejo, tudi če so razmeroma topi (r = 10°). Za enakomerno in prekinjevano delo so primernejši noži iz tega tipa jekla tedaj, če imajo višjo vsebnost ogljika. Diagrama na sliki 6b sta rezultat struženja ognjeobstojnega jekla X8CrNiNbl6 13, kjer so bili odvzemi manjši. Tudi tu se vidi ugoden vpliv višje vsebnosti ogljika v jeklu strugarskega noža. Pri obdelavi tega mehkega, toda močno k hladnemu utrjevanju nagibajočega se jekla, so odkrili, da so bolj rezilno obstojni noži iz višjeogljičnega jekla, četudi so bili rahlo pregreti (1240° C). Seveda je vzdržnost nožev večja zaradi manjšega odvzema in mehkejšega obdelovanca. Raziskave rezilne zmožnosti pri jeklih z različno vsebnostjo ogljika in enako toplotno obdelavo kažejo na to, da imajo noži iz visokoogljičnih jekel veliko obstojnost predvsem pri obdelavi vi-sokolegiranih jekel. Popuščanje orodij iz višjeogljičnih hitroreznih jekel naj bo toliko višje od popuščanja nižjeogljič-nih, da se dobi zadostna žilavost pri zadostni trdoti, ki pri teh jeklih ne pade tako hitro z zvišanjem temperature. 25 24 Tekoče struženje c I ^23 I | 22 § 0 1 21 Kalilna f£ mperatur mcc/1 a x> 122CPC * 1200°C a) Prekinjeno struženje Krhanj \ / / S h. S D C g ju tt 0J5 Q9 10 V Vsebnost ogljika [% J Slika 6 Odvisnost rezilnosti od načina struženja in temperature, s katere so orodja kaljena. Jeklo orodij je BRM2 z različnimi vsebnostmi ogljika in z dodatkom 5 % Co. a) Obdelava jekla Ck60 s trdnostjo 82 kp/mm2, presek stružca 2 X 0,45 mm2. b) Obdelava temperaturno obstojnega jekla s trdnostjo 56 kp/mm2, presek stružca 2 X 0,2 mm2. 2. ANALIZA REZILNOSTI IN OBRABNE OBSTO JNOSTI S POMOČJO VZDRŽNOSTI PROTI UDARNI OBRABI Izsledke o vplivu kemijske sestave (in predvsem ogljika) in pogojev dela na lastnosti orodij iz hitroreznih jekel so skušali potrditi z raziskavami na doslej neznan način. To se je zdelo umestno predvsem zato, ker imamo osvojeno posebno metodo merjenja odpornosti materialov na udarno obrabo. Po tej metodi lahko ugotovimo, kolikšne udarne obremenitve je orodje iz določenega jekla zmožno prenesti, ne da bi se preveč obrabljalo. Podatki stružnih preizkusov z noži iz jekla BRC 3 so se izkoristili za izdelavo krivulje, ki naj bi kazala relativno vzdržnost strugarskih nožev iz jekla BRM 2. To krivuljo lahko izdelamo na osnovi rezultatov stružnega preizkusa temperaturne obstojnosti jekla BRC 3 in na osnovi rezultatov udarnih obrabnih preizkusov obeh jekel. Razvojna pot do takšne krivulje je analiza rezultatov obeh preizkusnih načinov ter nato sinteza, ki izhaja iz ugotovljenih sorazmerij. S porastom žilavosti se določenemu jeklu v mejah primerne toplotne obdelave sorazmerno dviga obrabna obstojnost in lahko predvidimo povezanost trdote in trdote v vročem z obrabno obstojnostjo. Torej najbrž obstaja računska pot za določitev relativne obrabne obstojnosti orodij iz določenega jekla, obdelanega na različne trdote. V kolikor zadosti točno opredelimo medsebojni odnos vplivov žilavosti, trdote in trdote v vročem na obrabno obstojnost, se lahko po predpostavki ti vplivi enostavno seštejejo in se dobi za vsoto krivulja relativne obrabne obstojnosti. Vpliv posamezne komponente obrabne obstojnosti ni dejansko nič drugega kot komponenta sama izražena v svojih enotah in pomnožena z določenim faktorjem, ki določa njen odnos glede na drugi dve komponenti obrabne obstojnosti in obrabno obstojnost samo. Poenostavljen postopek sinteze vseh treh vplivov je določanje srednje vrednosti iz vrednosti, ki se odčitavajo iz krivulj vplivnosti posameznih komponent obrabne obstojnosti. Tako dobimo krivuljo — rezultanto vplivov. Vplivnost komponent obrabne obstojnosti moremo določiti samo na osnovi ustreznih preizkusov. Kvečjemu eno od komponent lahko podamo samo v relativnih enotah, to je morda lahko trdota ali trdota v vročem, če sta obe v podobni odvisnosti od toplotne obdelave. Tako se lahko z rezultati žilavostnega in stružnega preizkusa in z meritvami trdot na različno toplotno obdelanih pro-bah, oziroma stružnih nožih določi vplivnost posameznih komponent obrabne obstojnosti in tudi rezilnosti, ki je posebna vrsta obrabne obstojnosti pri določenih pogojih delovanja. Za jeklo BRC 3 so se zato izrisale krivulje trdot in žilavosti v takšnih sorazmerjih, da se je skupaj s krivuljo predpostavljene trdote v vročem lahko dobila re-zultantna krivulja rezilnosti. Odnos med vplivnostjo žilavosti in trdote pri navadni temperaturi se je mogel opredeliti s pomočjo rezultatov preizkusa temperaturne obrabne obstojnosti strugarskih nožev. Način obremenjevanja strugarskega noža ni udaren, kar kaže tudi krivulja v^, če jo primerjamo s krivuljo trdote. Zato se je vzelo za žilavostno vplivnost tako majhne enote, da so sešteti vsi vplivi trdote, trdote v vročem in žilavosti dali krivuljo, podobno po obliki krivulji vw, (si. 7). Kot pove ime preizkusa v60 je orodje toplotno obremenjeno in je zato trdota v vročem močno vplivna na obrabno obstojnost in s tem tudi na rezilnost. Glavni vpliv na rezilnost imata trdota v vročem in trdota pri navadni temperaturi. Vplivnost trdote v vročem je določena s tem, da se zaradi nje, kot lahko sklepamo, dvigne rezilnost po kaljenju na najvišjo glede na srednjo preizkusno kalilno temperaturo. Porast trdote v vročem Kalilna tem p. f°C J Slika 7 Rezilnost strugarskih nožev iz jekla BRC 3 pri različnih cepilnih kotih nožev. Za primerjavo je dana konstruirana krivulja rezilnosti. Hipotetična trdota v vročem nima absolutne vrednosti. je približno enakomeren z dvigom kalilne temperature, vpliv popuščanja ni velik. Tako je opredeljen odnos med trdoto v vročem in trdoto pri navadni temperaturi. Odnos teh dveh do žilavosti pa je opredeljen s tem, da se žilavostnega vpliva pravzaprav ne sme opaziti na krivulji rezilnosti vsaj pri nožih s cepilnimi koti pod 10°. Zanimiva je krivulja temperaturne obstojnosti nožev s koti 15°. Noži kaljeni z nižjih dveh temperatur so kazali, da na njihovo obstojnost močno vpliva trdota, oziroma trdota v vročem, manj pa njihova žilavost. To je razumljivo, če upoštevamo, da imajo ti noži z velikim cepilnim kotom velik delovni učinek in se zato tudi močno obrabljajo ter grejejo in so tudi sunki precejšnji. Ker so ti noži, kaljeni z nižjih temperatur, razmeroma manj temperaturno obstojni, je njihova šibkost premajhna trdota glede na prikazano žilavost. Noži, kaljeni z najvišje kalilne temperature so temperaturno dobro obstojni in je zato omejitev za še boljši delovni učinek premajhna žilavost — vendar ni ravno majhna, saj se najbrž ravno zaradi ugod- ne žilavosti dvigne storilnost nožev, ki so popu-ščeni na višjo temperaturo. Težko, da bi ta porast lahko pripisali samo ugodnejši razdelitvi karbidov, ki se izločajo po popuščanju nad popuščno temperaturo sekundarne trdote. Podobno, kot so določili vplivnosti glavnih komponent rezilnosti pri jeklu BRC 3, so določili tudi vplivnosti komponent udarne obrabne obstojnosti (si. 8). Rezultati udarnega obrabnega preizkusa, ki so bili že objavljeni, so se uporabili za analizo, ki bi morda dopustila sklepati na rezilno zmožnost nožev, ki bi bili izdelani iz tega jekla. Pri teh preizkusih igrata posebno močno vlogo žilavost in trdota v vročem. Na osnovi teh dveh analiz in sintez krivulj udarne obrabne obstojnosti in rezilnosti se je lahko analizirala krivulja udarne obrabne obstojnosti jekla BRM 2 in ker so se dobili podobni odnosi vplivnosti posameznih komponent udarne obrabne obstojnosti kot pri jeklu BRC 3, se je I. Vplivnost žilavosti II. Vplivnost trdote pri 20°C III. Vplivnost trdote v vročem IV. Srednja vrednost I* II*III +05 fl 27-- o S S* 530 590 \fopuščna temp.r°C J 1320 Kalilna temp.[°C] Slika 8 Odpornost jekla BRC 3 proti udarni obrabi pri velikih tlakih. P = 60 kp, V! = 265 obr/min, v2 = 150obr/min, t = 1 min. Obdelovana snov: poboljšan C 33 (210 HB), dolžina rezila 10 do 20 mm. Hipotetična trdota v vročem nima absolutne vrednosti. s sintezo izdelala krivulja relativne rezalne zmožnosti nožev iz BRM 2, predvsem za majhne cepilne kote. Takšna krivulja se gotovo lahko uporabi za predvidevanje najugodnejše toplotne obdelave raznih rezalnih orodij, ki so manj obremenjena na udarce, precej pa na ogrevanje in obrabo (si. 9, si. 10). To sklepanje pa še nima prave uporabne vrednosti, kajti vsako jeklo ima prednosti, ki ga priporočajo za določeno uporabo in se zato ne gleda samo na to, kako naj se jeklo obdela na največjo trdoto ali trdoto v vročem ali obrabno obstojnost, temveč se obdela tako, da je polno izkoriščena tista njegova lastnost, ki ga odlikuje pred drugimi jekli in zaradi katere je sploh v uporabi. Jeklo BRM 2 se ne uporablja samo zato, ker je hitro-rezno jeklo z veliko trdoto v vročem, temveč predvsem zato, ker je to najbolj žilavo hitrorezno jeklo. Pri tem jeklu je zato preizkus temperaturne obrabne obstojnosti (metoda v^) manj odločujoč e o C .■o & a 0 C 1 "S? o C Qj l/l d> "g O 27- 26- 25 24- Vpliv zilavosti Vpliv trdote pri 20fC Vpliv trdote v vroč. Srednja vrednost I* II* III ■■63 65 6i 13 •g o za izbiro primerne toplotne obdelave kot preizkus udarne obrabe. To se vidi tudi iz rezultatov in iz teženj v dejanski toplotni obdelavi orodij. Ne kali se to jeklo s 1230° C, razen če gre za tanka, ostra orodja, temveč z nižje temperature, kjer se sicer ne doseže takšna trdota v vročem, je pa orodje zato bolj žilavo. N 6 £ 5 1,2 1.0 0,8 uP S Sij III I Vplivnost žilavosti II Vplivnost trdote pri nav. temp. III Vplivnost trdote v vročem IV Srednja vrednost o. E 65 i c?1 64 63 15 ■-14 o. 530 560 530 560 Popuščna temperatura [°C] 1200 1230 Halilna temperatura [°Cj Slika 9 Odpornost jekla BRM 2 proti udarni obrabi pri velikih tlakih. P = 60 kp, Vi = 265 obr/rmin, v2 = 150 obr/min, t = 1 min. Obdelovana snov: poboljšan C 35 (210 HB), dolžina rezila 10 do 20 mm. Hipotetična trdota v vročem nima absolutne vrednosti. 53Q 560 530 560 f^opuščna temperatura [°Cj 1206 1230 Kalilna temperatura [°cj Slika 10 Konstruirana krivulja relativne rezilnosti za BRM 2. Trdota v vročem nima absolutne vrednosti. Zanimiva je primerjava udarne obrabne obstojnosti jekel BRC 3 in BRM 2 glede na njuno žila-vost. Vkljub udarnim obremenitvam, ki so pri teh poskusih za nekajkrat hujše kot pri struženju, se je BRC 3 bolje obnesel kot BRM 2, posebej velike razlike med obema so pri manjši poskusni hitrosti (150 obr/min), kar je razumljivo zaradi manjših udarcev pri teh pogojih. Razmerje vplivnosti trdote z vplivnostjo odpornosti na udarjanje (žila-vost) je pri udarnih obremenitvah tovrstnega obrabnega preizkusa za približno desetkrat manjše kot pri stružnem preizkusu, kjer je obraba veliko mirnejša in trdota glede na žilavost orodij pomembnejša. Vpliv trdote v vročem je približno enak pri udarni obrabi kot pri struženju, pri teh pogojih in odnosih med vplivom žilavosti in trdote. Gornje preizkusno in sintetično dobljene krivulje udarne obrabne obstojnosti ter rezilnosti se dobro ujemajo s prikazanimi rezultati preiskav drugih raziskovalcev. Kot kaže slika 5, se strugarski noži iz jekla BRM 2 pri mirnem delu tembolje obnesejo čim-višje je bila njihova kalilna temperatura. To velja za srednje velike in velike cepilne kote nožev. O vplivu žilavosti na vzdržnost nožev pa govorita diagrama, ki kažeta rezilnost nožev pri prekinje-vanem delu. Kot se vidi iz slike 1 upada žilavost nožev z večanjem vsebnosti ogljika in kalilne temperature. Pri prekinjevanem struženju se posebej noži večjih cepilnih kotov slabo obnesejo, če so izdelani iz višje ogljičnega jekla ali kaljeni z višje kalilne temperature. Večanje ostrine rezila močno poveča nagnjenost h krhkemu obnašanju orodja. Z našimi udarnimi obrabnimi preizkusi pa se je doseglo podobne odvisnosti obstojnosti probe od kalilne temperature kljub topemu rezilu. Topo rezilo probe pri udarni obrabi je pokazalo več krhkosti kot najostrejši nož iz visokoogljičnega jekla pri prekinjevanem delu. Preizkus udarne obrabne obstojnosti ni nekoristno namenjen sam sebi, temveč se lahko njegovi rezultati analizirajo podobno kot rezultati preizkusov z BRC 3. Podobnost vplivnosti posameznih komponent udarne obrabne obstojnosti pri preizkusih prob iz BRC 3 in BRM 2 dopušča možnost, da se tudi krivulje rezilnosti lahko podobno analizirajo, če jih imamo na razpolago za obe jekli. Ker pa nimamo podatkov o rezilnosti nožev iz BRM 2, se lotimo naloge z drugega konca. Namesto analize in sinteze, ki bi služili ugotavljanju podobnosti sintetično ustvarjene krivulje s poskusnimi rezultati, se s seštevanjem posameznih vplivnosti komponent dobi sintetična krivulja, ki je uporabna sama zase. Pravilnost relativnih vrednosti takšne krivulje (enot ni možno predvideti, ker ne vemo točnih vrednosti trdot v vročem) temelji na upravičenosti do sklepov o enaki vplivnosti posameznih komponent rezilnosti pri enakih pogojih rezanja. Doslednost v podobnosti vplivnosti posameznih komponent pa pokaže še stranski rezultat. Opazimo namreč, koliko bolj se z dviganjem kalilne temperature lahko zviša trdota v vročem kobalto-vem in molibdenovem jeklu. Takšna analiza, s katero dobimo potem krivuljo relativne rezilnosti nožev iz BRM 2, je bila potrebna samo zato, ker so na razpolago za to jeklo samo rezultati preizkusov, ki so bili opravljeni pri opisanih pogojih. Kot pa se je že s posebnimi preizkusi dokazalo, se lahko s krajšimi probami — manj udarni preizkusi — dobijo neposredno, brez vmesnih analiz, krivulje, ki potekajo enako kot krivulje rezilnosti. Nadaljnja dva diagrama kažeta, da se s primernimi količniki pomnožene vrednosti za žilavost in trdoto orodij že lahko uporabijo, brez upoštevanja stopnje legiranja, za sintezo krivulje relativne vzdržnosti. Na slikah 11 in 12 so prikazani rezultati dveh različnih vrst udarnih obrabnih preizkusov. Slika 11 kaže rezultate preizkusov, pri katerih so bili udarci le šibki. Ti rezultati se primerjajo z vzdržnostjo orodij iz enakih jekel. Krivulji sta si zelo podobni, enako pa sta podobni krivulji, ki je dobljena kot diagramska sredina krivulj trdote in žilavosti. Slika 12 podaja samo rezultate udarnega obrabnega preizkusa, ter trdote in žilavosti na istih probah, ki so se obrabljale. Izrisala se je tudi krivulja vplivnosti kemijske sestave, ki se je izračunala po formuli v = 1 + 2 (»/o C — 1) + 0,02 (% ostalih leg. elementov), vendar ni preveč vplivno nagnjena in se dobi podobna rezultanta tudi brez nje. Pri teh na kratko prikazanih preizkusih obrabne vzdržnosti v hladnem sta približno enako vplivna dvig trdote za eno enoto HRC ali dvig žilavosti za 1 kpm/cm2 do 0,33 kpm/cm2 na probah dimenzij 10 X 10 X 55 mm z radialno zarezo rlO globine lmm. I i ezultan 'a ^^ t f * f / /Tr ....... dota v ročem ! ....., j * 0 0 0 67^ 66 o 530 590 560 530 590 ~~ Popuščna temperatura[°C' 1260 1290 1320 Kalilna temperatura [°C] Slika 13 Udarno obrabni preizkus jekla BRC 3 v vročem. P = 10 kp, v = 100 obr/min, t = 2 min. Obdelovana snov valjčki d = 10 mm, I = 17 mm, ogreti na 650° C. trdote in odpornosti na udarce, pa se lahko predvidi, kakšna toplotna obdelava je najugodnejša, ali katero jeklo je za določeno uporabo najprimernejše, če se pravilno toplotno obdela. Seveda so se pri analizi rezultatov udarno obrabnih preizkusov pojavila tudi odstopanja, ki niso bila v skladu s pravilom. Toda manj kot ena desetina vseh preizkušanih jekel se je izjemno obnašala. Poudariti je treba, da naj se v analizi, ki naj primerja vzdržnosti jekel, ločujejo lita orodja od kovanih, ki so iz istih jekel, enako kot če bi bila iz različnih jekel. Zaključki Krivulja rezilnosti, konstruirana na osnovi preizkusov udarne obrabne obstojnosti, se ujema glede najpopolnejše toplotne obdelave z rezultati stružnih preizkusov nožev iz jekel BRM 2 in BRC 3. V resnici pa se vendar orodja iz BRM 2 kalijo z nižje meje kalilnih temperatur, ker se ta orodja navadno uporabljajo pri obdelavi, kjer nastopajo precejšnji udarci. Preizkusi udarne obrabne obstojnosti kažejo velike razlike v vzdržnosti različno kaljenih orodij. Tudi pri orodjih drugačnih vrst kot so strugar-ska se je prikazalo, da se njihova obstojnost glede na orodja iz določenega jekla lahko predvidi že samo s pravilno analizo obremenitev in ustreznim seštevanjem vplivov trdote ter žilavosti posameznih jekel. Odstopanja od takšnih računskih določitev vzdržnosti orodij iz različnih jekel znašajo povprečno samo 10 %, to je, v skupini desetih jekel se lahko zgodi, da se eno ne bo obnašalo tako kot kaže splošno zakonita odvisnost trdote, žilavosti in vzdržnosti za določene pogoje. To se je ugotovilo s primerjavo več poskusnih vrst rezultatov dobljenih na skupini dvanajstih jekel. Poudariti je treba, da se v analizi vzdržnosti ne smejo skupaj obravnavati lita in kovana orodja. Kakor kažejo izsledki, udarnega obrabnega preizkusa skoraj ne rabimo več, potem ko smo enkrat že ugotovili to tesno in v glavnem odločilno, skoraj funkcijsko, povezavo trdota—žilavost—vzdržnost. Potrebujemo samo rezultate dejanskega obnašanja treh, štirih različno trdih in različno žilavih, ali samo različno žilavih, ali samo različno trdih orodij za določen tip mehanske obdelave. Krivulja vzdržnosti orodij iz različnih jekel se poskuša skonstruirati s seštevanjem vplivnosti trdote in žilavosti vsakega od teh orodij in ta konstruirana krivulja se potem lahko poljubno dopolni s trdoto in žilavostjo kateregakoli od kovanih (ali ločeno litih) orodnih jekel. Ločeno se seveda obdelujejo primeri za delo v vročem in primeri, kjer se temperatura orodij dvigne le neznatno nad sobno temperaturo. Vpliv stopnje legiranja se najlažje vnese z razmerji med trdotami pri povišani temperaturi. Literatura: 1. Bungardt, K., H. H. Weigand, E. Haberling: Einfluss er-hohter Kohlenstoffgehaltc auf einige Eigenschaften von Schnellarbeitsstahlen miit rd 2 °/o V, Stahl und Eisen 89 (1969), Nr. 8, April, str. 420-426 2. Zmihorski, E.: Einfluss der Zusammensetzung und Warmebehandlungsfaktoren auf die kennzeichnenden Eigenschaften der Schnellarbeitstahle, Harterei Techn. Mitt., 22 (1967), Heft 4, str. 348-354. ZUSAMMENFASSUNG Die modernen VVerkzeugstahle enthalten mehr Kohlen-stoff als die vor Jahren erzeugten Stahle. Mit dem Steigen des Kohlenstoffgehaltes vverden die Zahigkeitseigenschaften der Schnellarbeitssitahle vvichtiiger. Im Artikel wird eine besonders einfache Methode fiir die Bestimmung der relativen Bestandigkeit der Werkzeuge aus Schnellarbeitsstahlen und auch anderen Werkzeugstahlen vorgestellt. Nach dieser Methode ist fiir ein bestimmtes Werkzeug aus einem bestimmten Schnellarbesitsstahl moglicb die giinstigste Warmebehandlung voraus zu bestimmen, nur mit Hilfe des Addierens der Zahigkeitseinfliisse, der Harte, bei der hoheren und bei der Raumtemperatur. Fiir irgendain Werkzeug welches schon aus verschiede-nen Stahlen gefertigt wurde, kann die Kurve der relativen Bestandigkeit kanstruiert werden. Dies ist moglich mit Hilfe der Daten iiber die Bestandigkeit dred oder vier gleichartigen VVerkzeuge, die aus verschiedenen Stahlen hergestellt worden sind, und von denen die Harte und die Zahigkeit bekannt sind. Das VVerkzeug kann nur von einem Stahl hergestellt vverden, welches verschieden warmebe-handelt worden ist. Die Kurven fiir die relative Bestandigkeit konnen fiir jeden Stahl beliebig verlangert werden, wenn die Harte und die Zabilgkeit bekannt sind. Eine jede Kurve der relativen Bestandigkeit ist nur fiir eine bestim-mte Art der Werkzeugbeanspruchung bzw. fiir einen bestimmten Typ der Werkzeuge giiltiig. Die Daten fiir die gegossenen und fiir die geschmtedeten Werkzeuge miissen getrennt werden, ebenso die Daten fiir diejenige Werkzeuge, vvelche im hoheren Temperaturbereich arbeiten. Der Le-gierungsgrad kann mit dem Verhaltniss der Harte im vvarmen Zustand beriicksichtigt werden. SUMMARY Contemporary tool steels contain more carbon than those manufactured few years ago. Increased carbon content increases toughness of high-speed steels. The paper presents a specially simple method for determining relative endurance of tools made of high-speed steels and also of other tool steels. This method enables to determine beforehand the most suiltable heat treatment by adding influences of toughness, and hardness at high and room temperatures for any tool of a given high-speed steel. For any tool made of various steels a curve of relative endurance can be plotted. This is possible if data on endurance of three or four itools of the same kind and made of various steels, and their hardness and toughness are known. The tool can be made of the same steel if it was treated in differenit ways. The curve of relatdve endurance can be prolonged for any steel which hardness and toughness are known. Each curve of relative endurance is valid on!y for a certain way of loading the tools, and for a certaim type of tools. A difference is to be made between the data on čast and forged tools, and hot forming tools and tools working at normal temperatures. Influence of alloying degree can be introduced by the rations between hardnesses at high temperatures. 3AKAKMEHHE CoBpeMeHHtie HHCTpyMeHTaAbHbie CTaAH coAep^caT SoAbine YrAbe_ poAa b cpaBHeHHH c cTaAHMH Tex ace ca\ibix MapoK npoH3BeAeHHbie heckoalko aet tomy ha3aa. C ybeahmehhem coAep>KaHHH yrAi>epoAa yaymhiaetca bh3Koctb 6bictpope5kymhx HHCTpyMeHTOB. b ctatte pac-CMOTpeH CneHHHALHblH MeTOA OnpeAeAeHHH OTHOCHTeAbHOH BblHOCAH-BOCTH HHCTpyMeHTOB, H3ACAHH H3 6bICTpope^cymeH a TaiOKe h H3 APyrHX coptob HHCTpyMCHTaAbHOH CTaAH. no OnHCaHHOMy MeTOAY mo>kho aah na>KAora HaMeHeHHora hhctpymehta h3 onpeaeaehhon a\ipKH CTaAH 3paaHee onpeAeAHTb caMyro noAxoAHLnyio TepMHMecKyio o6pa6oTKy AHHib Ha ochobahhh covieTamia bh3koctii, TBepAOCTH b ropHHeM coctohhhh h TBepAOCTH npH HopMaAbHoii TeMnepaType. aah AioSora HHCTpyMeHTa H3r0T0BAeiiH0ra h3 pa3Hbix coptob CTaAH MOJKHO BbIBeCTH KpHByiO OTHOCHTeAbHOH BbIHOCAHBOCTH. 3tO B03M02K-HO Ha OCHOBaHHH A3HHbIX O BbIHOCAHBOCTH TpCX AO HCTbipeX OAHO- pOAHbIX HHCTpyMeHTOB, H3ACAHH H3 pa3HbIX COpTOB CTaAH, TBepAOCTb H BH3KOCTB KOTOpbIX H3BeCTHbI. HHCTpyMeHT MOJKHO H3TOTOBHTb TaK^ce H3 OAHOH H toh 2ke CaMOH MapKH CTaAH KOTOpaH HaXOAHAaCb noA nepeMCHHbiM peachmom TepMiraecKOH o6pa6oTKH. KpHByio otho-CHTeAbHOH BbIHOCAHBOCTH M02CH0 nO yCMOTpeHHIO npOAOA^KHTb AAH Ka^CAOra COpTa ct3ah, TBepAOCTb H BH3KOCTb KOTOpbIX HaM H3BeCTHa. Heo6xOAHMO B3HTb BO BHHMaHHe, hto OAHy H Ty 2Ke CaMyiO KpHByiO OTHOCHTeAbHOH BbIHOCAHBOCTH MO>KHO IipHMeHHTb TOAbKO K OIipeAe- aehhomy cnoco6y Harpy5KeHHH HHCTpyMeHTa, TaiOKe npii y^eTe bbi-£>opa iihctpyMeHTa. TaKHte haao otairaatb AaHHbie AHTbix h OTKOBaHbix hhctpymehtob; aahhbie hhctpymchtob npn ynotpe6aehhh npn pačoTe b tophhem coct3hhhh h AH nph 60aee BbICOKHX t-ax. b KpHByiO mojk- ho, napaAAeAbHO c othoihchhhmh me5kay tbcpaocthmh b ropn^eM coctohhhh, BHeCTH T3K5Ke BAHHHHe CTeneHH AerHpOBaHHH.