Hinweis: dies ist eine Übersetzung des Originaldatenblattes von Crucible Industries, das hier gefunden werden kann, und dient nur zu Informationszwecken. Crucible Industries, Crucible Industries logo, CPM, 1V, 3V, 9V, 10V, S30V, S35VN und S90V, sind allesamt Warenzeichen der Crucible Industries.
CPM 9V wird nach dem Crucible Particle Metallurgy-Verfahren hergestellt. Seine Zusammensetzung ist eine Modifikation von CPM 10V mit weniger Kohlenstoff und Vanadium zur Verbesserung der Zähigkeit und der Hitzebeständigkeit. Diese verbesserten Eigenschaften ermöglichen CPM 9V eine gute Leistung bei Problemanwendungen, bei denen Werkzeugstähle mit hohem Kohlenstoffgehalt und hohem Chromgehalt, wie z.B. CPM 10V oder die Schnellarbeitsstähle, keine ausreichende Zähigkeit oder Wärmerückschlagfestigkeit aufweisen, oder bei denen niedrig legierte Werkzeugstähle und Warmarbeitsstähle keine ausreichende Verschleißfestigkeit aufweisen.
Der CPM-Prozess erzeugt einen sehr homogenen, hochwertigen Stahl, der sich im Vergleich zu Stählen, die mit herkömmlichen Verfahren hergestellt werden, durch überlegene Maßhaltigkeit, Schleifbarkeit und Zähigkeit auszeichnet.
Konventioneller Stahl 
CPM Stahl
Inhaltsverzeichnis
Werkzeugstahl Vergleichstabelle
Typische Anwendungen
- Umformrollen
- Schläge
- Matrizen
- Walzwerkwalzen
- Werkzeuge für Drehbänke
- Schneidemesser
- Extrusionswerkzeuge
- Scherklingen
- Pelletierer-Klingen
- Granulator-Messer
- Plastifizierende Komponenten: Rückschlagventile und -schnecken
Hinweis: Dies sind einige typische Anwendungen. Ihre spezifische Anwendung sollte nicht ohne unabhängige Untersuchung und Bewertung der Eignung durchgeführt werden.
Zusammensetzung
- Kohlenstoff: 1,90 %
- Chrom: 5,25 %
- Vanadium: 9,10 %
- Molybdän: 1,30 %
Physikalische Eigenschaften
| Elastizitätsmodul | 32 X 10^6 psi | 221 GPa |
| Dichte | (0,269 lbs./in³) | 7,455 g/cm³ |
| BTU/hr-ft-°F | W/m-°K | cal/cm-s-°C | |
|---|---|---|---|
| 22°C / 72°F | 11,83 | 20,48 | 4,89 X 10^-2 |
| 212°C / 212°F | 12,48 | 21,60 | 5,16 X 10^-2 |
| 392°C / 212°F | 13,35 | 23,10 | 5,52 X 10^-2 |
| 300°C / 572°F | 14,59 | 25,25 | 6,03 X 10^-2 |
| 500°C / 932°F | 14,91 | 25,81 | 6,16 X 10^-2 |
| 540°C / 1004°F | 15,07 | 26,08 | 6,23 X 10^-2 |
Koeffizient der thermischen Ausdehnung
| °C | °F | mm/mm/°C x10^-6 | in/in/°F x10^-6 |
|---|---|---|---|
| 20-90 | 70-200 | 11,07 | 6,15 |
| 20-200 | 70-400 | 11,18 | 6,21 |
| 20-430 | 70-800 | 11,61 | 6,45 |
| 20-650 | 70-1200 | 11,86 | 6,59 |
Mechanische Eigenschaften
Warmhärte vs. H13 (Härte bei angezeigter Temperatur)
Zerspanbarkeit und Schleifbarkeit
Im geglühten Zustand ist die Bearbeitbarkeit von CPM 9V mit der von M2 vergleichbar. Für Schnellarbeitsstähle werden ähnliche Schleifvorrichtungen und -verfahren empfohlen. Aluminiumoxidscheiben des Typs „SG“ oder CBN-Scheiben haben im Allgemeinen die beste Leistung mit CPM-Stählen erbracht.
Schlagzähigkeit
Das CPM-Verfahren ermöglicht die Herstellung von hohen Vanadium-Graden ohne Zähigkeitseinbußen. Beispielsweise weisen sowohl CPM 10V als auch CPM 15V zwar eine deutlich höhere Verschleissfestigkeit als der konventionelle Werkzeugstahl D7 mit hohem Vanadiumgehalt auf, bieten aber auch eine höhere Zähigkeit. (Siehe Tabelle)
| Wärmebehandlung (1) Aust.Temp. | HRC | Verschleißfestigkeit (2) Adhäsiv | Zähigkeit (3) ft.-lb. / (J) | |
|---|---|---|---|---|
| CPM 15V | 1175°C (2150°F) | 64 | 124 | 8 / (11) |
| CPM 15V | 1120°C (2050°F) | 61 | – | 9 / (12) |
| CPM 15V | 1120°C (2050°F) | 58 | – | 13 / (18) |
| CPM 10V | 1175°C (2150°F) | 63 | 90 | 14 / (19) |
| CPM M4 | 1160°C (2120°F) | 63 | 31 | 31,5 / (43) |
| D2 | 1010°C (1850°F) | 60 | 4 | 17 / (23) |
| D7 | 1040°C (1900°F) | 61 | 7 | 6 / (9) |
Prüftemperatur
Hitzeprüfbeständigkeit (Warme Arbeitsanwendungen)
| Typ | Härte – HRC | Anzahl Zyklen (A) |
|---|---|---|
| D2 | 50 | 3.000 |
| 10V | 51 | 5.000 |
| 9V | 48 | 15.000 |
| H13 | 48 | 20.000 |
| H19 | 50 | 60.000 |
(A) Ein Zyklus besteht aus dem Eintauchen der Testprobe in geschmolzenes Blei von 667°C / 1250°F für 4 Sekunden, dem Abkühlen in Wasser von 82°C / 180°F für 2 Sekunden, gefolgt von 8 Sekunden Luftkühlung.
Wärmebehandlung
Kritische Temperatur: 865°C (1590°F)
Schmieden: 1095-1150°C (2000-2100°F) Nicht unter 930°C (1700°F) schmieden. Langsam abkühlen.
Glühen: Erwärmen auf 900°C (1650°F), 2 Stunden halten. Langsames Abkühlen nicht schneller als 15°C (30°F) pro Stunde auf 540°C (1000°F), dann Ofenabkühlung oder Abkühlung an ruhender Luft auf Raumtemperatur.
Geglühte Härte: ca. BHN 223-255
Spannungsarmglühen
Geglühte Teile: Aufheizen auf 595-700°C (1100-1300°F), 2 Stunden halten, dann im Ofen oder an ruhender Luft abkühlen lassen.
Gehärtete Teile: Aufheizen auf 15-30°C (25-50°F) unterhalb der ursprünglichen Anlasstemperatur, 2 Stunden halten, dann im Ofen oder an ruhender Luft abkühlen lassen.
Härten
Vorwärmen: Erwärmen auf 845-870°C (1550-1600°F) Ausgleichen. Eine zweite Vorwärmstufe bei 1850-1900°F (1010-1040°C) wird für die Vakuum- oder Atmosphärenhärtung empfohlen.
Austenitisieren: 1025-1175°C (1850-2150°F), Haltezeit auf Temperatur: 30-45 Minuten.
Abschrecken: Luft- oder Überdruckabschreckung (mindestens 2 bar) auf unter 50°C (125°F) oder Salz- oder unterbrochene Ölabschreckung auf ca. 540°C (1000°F), dann Luftkühlung auf unter 50°C (125°F). Eine Salzbadbehandlung, sofern durchführbar, gewährleistet die maximal erreichbare Zähigkeit für eine bestimmte Härtebehandlung. Die Abschreckrate unter Vakuum oder an der Atmosphäre im Bereich von 1010-705°C (1850-1300°F) ist entscheidend, um ein optimales Wärmebehandlungsverhalten zu erreichen.
Anlassen: Doppelte Temperierung bei mindestens 540°C (1000°F). Mindestens 2 Stunden jedes Mal. (Siehe Tabelle)
Größenänderung: +0.01%
Empfohlene Wärmebehandlung: Um die beste Kombination von Zähigkeit und Verschleißfestigkeit zu erzielen, 9V bei 1120°C (2050°F) austenitisieren, 30-45 Minuten halten und abschrecken. Drei Mal bei 550°C (1025°F) anlassen.
Zielhärte: 54 – 56 HRC.
Höhere Austenitisierungstemperaturen können verwendet werden, um eine höhere Härte bei leicht abnehmender Schlagfestigkeit zu erzielen. Die niedrigeren Austenitisierungstemperaturen bieten die beste Schlagzähigkeit.
Oberflächenbehandlungen
Aufgrund seiner hohen Anlasstemperaturen (> 540°C / 1000°F) eignet sich CPM 9V zum Nitrieren, PVD-Beschichten oder ähnlichen Oberflächenbehandlungen. CVD-Beschichtungsverfahren überschreiten im Allgemeinen die kritische Temperatur und können zu nicht vorhersehbaren Maßänderungen führen.
Reaktion auf Wärmebehandlung
Härte – HRC
Austenitisierungstemperatur
| Anlass-Temperatur | 1025°C (1875°F) | 1040°C (1900°F) | 1065°C (1950°F) | 1120°C (2050°F) | 1150°C (2100°F) | 1175°C (2150°F) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| wie abgeschreckt | 53 | 54 | 56 | 58 | 59 | 61 |
| 540°C (1000°F) | 52 | 53 | 54 | 56 | 57 | 58 |
Optimal für maximale Zähigkeit und effektiven Spannungsabbau.
| 550°C (1025°F) | 51 | 52 | 53 | 55 | 56 | 57 |
| 565°C (1050°F) | 50 | 51 | 52 | 53 | 55 | 56 |
| 595°C (1100°F) | 46 | 47 | 49 | 51 | 52 | 53 |
| 620°C (1150°F) | 39 | 40 | 43 | 46 | 48 | 49 |
| 650°C (1200°F) | 33 | 34 | 37 | 40 | 42 | 47 |
Die Ergebnisse können je nach Härteverfahren und Querschnittsgröße variieren. Eine Salz- oder Ölabschreckung führt zu maximalen Ergebnissen. Vakuum- oder Atmosphärenkühlung kann zu bis zu 1-2 HRC-Punkten weniger führen.
| Min Zeit bei Aust. Temp. | 60 min. | 45 min. | 30 min. | 20 min. | 10 min. | 5 min. |
| min. Anzahl Anlassvorgänge | 2 | 2 | 2 | 2 | 3 | 3 |
Zähigkeit
Je nach Härteanforderung wird durch Absenken der Härtetemperatur (Unterhärtung) die Zähigkeit erhöht.
| Härtungstemperatur | Anlass-Temperatur | Härte HRC | Charpy C ft-lb | (J) | Biegebruchfestigkeit ksi | (MPa) |
|---|---|---|---|---|
| 1175°C (2150°F) | 550°C (1025°F) | 57 | 26 | 35 | 606 | 4177 |
| 1150°C (2100°F) | 550°C (1025°F) | 56 | 36 | 48 | – | – |
| 1120°C (2050°F) | 540°C (1000°F) | 56 | 47 | 63 | 600 | 4136 |
| 1065°C (1950°F) | 595°C (1100°F) | 49 | 74 | 99 | – | – |
Hinweis: Die in diesem Datenblatt angegebenen Eigenschaften sind typische Werte. Normale Schwankungen in Chemie, Größe und Wärmebehandlungsbedingungen können Abweichungen von diesen Werten verursachen.
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