-Nederlands -NL Instellingen

Instellingen

Please select your country!

{{group.Text}}

{{"ifind_go-back" | translate}}

{{group.Text}}

Werkstukmaterialen

Werkstukmaterialen
 

Werkstukmateriaalgroepen

De metaalbewerkingsindustrie produceert een extreem breed scala aan componenten vervaardigd uit vele verschillende materialen. Elk materiaal heeft zijn eigen unieke eigenschappen die worden beïnvloed door de elementen van de legering, de warmtebehandeling, de hardheid enz. Deze hebben op hun beurt weer invloed op de keuze van de geometrie, hardmetaalsoort en snijgegevens van het snijgereedschap. Om deze keuze gemakkelijker te maken, worden werkstukmaterialen onderverdeeld in zes groepen, overeenkomstig de ISO-standaard, en elke groep heeft unieke eigenschappen ten aanzien van bewerkbaarheid:

ISO P – Staal is de grootste materiaalgroep, variërend van ongelegeerd tot hooggelegeerd materiaal en omvat stalen gietstukken en ferritische en martensitische roestvaste staalsoorten. De bewerkbaarheid is normaal gesproken goed, maar verschilt sterk naargelang de hardheid van het materiaal, het koolstofgehalte enz.​

ISO M – Roestvaste staalsoorten zijn materialen gelegeerd met minimaal 12% chroom. Andere legeringen kunnen tevens nikkel en molybdeen bevatten. Verschillende condities, zoals ferritisch, martensitisch, austenitisch en austenitisch-ferritisch (duplex), creëren een groot programma aan materialen. Een gemeenschappelijke deler voor al deze materialen is dat de snijkanten worden blootgesteld aan een grote hoeveelheid warmte, kerfslijtage en snijkantsopbouw.

ISO K – Gietijzer is, in tegenstelling tot staal, een kortspanende materiaalsoort. Grijs gietijzer (GCI) en smeedbaar gietijzer (MCI) zijn vrij gemakkelijk te bewerken, terwijl nodulair gietijzer (NCI), compact gietijzer (CGI) en isotherm gehard gietijzer (ADI) moeilijker zijn. Alle gietijzersoorten bevatten siliciumkoolstof (SiC) dat zeer schurend (abrasief) is voor de snijkant​.

ISO N – Non-ferrometalen zijn zachtere metalen, zoals aluminium, koper, messing enz. Aluminium met een siliciumgehalte van 13% is sterk abrasief. In het algemeen zijn hoge snijsnelheden en een lange standtijd te verwachten voor wisselplaten met scherpe snijkanten.

ISO S – Hittebestendige superlegeringen omvatten een groot aantal hooggelegeerde materialen op basis van ijzer, nikkel, kobalt en titanium. Ze zijn stroperig, leiden tot snijkantsopbouw, zijn zelfhardend en genereren hitte. Ze zijn zeer gelijksoortig aan de ISO M materialen maar zijn veel moeilijker te verspanen, en reduceren de standtijd van de snijkanten.

ISO H – Deze groep omvat staal met een hardheid tussen 45-65 HRc en ook in coquille gegoten ijzer rond 400-600 HB. Door hun hardheid zijn ze moeilijk te bewerken. De materialen ontwikkelen warmte tijdens het verspanen en zijn sterk abrasief voor de snijkant.

O (Overige): Niet-ISO. Thermoplastics, thermosets, GFRP (Glass Fibre Reiforced Polymer/Plastic), CFRP (Carbon Fibre Reinforced Plastic), carbonvezel-composieten, aramidevezel versterkt kunststof, hard rubber, grafiet (technisch). Diverse industrieën gebruiken nu meer composieten, vooral in de lucht- en ruimtevaartsector.

 

Werkstukmateriaal-classificatie middels MC-codes

Het indelen van de materialen in zes verschillende groepen biedt niet genoeg informatie voor het selecteren van de juiste snijgereedschap geometrie, soort en snijgegevens. De materiaalgroepen moeten derhalve verder worden onderverdeeld in subgroepen. Sandvik Coromant heeft het CMC-codesysteem gebruikt (Coromant Material Classification) voor het identificeren en beschrijven van materialen van een scala aan leveranciers, standaarden en markten. Met het CMC-systeem, worden materialen geclassificeerd al naar gelang bewerkbaarheid, en Sandvik Coromant biedt tevens aanbevelingen voor geschikte gereedschap- en bewerkingsgegevens.

Om nog specifiekere aanbevelingen te geven om de productiviteit te helpen verbeteren, heeft Sandvik Coromant een nieuwe materiaalclassificatie gegenereerd. Deze kent een gedetailleerdere structuur, omvat meer sub-groepen en biedt aparte informatie omtrent type, koolstofgehalte, productieproces, hittebehandeling, hardheid, enz.

MC-codestructuur

De structuur is zo opgezet dat de MC-code een variëteit aan werkstukmateriaaleigenschappen en kenmerken kan vertegenwoordigen met behulp van een combinatie van letters en cijfers.

Voorbeeld 1

De code P1.2.Z.AN
P is de ISO-code voor staal
1 is de materiaalgroep voor ongelegeerd staal
2 is de materiaal sub-groep voor koolstofgehalte >0.25% ≤ 0.55 % C
Z is het productieproces: gesmeed/gewalst/koud getrokken
AN is de hittebehandeling, gegloeid, geleverd met hardheidswaarden
 

Voorbeeld 2

N1.3.C.AG
N is de ISO-code voor non ferro metalen
1 is de materiaalgroep aluminium
3 is de sub-groep aluminium met Si gehalte 1-13%
C is het productieproces: gieten
AG is voor de hittebehandeling: veroudering
 

Door niet alleen de materiaalcompositie te beschrijven, maar ook het productieproces en hittebehandeling, welke ongetwijfeld invloed heeft op de mechanische eigenschappen, is een exactere beschrijving beschikbaar. Deze kan vervolgens worden gebruikt voor het genereren van verbeterde snijgegevensaanbevelingen.

 

Bewerkbaarheidsdefinitie

Er zijn doorgaans drie hoofdfactoren die geïdentificeerd moeten worden om de bewerkbaarheid van een material te bepalen, d.w.z. haar vermogen om bewerkt te worden..

  1. Classificatie van het werkstukmateriaal vanuit een metallurgisch/mechanisch oogpunt.
  2. De snijkantgeometrie die gebruikt moet worden, op het micro- en macroniveau.
  3. Het materiaal van het snijgereedschap (soort) met haar juiste bestanddelen, bijv. gecoat hardmetaal, keramiek CBN, of PCD, etc.

De bovenstaand selecties hebben de grootste invloed op de bewerkbaarheid van het betreffende materiaal. Andere betrokken factoren zijn onder andere: snijgegevens, snijkrachten, hittebehandeling van het materiaal, oppervlaktehuid, metallurgische insluitingen, opspangereedschappen, en algemene bewerkingsomstandigheden, etc.

Bewerkbaarheid heeft geen directe definitie, in tegenstelling tot soorten of nummers. Algemeen gezegd omvat het de capaciteit van het werkstukmateriaal om bewerkt te worden, de slijtage die het creëert op de snijkant en de spaanvorming die kan worden verkregen. Voor wat deze aspecten betreft is een laaggelegeerd koolstofstaal gemakkelijker te snijden vergeleken met de veeleisendere austenitische roestvaststaal soorten. Het laaggelegeerd staal wordt als beter bewerkbaar gezien vergeleken met het roestvast staal. Het concept “goede bewerkbaarheid” betekent doorgaans een ongestoorde snijdende werking en een redelijke standtijd. De meeste evaluaties van bewerkbaarheid voor een bepaald materiaal worden gemaakt aan de hand van praktische testen en de resultaten worden vergeleken met de resultaten van een ander type materiaal onder ongeveer dezelfde condities. In deze testen wordt rekening gehouden met andere factoren zoals micro-structuur, neiging tot aanladen, werktuigmachine, stabiliteit, geluid, standtijd, enz.

 

ISO P staal

  • MC-codes voor staal
  • Ongelegeerd staal – P 1.1-1.5
  • Laaggelegeerd staal – P 2.1-2.6
  • Hooggelegeerd staal – P 3.0-3.2

Wat is ISO P staal?

  • Staal is de grootste werkstukmateriaalgroep op het gebied van metaalverspaning
  • Staal kan niet-gehard zijn, of gehard en ontlaten met een gangbare hardheid tot 400 HB. Staal met een hardheid boven ca. 48 HRC en tot 62-65 HRC vallen onder ISO H
  • Staal is een legering met ijzer als belangrijkste component (Fe-basis)
  • Ongelegeerd staal heeft een koolstofgehalte lager dan 0,8%, en bestaat uitsluitend uit ijzer (Fe), zonder andere legeringselementen
  • Gelegeerd staal heeft een koolstofgehalte lager dan 1,7 % en bevat legeringselementen zoals Ni, Cr, Mo, V en W
  • Laaggelegeerd staal bevat minder dan 5% legeringselementen
  • Hooggelegeerd staal bevat meer dan 5% legeringselementen

Bewerkbaarheid in het algemeen

  • De bewerkbaarheid van staal hangt af van de legeringselementen, warmtebehandeling en het productieproces (gesmeed, gewalst, gegoten, etc.)
  • Over het algemeen is de spaanbeheersing relatief gemakkelijk en soepel
  • Koolstofarm staal produceert langere spanen welke stroperig zijn en scherpe snijkanten vereisen
  • Specifieke snijkracht kc1: 1400-3100 N/mm²
  • Snijkrachten, en dus het vermogen om ze te bewerken, blijven binnen een beperkt bereik

Legeringselementen

C heeft invloed op de hardheid (hoger gehalte verhoogt de abrasieve slijtage). Laag koolstofgehalte <0.2%, vergroot de adhesieve slijtage, hetgeen zal leiden tot snijkantsopbouw en slechte spaanbreking.

Cr, Mo, W, V, Ti, Nb (hardmetaalvormers) – verhogen de abrasieve slijtage.

O heeft een grote invloed op de bewerkbaarheid; Het vormt niet-metallische, oxidische en abrasieve insluitingen.

Al, Ti, V, Nb worden gebruikt als fijnkorrelige behandeling van staal. Ze maken het staal taaier en moeilijker te bewerken.

P, C, N in ferriet, verlaagt de ductiliteit, hetgeen de adhesieve slijtage vergroot.

Positief effect

Pb in draaistaal (met laag smeltpunt) reduceert de frictie tussen spaan en wisselplaat, verlaagt de slijtage en verbetert de spaanbreking.

Ca, Mn (+S) vormen zachte, smerende sulfiden. Een hoog S-gehalte verbetert de bewerkbaarheid en spaanbreking.

Zwavel (S) heeft een gunstig effect op de bewerkbaarheid. Kleine verschillen zoals die tussen de 0,001% en 0,003% kunnen aanzienlijke effecten hebben op de bewerkbaarheid. Dit effect wordt gebruikt in draaistaal. Een zwavelgehalte van ca. 0.25% is gangbaar. Zwavel vormt zachte mangaansulfide (MnS) insluitingen die een smerende laag vormen tussen de spaan en de snijkant. MnS zal tevens de spaanbreking verbeteren. Lood (Pb) heeft een gelijksoortig effect en wordt vaak gebruikt in combinatie met S in draaistaal bij niveaus van ca. 0,25%.

Zowel positief als negatief

Si, Al, Ca vormen oxide-insluitingen die slijtage verhogen. Insluitingen in staal hebben een belangrijk invloed op de bewerkbaarheid, hoewel ze een zeer klein percentage vertegenwoordigen van de totale samenstelling. Deze invloed kan zowel positief als negatief zijn. Aluminium (Al) bijvoorbeeld, wordt gebruikt voor het de-oxideren van het gesmolten ijzer. Aluminium vormt echter een hard abrasief aluminiumoxide (Al2O3), hetgeen een verwoestend effect heeft op de bewerkbaarheid (vergelijk de aluminiumoxide-coating op een wisselplaat). Dit negatieve effect kan echter worden tegengegaan door Calcium (Ca) toe te voegen, hetgeen een zachte laag rond abrasieve deeltjes zal vormen.

  • Gietstaal heeft een ruwe oppervlaktestructuur, welke zand en slakken kan omvatten en stelt hoge eisen aan de taaiheid van de snijkant.
  • Gewalst staal vertoont een vrij grote korrelgrootte waardoor de structuur ongelijkmatig is, wat variaties in de snijkrachten tot gevolg heeft.
  • Gesmeed staal kent een kleinere korrelgrootte en is gelijkmatiger in structuur, hetgeen minder problemen veroorzaakt bij het verspanen.

MC-codes voor staal

Staalsoorten worden vanuit het oogpunt van bewerkbaarheid geclassificeerd in ongelegeerd, laaggelegeerd, hooggelegeerd en gesinterd staal.

​MC-codeMateriaalgroep​Materiaal sub-groepProductieprocesHittebehandeling​​nom​Specifieke snijkracht, kc1 (N/mm2) mc
​P1.1.Z.AN1Ongelegeerd Mn<1.651​<=0.25% C​​z​ gesmeed/gewalst/koud getrokken​AN​gegloeid125 HB​​15000.25​
​P1.1.Z.HT11​z​HTgehard+ontlaten​190 HB​1770​0.25
​P1.2.Z.AN12​>0.25... <=0.55% C​zgesmeed/gewalst/koud getrokken​AN​gegloeid​190 HB​1700​0.25
​P1.2.Z.HT12​z​HTgehard+ontlaten​210 HB​1820​0.25
​P1.3.Z.AN13hoog koolstofgehalte, >0.55% C​​zgesmeed/gewalst/koud getrokken​AN​gegloeid​190 HB​1750​0.25
​P1.3.Z.HT13​z​HTgehard+ontlaten​300 HB​2000​0.25
​P1.4.Z.AN14automatenstaal​zgesmeed/gewalst/koud getrokken​AN​gegloeid​220 HB​1180​0.25
​P1.5.C.HT15alle koolstofgehalte (gietwerk)​Cgietwerk​HTonbehandeld​150 HB​1400​0.25
​P1.5.C.AN15C​ANgehard+ontlaten​300 HB​2880​0.25
​P2.1.Z.AN2laaggelegeerd (legeringselementen ≤ 5%)1​<=0.25% C​​zgesmeed/gewalst/koud getrokkenAN​gegloeid175 HB​​17000.25​
​P2.2.Z.AN22​​>0.25... <=0.55% C​zAN240 HB​​19500.25​
​P2.3.Z.AN23hoog koolstofgehalte > 0,55% C​z​AN260 HB20200.25
​P2.4.Z.AN24Automatenstaal​z​AN225 HB
​P2.5.Z.HT25alle koolstofgehalte (hard ended en ontlaten)​​zgesmeed/gewalst/koud getrokkenHTgehard + ontlaten​330 HB20000.25
​P2.6.Z.UT26alle koolstofgehalte (gietwerk)​CGegoten UTonbehandeld​200 HB16000.25
​P2.6.Z.HT26C​HTgehard + ontlaten​380 HB 32000.25
​P3.0.Z.AN3Hoog gelegeerd (legeringselementen > 5%)0HoofdgroepZgesmeed/gewalst/koud getrokkenANgegloeid200 HB19500.25
​P3.0.Z.HT30​zHTgehard + ontlaten380 HB31000.25
​P3.0.C.UT30CGegotenUTOnbehandeld200 HB19500.25
​P3.0.C.HT30​CHTgehard + ontlaten340 HB30400.25
​P3.1.Z.AN31HSS​Zgesmeed/gewalst/koud getrokkenANgegloeid250 Hb23600.25
​P3.2.C.AQ32MangaanstaalCGegotenAQGegloeid en afgeschrikt of uitgegloeid300 Hb30000.25
​P4.0.S.NS4Gesinterde staalsoorten0HoofdgroepSGesinterdNSNiet gespecificeerd150 Hb

Ongelegeerd staal – P 1.1-1.5

Definitie

In ongelegeerde staalsoorten, is het koolstofgehalte doorgaans slechts 0,8%, terwijl gelegeerd staal extra legeringselementen bevat. De hardheid varieert van 90 tot 350 HB. Een hoger koolstofgehalte (>0.2%) maakt het harden van het materiaal mogelijk.

Gangbare componenten

Hoofdzakelijk gebruik omvat: bouwstaal, constructiestaal, diepgetrokken en gesperste producten, drukvatstaal, en een scala aan gietstaal. Algemene toepassingen zijn onder andere: assen, buizen smeedstukken en lasconstructies (C<0.25%).

Bewerkbaarheid

Moeilijkheden voor spaanbreking en aanladingsneigingen (snijkantsopbouw) vragen speciale aandacht in koolstofarm staal (< 0,25%). Hoge snijsnelheden en scherpe snijkanten en/of geometrieën, met een positief spaanvlak en dun gecoate soorten zullen de neiging tot aanlading reduceren. Bij draaien wordt aanbevolen dat de snedediepte dicht bij de, of groter is dan de neusradius, om spaanbreking te verbeteren. Over het algemeen is de bewerkbaarheid zeer goed voor gehard staal. Echter, er is sprake van dat ze relatief grote vrijloopvlakslijtage genereren op de snijkanten.

Laaggelegeerd staal – P 2.1-2.6

Definitie

Laaggelegeerd staal is het meest gangbare materiaal dat momenteel beschikbaar is bij verspanende metaalbewerkingen. De groep bevat zowel zachte als geharde materialen (tot 50 HRc).

Gangbare componenten

Mo en Cr-gelegeerd staal voor drukvaten wordt gebruikt voor hogere temperaturen. Algemene toepassingen zijn onder andere: assen, bouwstaal, buizen en smeedwerk. Voorbeelden van componenten voor de auto-industrie zijn: drijfstangen, nokkenassen, homokineten, wielnaven, tandheugelrondsels.

Bewerkbaarheid

De bewerkbaarheid van laaggelegeerd staal hangt af van het legeringsgehalte en hittebehandeling (hardheid). Voor alle materialen in de groep zijn de meest voorkomende slijtagefactoren krater- en flankslijtage.

Geharde materialen produceren meer hitte in de snijzone hetgeen kan leiden tot plastische vervorming van de snijkant.

Hooggelegeerd staal – P 3.0-3.2

Definitie

Hooggelegeerde staalsoorten omvatten koolstofstaalsoorten met een totaal legeringsgehalte van meer dan 5%. Deze groep bevat zowel zachte als geharde materialen (tot 50 HRc).

Gangbare werkstukken

Typische toepassingen van deze staalsoorten omvatten: onderdelen van bewerkingsmachines, mallen, hydraulische componenten, cilinders en snijgereedschappen (HSS).

Bewerkbaarheid

Over het algemeen neemt de bewerkbaarheid af met hogere legeringsgehaltes en hardheid. Bij 12-15% legeringselementen bijvoorbeeld en hardheid tot 450 HB, moet de snijkant goed hittebestendig zijn om bestand te zijn tegen plastische vervorming.

 

ISO M roestvaststaal

  • MC-codes voor roestvaststaal
  • Ferritisch en martensitisch roestvaststaal – P5.0-5.1
  • Austenitisch en super-austenitisch roestvaststaal – M1.0-2.0
  • Duplex roestvaststaal – M 3.41-3.42

Wat is ISO M roestvaststaal?

  • Een legering met het element (Fe) als belangrijkste onderdeel
  • Heeft een chroomgehalte hoger dan 12%
  • Heeft een laag koolstofgehalte (C ≤ 0.05 %)
  • Diverse toevoegingen van nikkel (Ni), chroom(Cr), molybdeen (Mo), niobium (Nb) en titanium (Ti) resulteren in verschillende karakteristieken, zoals corrosiebestendigheid en sterkte bij hoge temperaturen
  • Chroom reageert met zuurstof (O) en vormt een passiverende laag Cr2O3 aan het oppervlak van het staal, hetgeen een niet corrosieve eigenschap aan het materiaal geeft

Bewerkbaarheid in het algemeen

De bewerkbaarheid van roestvast staal hangt af van de legeringselementen, warmtebehandelingen en productieprocessen (gesmeed, gegoten, etc.) Over het algemeen neemt de bewerkbaarheid af met een hoger legeringsgehalte, maar automatenstaal of voor bewerkbaarheid verbeterde materialen zijn beschikbaar in alle groepen roestvast staal.

  • Langspanig materiaal
  • Spaanbeheersing is redelijk in ferritische/martensitische materialen en wordt complexer in de austenitische en duplex typen
  • Specifieke snijkracht: 1800-2850 N/mm²
  • Bewerking creëert hoge snijkrachten, snijkantsopbouw, hitte en zelfhardende oppervlakken
  • Een hoger stikstof (N) gehalte austenitische structuur verhoogt de sterkte en biedt enige resistentie tegen corrosie, maar reduceert de bewerkbaarheid, terwijl de vervormingsverharding toeneemt
  • Toevoegingen van zwavel (S) worden gebruikt om de bewerkbaarheid te verbeteren
  • Een hoog C-gehalte (>0.2%) biedt een relatief grote vrijloopvlakslijtage
  • Mo en N reduceren de bewerkbaarheid. Echter, ze bieden bestendigheid tegen zuuraanvallen en dragen bij aan de hoge temperatuursterkte
  • SANMAC (Sandvik handelsnaam) is een materiaal waarbij de bewerkbaarheid is verbeterd door het volume-aandeel van sulfiden en oxiden te optimaliseren zonder dat dit ten kosten gaat van de corrosiebestendigheid

MC-codes voor roestvaststaal

​MC-codeMateriaalgroep​Materiaal sub-groepProductieprocesHittebehandeling​nomspecifieke snijkracht,kc1(N/mm2)​mc
​P5.0.Z.AN5roestvaststaal ferritisch/martensitisch0hoofdgroep​zgesmeed/gewalst/koud​AN​gegloeid200 HB​1800​0.21
​P5.0.Z.HT50Z​HTgehard+ontlaten​330 HB​2300​0.21
​P5.0.Z.PH50Z​PHneerslag-gehard​330 HB​2800​0.21
​P5.O.C.UT50Cgegoten​UTonbehandeld​250 HB​1900​0.25
​P5.0.C.HT50C​HTgehard + ontlaten​330 HB​2100​.025
​P5.1.Z.AN51automatenstaal​zgesmeed/gewalst/koud​AN​gegloeid​200 HB​1650​0.21
​M1.0.Z.AQ1austenitisch0hoofdgroepZgesmeed/gewalst/koud/getrokkenAQgegloeid/afgeschrikt of uitgegloeid​200 HB​2000​0.21
​M1.0.Z.PH10Z​PHneerslag-gehard​300 HB​2400​0.21
​M1.0.C.UT10Cgegoten​UTonbehandeld​200 HB​1800​0.25
​M1.1.Z.AQ11bewerkbaarheid verbeterd (net als SANMAC)Zgesmeed/gewalst/koudAQgegloeid/afgeschrikt of uitgegloeid​200 HB​2000​0.21
​M1.1.Z.AQ12automatenstaal​zAQ​200 HB​1800​0.21
​M1.3.Z.AQ13Ti-gestabiliseerdZAQ​200 HB​1800​0.21
M1.3.C.AQ13CgegotenAQ​200 HB​1800​0.25
​M2.0.Z.AQ2​super-austenitisch ​Ni>=20%0hoofdgroepZgesmeed/gewalst/koud/getrokkenAQ​200 HB​2300​0.21
M2.0.C.AQ20CgegotenAQ200B​​2150​0.25
​M3.1.Z.AQ3duplex(austenitisch/ferritisch)​1​>60% ferriet (vuistregel N<0.10%)​Zgesmeed/gewalst/koud/getrokkenAQgegloeid/afgeschrikt of uitgegloeid​230 HB​2000​0.21
M3.1.C.AQ31CgegotenAQ​230 HB​1800​0.25
​M3.2.Z.AQ32​<60% ferriet (vuistregel N>=0.10%)Zgesmeed/gewalst/koud/getrokkenAQ​260 HB​2400​0.21
M3.2.C.AQ32CgegotenAQ​260 HB​2200​0.25
Identificatie van werkstukmateriaalgroep

De microstructuur die roestvaststaal verkrijgt hangt primair af van haar chemische samenstelling, waarbij de belangrijkste legeringscomponenten chroom (Cr), en nikkel (Ni) het belangrijkste zijn (zie diagram). In werkelijkheid kan de variatie groot zijn vanwege de invloed van andere legeringscomponenten die streven naar stabilisatie van of het austeniet of het ferriet. De structuur kan ook worden gewijzigd door hittebehandeling of in sommige gevallen door koudsmeden. Precipitatie-harding van ferritisch of austenitisch roestvaststaal kent een verhoogde treksterkte.

Austenitisch staal
Austenitisch-ferritisch (duplex) staal
Ferritisch chroomstaal
Martensitisch chroomstaal
 

Ferritisch en martensitisch roestvaststaal – P5.0-5.1

Definitie

Vanuit een gezichtspunt van bewerking wordt ferritische en martensitische roestvaststaal geclassificeerd als ISO P. Normaal Cr-gehalte is 12-18%. Er zijn slechts kleine toevoegingen van andere elementen aanwezig.

Martensitisch roestvaststaal kent een relatief hoog koolstofgehalte, waardoor het gehard kan worden. Ferritisch staal heeft magnetische eigenschappen. Lasbaarheid is laag, voor zowel ferritisch als martensitisch staal alsmede een gemiddelde tot lage corrosiebestendigheid, hetgeen toeneemt bij een groter c-gehalte.

Gangbare componenten

Vaak gebruikt in toepassingen met beperkte eisen ten aanzien van corrosiebestendigheid. Het ferritische materiaal is relatief voordelig vanwege het beperkte Ni gehalte. Toepassingsvoorbeelden zijn: assen voor pompen, stoom- en waterturbines, moeren, bouten, warmwatertoestellen, pulp en levensmiddelenverwerkende industrie vanwege lagere vereisten ten aanzien van corrosiebestendigheid.

Martensitische staal kan worden gehard en wordt gebruikt voor randen in bestekstaal, scheermesjes, chirurchische instrumenten, etc.

Bewerkbaarheid

Over het algemeen is de bewerkbaarheid goed en lijkt sterk op die van laag gelegeerd staal. Daarom wordt het geclassificeerd als een ISO P materiaal. Een hoog koolstofgehalte (>0.2%) maakt het harden van het materiaal mogelijk. Bewerking zal leiden tot vrijloopvlak- en kolkslijtage met een zekere mate van snijkantsopbouw. ISO P soorten en geometrieën werken goed.

Austenitisch en super-austenitisch roestvaststaal – M1.0-2.0

Definitie

Austenitisch staal is de primaire groep voor roestvaststaal; de meest gangbare samenstelling is 18% Cr en 8% Ni (bijv.18/8-staal, type 304). Een staalsoort met een betere bestendigheid tegen corrosie wordt gemaakt door 2-3% molybdeen toe te voegen, wat vaak "zuurbestedig staal" wordt genoemd (type 316). De MC groep omvat super-austenitisch roestvaststaal met een Ni-gehalte van meer dan 20%. Austenitisch precipitatie gehard staal (PH) kent een austenitische structuur in de hittebehandelde toestand en een Cr-gehalte van >16% en een Ni-gehalte van >7%, met ca. 1% aluminium (Al). Een typisch precipitatie gehard staal is 17/7 PH staal.

Gangbare componenten

Wordt gebruikt in componenten waar een goede bestendigheid tegen corrosie is vereist. Zeer goede lasbaarheid en goede eigenschappen bij hoge temperaturen. Toepassingen zijn onder andere: chemische-, pulp- en levensmiddelenverwerkende industrieën en uitlaatspruitstukken voor vliegtuigen. Goede mechanische eigenschappen worden verbeterd door koudsmeden.

Bewerkbaarheid

Zelfharding produceert harde oppervlakken en harde spanen, welke op hun beurt kunnen leiden tot kerfslijtage. Het creëert ook hechting en produceert snijkantsopbouw (BUE). Het heeft een relatieve bewerkbaarheid van 60%. De hardingstoestand kan coating- en basismateriaal van de rand trekken, hetgeen resulteert in uitbreking en een slechte oppervlakte-afwerking. Austeniet produceert taaie, lange, continue spanen die moeilijk te breken zijn. Toevoegen van S verbetert de bewerkbaarheid, maar resulteert in lagere corrosiebestendigheid. Gebruik scherpe snijkanten met een positieve geometrie. Verspaan onder de zelfhardende laag. Houd de snedediepte constant. Genereert veel hitte bij het bewerken.

Duplex roestvaststaal – M 3.41-3.42​

Definitie

Door het toevoegen van Ni aan een ferritische roestvaststaal op Cr-basis, wordt een structuur/matrix op gemengde basis gevormd, die zowel ferriet als austeniet bevat. Dit wordt een duplex roestvaststaal genoemd. Duplex materialen kennen een hoge treksterkte en handhaven een zeer hoge corrosiebestendigheid. Aanduidingen zoals super-duplex en hyper-duplex geven een hoger gehalte aan van legeringselementen en een nog betere corrosiebestendigheid. Een Cr-gehalte van tussen de 18 en 28%, en een Ni-gehalte van tussen de 4 en 7% zijn gangbaar in duplex staal en zullen een ferritisch aandeel van 25-80% produceren. De ferritische en austenitische fase zijn doorgaans aanwezig bij kamertemperatuur in een verhouding van 50-50%.

Gangbare componenten

Wordt gebruikt in machines voor de chemische-, levensmiddelen-, bouw-, medische-, cellulose- en papierindustrie en in processen waar zuren of chloor wordt gebruikt. Wordt vaak gebruikt voor apparatuur gerelateerd aan de off-shore olie- en gasindustrie.

Bewerkbaarheid

De relatieve bewerkbaarheid is over het algemeen slecht, 30%, vanwege de hoge vloeigrens en treksterkte. Een hoger ferrietgehalte, van meer dan 60%, verbetert de bewerkbaarheid. Het bewerken produceert lange spanen, welke kunnen leiden tot spaanhamering en welke hoge snijkrachten genereren. Genereert veel warmte tijdens het verspanen, hetgeen kan leiden tot plastische vervorming en ernstige kolkslijtage.

Kleine instelhoeken genieten de voorkeur om kerfslijtage en braamvorming te voorkomen. Stabiliteit in gereedschapsopspanning en werkstukopspanning is essentieel.

 

ISO K gietijzer

  • MC-codes voor gietijzer
  • Smeedbaar gietijzer (MCI) K 1.1-1.2 en grijs gietijzer (GCI) K 2.1-2.3
  • Nodulair gietijzer (NCI) K 3.1-3.5
  • Gecompacteerd gietijzer (CGI) K 4.1-4.2
  • Isotherm gehard gietijzer (ADI) K 5.1- 5.3

Wat is ISO K gietijzer?

​Er zijn 5 hoofdtypen gietijzer:

  • Grey Cast Iron (GCI) Grijs gietijzer
  • Malleable Cast Iron (MCI) Smeedbaar gietijzer
  • Nodular Cast Iron (NCI) Nodulair gietijzer
  • Compacted Graphite Iron (CGI) Verdicht grafiet gietijzer
  • Austempered Ductile Iron (ADI) Isotherm gehard gietijzer

Gietijzer is een Fe-C samenstelling met een relatief hoog percentage aan Si (1-3%). Koolstofgehalte is meer dan 2%, hetgeen de maximale oplosbaarheid is van C in de austenitisch fase. Cr (chroom), Mo (molybdeen) en V (vanadium) vormen hardmetalen, welke de sterkte en hardheid verbeteren, maar de bewerkbaarheid verlagen.

Bewerkbaarheid in het algemeen

  • Kortspanend materiaal met goede spaanbeheersing onder de meeste omstandigheden. Specifieke snijkracht: 790 – 1350 N/mm²
  • Bewerking bij hogere snelheden, vooral bij gietijzer met zandinsluitingen, leidt tot abrasieve slijtage
  • NCI, CGI en ADI vereisen extra aandacht vanwege de verschillende mechanische eigenschappen en de aanwezigheid van grafiet in de matrix, vergeleken met normaal GCI
  • Gietijzer wordt vaak bewerkt met negatieve typen wisselplaat, omdat deze sterke snijkanten en veilige toepassingen bieden
  • Het hardmetaal basismateriaal moet hard zijn en de coatings van het type dikke aluminiumoxide zijn voor een goede abrasieve slijtvastheid
  • Gietijzer wordt traditioneel droog bewerkt, maar kan ook worden gebruikt in natte omstandigheden, vooral om de verontreiniging van koolstof en ijzer tot een minimum te beperken. Er zijn ook soorten beschikbaar die geschikt zijn voor toepassingen met koelmiddeltoevoer

Invloed van hardheid

  • De invloed van hardheid gerelateerd aan bewerkbaarheid voor gietijzer volgt dezelfde regels als elk ander materiaal
  • ADI bijvoorbeeld, (Isotherm gehard gietijzer) en CGI (gecompacteerd gietijzer) evenals NCI (nodulair gietijzer) hebben een hardheid tot wel 300-400 HB
  • HB. MCI en GCI gemiddeld 200-250 HB
  • Wit gietijzer kan een hardheid van meer dan 500 HB bereiken bij snelle koeling, waar het koolstof reageert met het ijzer en een hardmetaal Fe3C vormt (cementiet), in plaats van aanwezig te zijn als vrije koolstof. Wit gietijzer is zeer abrasief en moeilijk te bewerken

MC-codes voor gietijzer

Vanuit een bewerkbaarheidsoogspunt, wordt gietijzer geclassificeerd in smeedbaar, grijs, nodulair, gecompacteerd gietijzer (CGI) en Isotherm gehard gietijzer (ADI) typen. Enkele van de hogere hardheden kunnen worden aangetroffen in nodulair gietijzer en de ADI's.

MC-code​Materiaalgroep​Materiaal sub-groepProductieprocesHittebehandelingnomSpecifieke kracht, kc1(N/mm2) Mc
​K1.1.C.NS​1smeedbaar​1lage treksterkte​Cgegoten​NSniet gespecificeerd​200 HB780​0.28​
​K1.2.C.NS​1​2hoge treksterkteC​NS​260 HB​1020​0.28
​K2.1.C.UT​2grijs​1lage treksterkteCgegoten​UTonbehandeld​180 HB​900​0.28
​​K2.2.C.UT​2​2hoge treksterkte​C​UT​245 HB​1100​0.28
​​K2.3.C.UT​2​3austenitischC​UT​175 HB​13000.28​
​K3.1.C.UT​3nodulair​1ferritisch​Cgegoten​UTonbehandeld​155 HB​8700.28​
​​K3.2.C.UT​3​2ferritisch/perlitisch​C​UT​215 HB​1200​0.28
​​K3.3.C.UT​3​3​perlitisch​C​UT​265 HB​1440​0.28
​​K3.4.C.UT3​​4martensitisch​C​UT​330 HB​1650​0.28
​​K3.5.C.UT​3​5austenitisch​C​UT​190 HB
​K4.1.C.UT4​​CGI​​1lage treksterkte ​ (perliet <90%)​Cgegoten​UTonbehandeld​160 HB​680​0.43
​K4.2.C.UT4​​2hoge treksterkte (perliet >=90%)​C​UT​230 HB​7500.41​
​K5.1.C.NS5​ADI​1lage treksterkte​CgegotenNSniet gespecificeerd​300 HB
​K5.2.C.NS5​2hoge treksterkte​CNS​400 HB
​K5.3.C.NS5​​3extra hoge treksterkte​C​NS​460 HB

Door het isotherm harden wordt ductiel ijzer, (NCI), geconverteerd naar Isotherm gehard gietijzer (ADI).

Smeedbaar gietijzer (MCI) K 1.1-1.2 en grijs gietijzer (GCI) K 2.1-2.3

Definitie

Smeedbaar gietijzer wordt geproduceerd uit een bijna witte ijzermatrix, welke vervolgens een hittebehandeling ondergaat in twee stappen, waardoor een ferriet + perliet + ontlaten koolstofstructuur ontstaat, hetgeen leidt tot onregelmatige grafietkorrels, vergeleken met de meer breuk -inducerende gelaagde structuur in grijs gietijzer. Dit betekent dat het smeedbare materiaal minder gevoelig is voor barsten en haar waarden voor scheursterkte en uitrekking zijn hoger.

Grijs gietijzer heeft het grafiet in typische vlokvorm, en de belangrijkste eigenschappen zijn: lage slagbestendigheid (bros gedrag); goede thermische geleidbaarheid, minder hitte wanneer de motor draait en weinig hitte tijdens het snijproces; goede dempingseigenschappen, absorbeert de trillingen in de motor.

Gangbare werkstukken

Componenten geproduceerd uit MCI omvatten: aslagers, rupswielen, pijpfittingen en tandwielen met hoge sterkte. Componenten gefabriceerd uit GCI omvatten: bakpannen, motorblokken, cilinders voor compressoren, tandwielen en versnellingsbakbehuizingen.

Bewerkbaarheid

Smeedbaar gietijzer kent een hogere treksterkte dan GCI, en lijkt op NCI qua bewerkbaarheid, maar beide kennen over het algemeen uitstekende bewerkingseigenschappen. Over het algemeen verhoogt gietijzer met een perlitische structuur de schuringsslijtage, terwijl ferritische structuren de adhesieve slijtage doen toenemen.

Grijs gietijzer heeft een lage slagsterkte, genereert lage snijkrachten en de bewerkbaarheid is zeer goed. Slijtage in het snijproces wordt uitsluitend veroorzaakt door afschuring; er is geen chemische slijtage. Grijs gietijzer wordt vaak gelegeerd met Cr om de mechanische eigenschappen te verbeteren. De hogere sterkte zal dan leiden tot een verminderde bewerkbaarheid.

Nodulair gietijzer (NCI) K 3.1-3.5

Definitie

Nodulair gietijzer bevat sferisch gevormd grafiet, en de belangrijkste eigenschappen zijn een goede stijfheid (Young’s module); goede slagsterkte = taai materiaal, niet broos; goede treksterkte; slechte dempingseigenschappen, absorbeert de trillingen in de motor niet; slecht thermische geleidbaarheid, meer hitte in het snijproces. In vergelijking met GCI, verschijnt het grafiet in NCI in de vorm van nodules, hetgeen bijdraag aan hogere treksterkte-eigenschappen en taaiheid.

Gangbare componenten

Naven, buizen, rollers, uitlaatspruitstukken, krukassen, differentieelbehuizingen, lagerkappen, uitlaatspruitstukken, grondplaten, turbocompressorbehuizingen, koppelingsplaten en vliegwielen.

Turbocompressorbehuizingen en uitlaatspruitstukken worden vaak gemaakt van SiMo gelegeerd gietijzer, dat beter bestand is tegen hitte.

Bewerkbaarheid

Nodulair gietijzer heeft een sterke neiging tot snijkantsopbouw. Deze neiging is sterker voor de zachtere NCI-materialen met hogere ferritische aandelen. Bij het bewerken van werkstukken met hoge ferritische aandelen en met onderbroken sneden is adhesieslijtage vaak de belangrijkste slijtagefactor. Dit kan problemen veroorzaken met schilfervorming van de coating.

Het adhesieprobleem is minder nadrukkelijk aanwezig bij hardere NCI-materialen die een groter perlitisch gehalte hebben. Hier is het waarschijnlijker dat schuringsslijtage en/of plastische deformatie gaan optreden.

Gecompacteerd gietijzer (CGI) K 4.1-4.2

Definitie

CGI is een material dat zowel aan de eisen voor sterkte en gewichtsreductie kan voldoen en toch nog redelijk bewerkbaar is. De thermische- en dempingskarakteristieken van CGI liggen tussen die van NCI en GCI. Resistentie tegen metaalmoeheid is twee maal die van grijs gietijzer. De grafietdeeltjes in CGI worden verlengd en willekeurig georiënteerd, net als in grijs gietijzer, maar ze zijn korter, dikker en hebben afgeronde hoeken. De koraalachtige morfologie in CGI, in combinatie met de afgeronde hoeken en onregelmatige hobbelige oppervlakken van de grafietdeeltjes, bieden een sterke hechting tussen de grafiet- en de ijzermatrix.. Daarom zijn de mechanische eigenschappen zo sterk verbeterd in CGI, ten opzichte van grijs gietijzer. CGI met een perlietgehalte onder de 90% is het meest gangbaar.

Gangbare werkstukken

CGI is zeer geschikt voor het maken van motoren, waar lichtere en sterkere materialen nodig zijn die meer kracht kunnen opnemen. Het gewicht van het motorblok alleen al kan met ca. 20 procent worden gereduceerd vergeleken met een blok gemaakt van GCI. Andere voorbeelden zijn cilinderkoppen en schijfremmen.

Bewerkbaarheid

Vanuit een bewerkbaarheids-gezichtspunt, licht gecompacteerd gietijzer tussen grijs en nodulair gietijzer. Met twee of drie keer de treksterkte van grijs gietijzer en lagere thermische geleidbaarheid genereert het bewerken van CGI hogere snijkrachten en meer hitte in de snijzone. Een groter gehalte aan titanium in het CGI-materiaal heeft een negatieve invloed op de standtijd.

De meest gangbare bewerkingen zijn vlakfrezen en het kotteren van cilindergaten. In plaats van het kotteren van cilindergaten, kan een overschakeling op de methode van circulair frezen zowel de standtijd als de productiviteit verbeteren.

isotherm gehard gietijzer (ADI) K 5.1- 5.3

Definitie

Isotherm gehard gietijzer vormt een familie van hittebehandeld gietijzer. De isotherme hittebehandeling converteert ductiel ijzer in Isotherm gehard gietijzer (ADI), waarvan de kenmerken een uitstekende sterkte, taaiheid en moeheidseigenschappen omvatten. ADI is sterker per gewichtseenheid dan aluminium en net zo slijtvast als staal. Treksterkte en vloeigrenswaarden zijn twee maal die van standaard ductiel ijzer. De moeheidssterkte is 50% hoger en deze kan worden verbeterd door staalstralen of fillet rollen.

Gangbare componenten

ADI gietstukken vervangen in toenemende mate staal smeedstukken en gietwerk, gelaste constructies, gecarboneerd staal en aluminium vanwege haar superieur prestaties. Het wordt het meest toegepast in de auto-industrie, waar het wordt gebruikt voor ophangings- en transmissiedelen, etc. Het wordt ook gebruikt in de elektriciteitsopwekking en mijnbouw- en bouwsectoren.

Bewerkbaarheid

Een 40-50% reductie in de standtijd vergeleken met NCI is te verwachten. Treksterkte en taaiheid van ADI liggen dicht bij de waarden voor staal, maar het spaanvormingsproces classificeert ADI als een ductiel ijzer (gesegmenteerde spaanvorming). De micro-hardheid van ADI is hoger, wanneer deze wordt vergeleken met staal van vergelijkbare hardheid. Hogere ADI soorten bevatten harde deeltjes in de micro-structuur. Hoge thermische en mechanische belastingen, als gevolg van de hoge sterkte en taaiheid, zullen de slijtage concentreren in de buurt van de snijkant, als gevolg van het gesegmenteerde spaanvormingsproces en slijtage op de bovenste spaangroef. Harding tijdens spaanvorming resulteert in hoge dynamische snijkrachten. De snijkanttemperatuur is een sterke factor voor het bepalen van slijtage.

 

ISO N non-ferro materialen

Wat zijn ISO N non-ferro materialen?

  • Deze groep bevat non-ferro, zachte metalen met hardheden onder de 130 HB, behalve voor zeer sterk brons (>225 HB)
  • Aluminium (Al) legeringen met minder dan 12-13% silicium (Si) vertegenwoordigen het grootste gedeelte
  • MMC: Metaalmatrixcomposiet: Al + SiC (20-30%)
  • Legeringen op magnesiumbasis
  • Koper: elektrolytisch koper met 99,95% Cu
  • Brons: koper met tin (Sn) (10-14%) en/of aluminium (3-10%)
  • Messing: koper (60-85%) met zink (Zn) (40-15%)

Bewerkbaarheid van aluminium

  • Langspanig materiaal
  • Relatief eenvoudige spaanbeheersing in het geval van aluminiumlegeringen
  • Puur Al is stroperig en vereist scherpe snijkanten en hoge vc
  • Specifieke snijkracht: 350–700 N/mm²
  • Snijkrachten, en dus ook het vermogen om ze te bewerken, zijn laag
  • Het materiaal kan worden bewerkt met fijnkorrelige, ongecoate hardmetaalsoorten wanneer het Si-gehalte onder de 7-8% is en met PCD-punt soorten voor aluminium met hoger Si-gehalte
  • Over eutectisch Al met hoger Si-gehalte > 12% is zeer abrasief

Gangbare componenten

Motorblokken, cilinderkoppen, transmissiebehuizingen, behuizingen, componenten van lucht- en ruimtevaart frames.

MC-codes voor N-materialen

MC-codeMateriaalgroep​Materiaal sub-groepProductieprocesHittebehandeling​nomSpecifieke snijkracht, kc1 (N/mm2)mc
​N1.1.Z.UT​1Legeringen op aluminiumbasis1zuiver aluminium​zgegoten​UTonbehandeld​30 HB​350​0.25
​​N1.2.Z.UT1​2​AlSi legeringen, Si<=1%​z​UT​60 HB​400​0.25
​​N1.2.Z.AG​12​zAGverouderd​100 HB​650​0.25
​​N1.2.S.UT​12​Sgesinterd​UTonbehandeld​75 HB​410​0.25
​​N1.2.C.NS​12​Cgegoten​NSniet gespecificeerd​80 HB​410​0.25
​​N1.3.C.UT​13​AlSi gegoten legeringen, Si<=1% en <13%​​C​UTonbehandeld​75 HB​600​0.25
​N1.3.C.AG​13​CAGverouderd​90 HB​700​​0.25
​N1.4.C.NS​14​AlSi gegoten legeringen, Si>=13%​CNSniet gespecificeerd​130 HB​700​0.25
​N2.0.C.UT2​legeringen op ​magnesiumbasis0hoofdgroep​CgegotenUTonbehandeld​70 HB
​N3.1.U.UT3​legeringen op koperbasis ​ ​ ​ ​1ongelode koperlegeringen (incl. elektrolytisch koper)​Uniet gespecificeerdUTonbehandeld​100 HB​13500.25
​N3.2.C.UT3​2gelood messing en brons (Pb<=1%) ​​CgegotenUT​90 HB​550​0.25
​N3.3.S.UT3​2​SgesinterdUT35 HB
​N3.3.U.UT​33kopergebaseerde Automatenlegeringen (Pb>1%)​Uniet gespecificeerdUT​110 HB​550​0.25
​N3.4.C.UT34Brons met hoge sterkte (>225HB)​CgegotenUT​300 HB
​N4.0.C.UT4legeringen op zinkbasis0hoofdgroep​CgegotenUTonbehandeld​70 HB
 

ISO S HRSA en titanium

  • MC-codes voor S materialen
  • HRSA materialen – S 1.0-3.0
  • Titanium– S 4.1-4.4

Wat is ISO S HRSA en titanium?

  • De ISO S groep kan worden onderverdeeld in hittebestendige superlegringen (HRSA) en titanium
  • HRSA-materialen kunnen worden onderverdeeld in drie groepen: legeringen op nikkelbasis, op ijzerbasis en op kobaltbasis
  • Conditie: gegloeid, oplossing hittebehandeld, verouderd, gerold, gesmeed, gegoten
  • Eigenschappen: verhoogd legeringsgehalte (Co meer dan Ni), resulteert in een betere bestendigheid tegen hitte, verhoogde treksterkte en hogere corrosieve weerstand

Bewerkbaarheid in het algemeen


Roestvaste staalsoorten =
= Hittebehandeld (verouderd)
= Oplossingbehandeld (gegloeid)
  • De fysieke eigenschappen en bewerkingsgedrag van elk varieert aanzienlijk, vanwege zowel de chemische aard van de legering en de precieze metallurgische verwerking die het ondergaat tijdens de productie
  • Het harden en verouderen zijn vooral van invloed op de navolgende bewerkingseigenschappen
  • Moeilijke spaanbeheersing (gesegmenteerde spanen)
  • Specifieke snijkracht :2400–3100 N/mm² voor HRSA en 1300–1400 N/mm² voor titanium
  • Snijkrachten en vermogensvereisten zijn vrij hoog

Veroudering

Om een hogere sterkte te verkrijgen, kunnen hittebestendige legeringen “precipitatie gehard” worden.

Door het behandelen van het materiaal bij hogere temperaturen, d.w.z. verouderingsbehandeling, worden kleine inter-metallische deeltjes geprecipiteerd in de legering. Deze deeltjes hinderen beweging in de kristalstructuur met als gevolg dat het materiaal moeilijker te vervormen is.

MC-codes voor S-materialen

Vanuit het oogpunt van bewerkbaarheid, wordt HRSA staal geclassificeerd in ijzer-, nikkel- en kobaltgebaseerd materialen. Titanium wordt onderverdeeld in commercieel pure alfa-legeringen en bijna alfa-legeringen, alfa/beta-legeringen en beta-legeringen.

​MC-codeMateriaalgroep​Materiaal sub-groepProductieprocesHittebehandelingnomspecifieke snijkracht,kc1(N/mm2)mc
S1.0.U.AN1Legeringen op ijzerbasis​1hoofdgroep​Uniet gespecificeerd​ANgegloeid​200 HB2400​0.25
S1,0.U.AG12​UAGverouderd280 HB​25000.25
S2.0.Z.AN2legeringen op nikkelbasis​0hoofdgroep​zgesmeed/gewalst/koud getrokken​ANgegloeid​250 HB2650​0.25
S2,0.Z.AG20​zAGverouderd350 HB​29000.25
S2.0.Z.UT20​zUTonbehandeld275 HB​27500.25
S2.0.C.NS20​CGegoten​NSNiet gespecificeerd​320 HB3000​0.25
S3.0.Z.AN3legeringen op kobaltbasis​0hoofdgroep​zgesmeed/gewalst/koud getrokken​ANgegloeid​200 HB2700​0.25
S3.0.Z.AG30​zAGverouderd300 Hb​30000.25
S3.0.C.NS30​CGegoten​NSNiet gespecificeerd​320 HB3100​0.25
S4.1.Z.UT4Legeringen op titaniumbasis​1Commercieel zuiver titanium (>99.5% Ti)​zgesmeed/gewalst/koud getrokken​UTOnbehandeld​200 HB1300​0.23
S4.2.Z.AN42alfa- en bijna-alfa-legeringenZ​AN​gegloeid​320 HB1400
S4.3.Z.AN43Alfa-/bèta-legeringenZ​AN330 Hb​1400
S4.3.Z.AG43​zAGverouderd375 Hb​1400
S4.4.Z.AN44bèta-legeringen​z​ANgegloeid​330 HB1400
S4.4.Z.AG44ZAGVeredeld​410 HB1400
S5.0.U.NS3Op wolfraamcarbidebasis​0Hoofdgroep​UNiet gespecificeerd​NSNiet gespecificeerd​120 HB
S6.0.U.NS3Op molybdeen-basis​0Hoofdgroep​UNiet gespecificeerd​NSNiet gespecificeerd​200 HB

HRSA materialen – S 1.0-3.0

Definitie

Uiterst corrosiebestendige materialen welke hun hardheid en sterkte bij hogere temperaturen kunnen behouden. Het materiaal wordt gebruikt bij tot wel 1000°C en is gehard door een verouderingsproces.

  • De versie op nikkelbasis wordt het meest gebruikt - meer dan 50% van het gewicht van een vliegtuigmotor. Precipitatie geharde materialen zijn onder andere: Inconel 718, 706 Waspalloy, Udimet 720. Oplossingvesterkte (niet hardbare) zijn onder andere: Inconel 625
  • Materiaal op ijzerbasis evolueert uit austenitisch roestvaststaal en kent de slechtste hete sterkte eigenschappen: Inconel 909 Greek Ascolloy en A286
  • Materialen op kobaltbasis kennen de beste hete temperatuur prestaties en corrosiebestendigheid, en worden voornamelijk gebruikt in de medische sector: Haynes 25 (Co49Cr20W15Ni10), Stelliet 21, 31
  • Belangrijkste legeringselementen in HRSA materialen
    Ni: Stabiliseert de metaalstructuur en materiaaleigenschappen bij hoge temperaturen
    Co, Mo, W: Verhoog sterkte bij verhoogde temperaturen
    Cr, Al, Si: Verbeter weerstand tegen oxidatie en hoge temperatuur corrosie
    C: verhoogt kruipsterkte
Gangbare werkstukken

Motoren voor lucht- en ruimtevaart en gasturbines in de verbrandings en turbine-secties, olie- en gas toepassingen in maritieme sector, gewrichtsimplantaten, uiterst corrossiebestendige toepassingen.

Bewerkbaarheid

De bewerkbaarheid van HRSA-materialen neemt toe qua moeilijkheid in de onderstaande volgorde: materialen op ijzerbasis, materialen op nikkelbasis en materialen op kobaltbasis. Alle materialen kennen een hoge sterkte bij hoge temperaturen en produceren gesegmenteerde spanen tijdens het snijden welke hoge en dynamische snijkrachten creëren.

Slechte hittegeleidbaarheid en hoge hardheid genereren hoge temperaturen tijdens het bewerken. De hoge sterkte, zelfhardende werking en hechtingshardingseigenschappen creëren kerfslijtage bij maximale snedediepte en een extreem abrasieve omgeving voor de snijkant.

Hardmetaalsoorten moeten een goede snijkanttaaiheid hebben en een goede hechting van de coating op het substraat om een goede bestendigheid te bieden tegen plastische vervorming. Gebruik over het algemeen wisselplaten met een grote instelhoek (ronde wisselplaten) en selecteer een positieve wisselplaatgeometrie. Bij draaien en frezen kunnen keramische soorten worden gebruikt, afhankelijk van de toepassing.

Titanium– S 4.1-4.4

Definitie

Titanium legeringen kunnen worden onderverdeeld in vier klassen, afhankelijke van de structuren en legeringselementen die aanwezig zijn.

  • Onbehandeld, zuiver titanium
  • Alfa-legeringen – met toevoegingen van Al, O en/of N
  • Bèta legeringen – toevoegingen van Mb, Fe, V, Cr en/of Mn
  • Gemengde a+ß legeringen, waarin een mengsel van beide klassen aanwezig is

De gemengde α+β legeringen, met type Ti-6Al-4V, vormen het grootste gedeelte van de titanium legeringen die momenteel in gebruik zijn, voornamelijk in de lucht- en ruimtevaart sector, maar ook in algemene toepassingen. Titanium kent een hoge sterkte/gewichtsratio, met een uitstekende corrosiebestendigheid en dat bij 60% van de dichtheid van staal. Dit maakt het ontwerp van dunnere wanden mogelijk.

Gangbare werkstukken

Titanium kan worden gebruikt onder zeer zware omstandigheden, welke aanzienlijk corrosie-aanvallen zouden veroorzaken aan de meeste constructiematerialen. Dit is vanwege titaniumoxide, TiO2, dat uitermate bestendig is en het oppervlak bedekt in een laag die ca. 0,01 mm dik is. Wanneer de oxidelaag wordt beschadigd en er is zuurstof aanwezig, dan hersteld het titanium het oxide direct. Geschikt voor warmtewisselaars, ontzoutingsapparatuur, onderdelen van straalmotoren, landingsgestellen en structurele onderdelen op het gebied van lucht- en ruimtevaart.

Bewerkbaarheid

De bewerkbaarheid van titaniumlegeringen is slecht vergeleken met zowel gewone staalsoorten als roestvaste staalsoorten, hetgeen specifieke eisen stelt aan de snijgereedschappen. Titanium kent een slechte thermische geleiding; sterkte blijft behouden bij hoge temperaturen, hetgeen hoge snijkrachten genereert en warmte bij de snijkant. Sterk afgeschoven dunne spanen, met een neiging om in te vreten, creëren een nauw contactgebied op het spaanvlak, waardoor geconcentreerde snijkrachten dicht bij de snijkant ontstaan. Een te hoge snijsnelheid produceert een chemische reactie tussen de spaan en het materiaal van het snijgereedschap, hetgeen kan resulteren in plotselinge wisselplaatuitbreking/breuk. Snijgereedschapmaterialen moeten een goede warmtehardheid hebben, een laag kobalt-gehalte en niet reageren met het titanium. Een fijnkorrelig ongecoat hardmetaal wordt doorgaans gebruikt. Kies een positieve/open geometrie met goede snijkanttaaiheid.

 

ISO H gehard staal

Wat is ISO H gehard staal?

  • Deze groep materialen bevat geharde en getemperde staalsoorten met een hardheid >45– 68 HRC
  • Gangbare staalsoorten omvatten gecarboneerd staal (~60 HRc), kogellagerstaal (~60 HRc) en gereedschapstaal (~68 HRc). Harde soorten gietijzer omvatten wit gietijzer (~50 HRc) en ADI/Kymeniet (~40 HRc). Constructiestaal (40–45 HRc), Mn staal en verschillende soorten harde coatings, d.w.z. stelliet, P/M staal en hardmetaal behoren ook tot deze groep
  • Meestal valt het draaien van harde componenten binnen het bereik van 55–68 HRC

Bewerkbaarheid

  • Gehard staal is de kleinste groep vanuit het oogpunt van bewerking en nabewerken is de meest gangbare bewerking. Specifieke snijkracht: 2550–4870 N/mm². De bewerking biedt doorgaans een redelijke spaanbeheersing. Snijkrachten en vermogensvereisten zijn vrij hoog
  • Het snijgereedschapsmateriaal moet goede weerstand bieden tegen plastische vervorming (warmtehardheid) chemische stabiliteit (bij hoge temperaturen) mechanische sterkte en weerstand tegen slijtage door schuring. CBN heeft deze kenmerken en maakt draaien in plaats van slijpen mogelijk
  • Gemengd of whisker-versterkt keramiek wordt ook gebruikt voor draaien, wanneer het werkstuk gematigde oppervlaktevereisten heeft en de hardheid te groot is voor hardmetaal
  • Hardmetaal domineert op het gebied van frees- en boortoepassingen en wordt gebruikt tot ca. 60 HRC

Gangbare componenten

Typische componenten zijn onder andere: transmissie-assen, versnellingsbakbehuizingen, stuurrondsels, persmatrijzen.

MC-codes voor gehard staal

​MC-codeMateriaalgroep​Materiaal sub-groepProductieprocesHittebehandeling​nomSpecifieke snijkracht, kc1 (N/mm2)mc
​H1.1.Z.HA1staalsoorten (extra hard)​​1Hardheid niveau 50​​zgesmeed/gewalst/koud getrokken​HAgehard (+ontlaten)​50 HRc​3090​0.25
​H1.2.Z.HA1​​2Hardheid niveau 55​​z​HA​55 HRc​36900.25
​H1.3.Z.HA1​3Hardheid niveau 60​​z​HA​60 HRc​43300.25​
​H1.4.Z.HA1​4Hardheid niveau 63​​z​HA​63 HRc​4750​0.25
​H2.0.C.UT2in coquille gegoten ijzer​0hoofdgroepC​gegoten​UTonbehandeld​55 HRc​3450​0.28
​​H3.0.C.UT3stellieten​0hoofdgroepC​gegoten​UTniet gespecificeerd​40 HRc
​​H4.0.S.AN4Ferro-TiC​0hoofdgroep​Sgesinterd​AN​gegloeid​67 HRc
 

{{getHeaderText()}}

 
Gebruik van cookies ondersteund de beleving op onze website. Meer informatie omtrent cookies.