Stahllexikon
TENASTEEL
| C | S max | Mn | Cr | Mo | V | Sonstige |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1,00 | 0,005 | 0,35 | 7,50 | 2,60 | 0,30 | Ti |
TENASTEEL ist ein Kaltarbeitsstahl, der hohe Druckfestigkeit mit überragender Zähigkeit kombiniert. Er zeichnet sich durch hohe Warmfestigkeit und gute Bearbeitbarkeit im Lieferzustand aus. Dieser Werkstoff wird weichgeglüht mit einer Härte von max. 250 HB geliefert.
Er wurde speziell konzipiert, um den Werkstoff 1.2379 / X 153 CrMoV 12 zu ersetzen, der in diesem Anwendungsbereich weit verbreitet, aber mitunter bruchbempfindlich ist. TENASTEEL löst viele Standzeitprobleme, insbesondere bei Schneidenausbrüchen oder Rissen an 1.2379. Durch die Legierungslage und die geeignete Wärmebehandlung ist TENASTEEL besonders für Oberflächenbeschichtungen geeignet.
TENASTEEL ist ein Markenprodukt des französischen Herstellers Industeel. Gebrüder Recknagel vertreibt TENASTEEL exklusiv in Deutschland.
Mechanische Eigenschaften
(Typische Werte)| Härte [HB] im geglühten Zustand | Härte [HRC] behandelter Zustand | Elastizitätsmodul [MPa] | Druckfestigkeit [MPa] | Kerbschlagzähigkeit [J/cm2] (*) |
|---|---|---|---|---|
| 250 HB max | 56 | 205 | 2210 | 40 |
| 62 | 205 | 2550 | 25 |
Physikalische Eigenschaften
| Wärmeleitfähigkeit 20 °C [W·m-1 . K-1] |
Mittlere Dehnungskoeffizienten [10-6 K-1] |
|||
|---|---|---|---|---|
| 20 – 100°C | 20 – 1200°C | 20 – 1300°C | 20 – 1400°C | |
| 21 | 10,2 | 11,3 | 11,9 | 12,8 |
| Wärmekapazität (20°C) [J.kg-1 · K-1] |
Dichte (20°C) [kg · dm-3] |
|---|---|
| 460 | 7,75 |
Verschleißfestigkeit
Die Verschleißfestigkeit von TENASTEEL liegt nahe der des Stahls 1.2379 / X 153 CrMoV 12, wobei die niedrigeren Gehalte an Kohlenstoff und Chrom durch eine Zugabe von Legierungselementen ausgeglichen werden, die feinere und härtere Karbide bilden als Chromkarbide.
Hinweis: Die Verschleißfestigkeit wird nur im Fall unbeschichteter Werkzeuge berücksichtigt. Ist eine Beschichtung vorhanden (PVD/CVD), die der Abnutzung entgegenwirkt, werden die Zähigkeit und die Druckfestigkeit des Grundmaterials berücksichtigt.
Druckfestigkeit
Metallurgische Eigenschaften
EinschlussreinheitDie Einschlussreinheit des Stahls TENASTEEL wird gemäß NFA 04-106 Methode A garantiert.
| Wert | A | B | C | D |
|---|---|---|---|---|
| Index | ≤ 1,5 | ≤ 1,5 | ≤ 1 | ≤ 1,5 |
Mikrostruktur
Im Lieferzustand besteht die Mikrostruktur von TENASTEEL aus einer ferritischen Matrix. Kleine Primärkarbide, die sich ab der Erstarrung der Legierung bilden, sowie sehr feine Sekundärkarbide, die sich beim Glühen ergeben, sind in dieser Matrix homogen verteilt.
Die nachstehend abgebildeten Mikrofotografien veranschaulichen perfekt den allgemeinen Verfeinerungszustand der mit TENASTEEL erzielten Struktur im Vergleich zum 1.2379 / X 153 CrMoV 12.
Dieser Unterschied in der Mikrostruktur ergibt eine deutliche Verbesserung an Zähigkeit und Bearbeitbarkeit, während die Verschleißfestigkeit dank der Gegenwart von Karbiden, die härter sind als die, die gewöhnlich im 1.2379 / X 153 CrMoV 12 vorhanden sind, auf gutem Niveau gehalten wird.
Umformpunkte
Versuchsbedingungen: Erwärmen um 150°C/Stunde bis 1.000°C und schnelles Abkühlen.
| AC1°C | ACm°C | Ms°C |
|---|---|---|
| 845 | 880 | 200 |
ZTU-Schaubild für kontinuierliche Abkühlung
Isothermisches ZTU-Schaubild
Wärmebehandlung
Austenitisierung
Erwärmen mit mäßiger Geschwindigkeit bis 750°C und Ausgleichshalten. Langsames Erwärmen bis 1.030/1.050°C, Halten ½ Std. pro 25 mm.
Hinweis:Der Heizzyklus muss unter Vakuum oder Schutzgas erfolgen, um ein Oxidieren und Entkohlen der Oberfläche zu vermeiden.
Härten
Das Abkühlen nach der Austenitisierung erfolgt vorzugsweise unter Gasdruck, anderenfalls in einem Salzbad oder einem Wirbelbett bei Temperaturen zwischen 250 und 350°C. Das Ölhärten ist Werkzeugen mit einfacher Geometrie vorzubehalten, wenn die anderen erwähnten Methoden nicht ausreichen, um eine ausreichende Abkühlgeschwindigkeit sicherzustellen (siehe ZTU-Schaubilder). Das Anlassen muss durchgeführt werden, sobald die Temperatur des Werkzeugs 40 bis 60°C erreicht, außer im Fall einer Tiefkühlbehandlung (siehe Bereich "Tiefkühlbehandlung").
Anlassen
Je nach Anwendung erzielt man die angestrebte Endhärte durch Anpassen der Anlasstemperaturen, die für die Zielhärte mit den nachfolgend dargestellten Anlasskurven durchgeführt werden. Nach dem ersten Anlassen erfolgt ein fast identisches zweites Anlassen bei einer leicht niedrigeren Temperatur, um eine völlig angelassene Endstruktur zu erzielen und die maßliche Beständigkeit des behandelten Teils sicherzustellen.
Die Grafik zeigt, dass eine hohe Austenitisierungstemperatur (1.050°C) auch nach einem Anlassen bei 575°C zu einer Härte von 58 HRC führt.
TENASTEEL erlaubt hohe Anlasstemperaturen. Nach einem Anlassen bei hoher Temperatur (z.B. 550°C) ist der Gehalt an Restaustenit sehr gering. Die so behandelten Teile weisen im Gebrauch sehr gute maßliche Stabilität auf.
Umgekehrt können an Teilen, die unter 500°C angelassen wurden (20% Restaustenit), nach der Behandlung noch Maßänderungen vorkommen.
Das bei der Wärmebehandlung angestrebte Härteniveau wirkt sich stark auf die Zähigkeit aus. Je nach den Gebrauchsbedingungen (Druck, Stöße, mechanische Eigenschaften des umgeformten Stahls), aber auch je nach der eventuell vorgesehenen Oberflächenbehandlung und Beschichtung des Werkzeugs ist es möglich, den jeweils besten Kompromiss zwischen Verschleißfestigkeit und Zähigkeit mittels Härte- und Anlasstemperatur einzustellen.
Das folgende Diagramm kann bei der Auswahl helfen. In jedem Fall bietet TENASTEEL einen besseren Härte-/Zähigkeitskompromiss als 1.2379 / X 153 CrMoV 12.
In Zweifelsfällen sprechen Sie uns bitte an. Wir beraten Sie gerne.
Tiefkühlbehandlung
Der in dem Stahl nach dem Härten verbleibende Restaustenit wird durch die Kältebehandlung sicher auf nahezu Null reduziert. Maßänderungen auf Grund späterer Restaustenitumwandlungen werden dadurch vermieden. Bei Bedarf kann die Tiefkühlbehandlung wie folgt vorgenommen werden:
Tiefkühlbehandlungszyklus
Anlasskurve nach Tiefkühlbehandlung
Oberflächenbeschichtung
Beschichtungen auf den Werkzeugen dienen, wie die Oberflächenhärtung, einer hohen Verschleißfestigkeit und einem merklichen Rückgang der Reibungskoeffizienten.
Diese Verfahren unterscheiden sich von den vorhergehenden durch die Tatsache, dass eine exogene Materialschicht aufgebracht wird, die nicht mit dem Basismaterial reagiert und sich wie eine zusätzliche "Haut" verhält.
PVD: Physikalische Dampfphasenabscheidung
Diese Ablagerungstypen können bei relativ niedriger Temperatur (200 bis 500 C) erfolgen und beeinträchtigen die Härte der Unterlage nicht. Die erzielten Härten können auf einigen Mikrometern 2.000 HV erreichen.
Bitte beachten Sie, dass für eine nach dem Härten folgende PVD-Beschichtung bei über 500°C angelassen werden muss.
CVD: Chemische Dampfphasenabscheidung
Die Temperatur, die zum Aktivieren der Reaktionen der CVD Behandlung erforderlich ist, ist so hoch (800 bis 1.000°C), dass eine erneute Wärmebehandlung zum Einstellen der Härte des Teils nach dem Beschichten notwendig ist. Die Härten der Beschichtungen können 2.500 HV erreichen und sogar überschreiten.
Nitrieren
Die Nitrierbehandlung soll die Oberflächenhärte und die Verschleißfestigkeit steigern und die Reibungskoeffizienten durch Anreichern eines oder mehrerer Elemente in der Oberflächenschicht des Teils verringern.
TENASTEEL ist dank seiner hohen Härte und sehr guten Anlassbeständigkeit für das Nitrieren sehr gut geeignet.
Herkömmliches Gas- und Plasmanitrieren bei Temperaturen in der Größenordnung von 500°C bis 525°C erlauben das Erzielen einer harten Schicht in der Größenordnung von über 1.100 HV mit mehreren Mikrometer Stärke.
Bitte beachten Sie, dass für eine nach dem Härten folgende Nitrierbehandlung bei mindestens 525°C angelassen werden muss.
In der abgebildeten Grafik sieht man, dass die Kernhärte des TENASTEEL von der Nitrierbehandlung nicht beeinträchtigt wird, während 1.2379 / X 153 CrMoV 12 unter der nitrierten Schicht einen Härteabfall von 5 bis 10 HRC erfährt.
Härteverlauf für das Gasnitrieren 16 Stunden
Bearbeiten – im geglühten Zustand
| Schnittwerte | Schruppen | Schlichten |
|---|---|---|
| Schnittgeschwindigkeit (vc) – m/Min | 130 - 190 | 170 - 210 |
| Vorschub (Fz) – mm/Zahn | 0,15 - 0,4 | 0,1 - 0,2 |
| Schneidtiefe (ap) – mm | 2 - 5 | ≤ 1,5 |
| Schnittwerte | ∅ ≤ 10 | ∅ 10 - 20 |
|---|---|---|
| Schnittgeschwindigkeit (vc) – m/Min | 15 | 15 |
| Vorschub (Fz) – mm/Umdrehung | 0,05 - 0,2 | 0,2 - 0,3 |
Erodieren – Funkenerosion
TENASTEEL eignet sich für alle Funkeneriosionsvorgänge vor und nach der Wärmebehandlung.
Wenn das Erodieren im gehärteten Zustand erfolgt, sollte unverzüglich fertig bearbeitet, die Erodierflächen poliert oder spannungsarmgeglüht werden (20 °C unter der letzten Anlasstemperatur).
Schweißen
Die Reparatur oder das Auftragsschweißen von Werkzeugen aus TENASTEEL kann unter Einhaltung einiger unerlässlicher Vorsichtsmaßnahmen bei Verwendung entsprechender Auftragswerkstoffe in Betracht gezogen werden. Für weitere Informationen senden wir Ihnen gern das TENASTEEL-Handbuch.
Anwendung
Der Stahl TENASTEEL ersetzt vorteilhaft den genormten Stahl 1.2379 / X 153 CrMoV 12 bei allen seinen Anwendungen: Schnittwerkzeuge, Extrusionsziehdüsen, Umformwerkzeuge, Prägewerkzeuge, Maschinenmesser usw.
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