Sonder-Warmarbeitsstahl

CS1

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Einsatzgebiete für CS1

Bei vielen Anwendern von Warmarbeitsstählen besteht der Bedarf nach einer höheren Arbeits-härte bei den eingesetzten Werkstoffen.Ziel der höheren Härte sind:

• Erhöhung der Streckgrenze und Warmstreckgrenze• Erhöhung der Druckfestigkeit• Erhöhung der Verschleißfestigkeit

CS1Spezial Warmarbeitsstahl

Steigende Härte, Warmfestigkeit und Anlassbeständigkeit tragen zur erhöhten Lebensdauer von Werkzeugen bei. Zu-gleich stehen diesen Steigerungen aber Einbußen an Zähig-keit entgegen.

Mit der Entwicklung des Werkstoffes CS1 (Clean/Strength) stellen wir uns diesem Widerspruch. Durch die Kombination einer maßgeschneiderten Zusammensetzung, modernster Herstellungsverfahren sowie einer optimalen Wärmebehand-lung wird die Möglichkeit einer hohen Härte bei gleichzeitig sehr hohem Zähigkeitsniveau erreicht.

Mit dem Werkstoff CS1 werden gewünschte Werkstoff-eigenschaften und somit eine Erhöhung der Lebensdauer von Werkzeugen und Maschinenbauteilen in den verschiedenen Anwendungsgebieten erreicht. Die Einsatzgebiete von CS1 sind damit sehr vielfältig.

Der Werkstoff CS1 ist ein Chrom-Molybdän-Vanadium Warmarbeitsstahl, der speziell für mechanisch hoch be-anspruchte Werkzeuge konzipiert wurde. CS1 ist eine Weiterentwicklung des Warmarbeitsstahles TQ1 und zeichnet sich durch seine hohe Härte bei gleichzeitig sehr gutem Zähigkeitsniveau aus. Durch sein optimiertes Legierungskonzept bietet der Warmarbeitsstahl CS1 eine exzellente Warmfestigkeit, ausgezeichnete Verschleiß-festigkeit sowie beste Anlassbeständigkeit. Der Warm-arbeitsstahl CS1 gehört zu den Super Clean Güten und verleiht dem Warmarbeitsstahl zusätzlich eine sehr gute Zähigkeit und allerbeste Polierbarkeit. Der Warm-arbeitsstahl CS1 weist eine gute Maßbeständigkeit bei der Wärmebehandlung und im Einsatz auf.

3

Chemische Zusammensetzung in Mass.-%

Material

CS1

C

0.50

Cr

5.00

Si

0.30

Mo

1.90

Mn

0.40

V

0.55

Nb

+

Strangpressen

Ein zunehmender Trend an Strangpressanlagen ist das immer größer werdende Pressverhältnis von Pressbolzen zum Profilquerschnitt. Vom Markt werden filigrane Press-profile verlangt, von denen einige aus schwer verpressbaren Schwermetallen bestehen. Dieser Trend führt in der Strang-pressanlage zu einem signifikanten Anstieg der Pressdrücke und damit auch zu einem Anstieg der Belastungen für die Werkzeuge. Seit Jahren bietet Kind & Co. durch die Entwicklung von Sonderstählen Problemlösungen für die Werkzeugtechnik in Strangpressen an.Neben den bekannten Sonderstählen wie TQ1, Q10, HP1 oder HTR hat Kind & Co. eine weitere Sonderlegierung entwickelt. Der Werkstoff CS1 zeichnet sich durch eine noch höhere Warmfestigkeit bei gleichbleibend guter Zähig-keit aus. Hoch belastete Werkzeuge wie Matrizen, Press-scheiben, Pressstempel oder Innenbüchsen erreichen höhere Standzeiten im Vergleich zu bisher eingesetzten Werkstoffen.

• hochbeanspruchte Matrizen, Pressscheiben und Innen- büchsen• Produkte die hohe Härten und Zähigkeiten erfordern

Kunststoffformgebung

Die hohe Härte und Zähigkeit, resultierend u.a. aus dem ESU-Herstellungsverfahren, bieten beste Voraussetzung für hochglanzpolierte Oberflächen. Durch die höhere Härte wird die Polierbarkeit maßgeblich verbessert. Dennoch bleibt ein hohes Zähigkeitsniveau, erforderlich für komplexe Form-geometrien, erhalten. Die hohe Härte gewährt einen hohen abrasiven Verschleißwiderstand und ermöglicht eine verbesserte Werkzeugleistung bei der Verarbeitung von faserverstärkten Kunststoffen. Durch hohe Homogenität und das sehr feine Gefüge ist der Werkstoff CS1 zudem bestens narbungsgeeignet.

• hochglanzpolierte Formeinsätze und Formplatten im Spritzguss• stark auf Druck und Zug belastete Geometrien in Formen und Maschinenbauteilen• genarbte Formeinsätze und Formplatten für die Verarbeitung von Glasfaser verstärkten Kunststoffen mit hohem Glasfaseranteil

Warmpresshärten

Beim direkten Warmpresshärten werden auf ca. 930 °C erwärmte Bleche in das Presswerkzeug eingelegt und anschließend warm umgeformt und in der Form abgeschreckt. Hierbei können Warmverschleiß oder auch Risse an den einzelnen Werkzeugsegmenten auftreten.Bei diesem zunehmend wichtiger werdenden Fertigungs-verfahren werden an die eingesetzten Werkzeugstähle hohe Anforderungen an den Warmverschleißwiderstand, die Zähigkeit und die Warmfestigkeit gestellt. Der Warmarbeits-stahl CS1 erfüllt diese Anforderungen und bietet somit beste Voraussetzungen für eine höhere Werkzeuglebensdauer.

• formgebende Werkzeugsegmente• dünne Wandstärken• oberflächennaher Kühlungsverlauf

Gesenkschmieden

Die häufigste Ausfallursache von Gesenken ist der Ver-schleiß. Dieser tritt u.a. in Form von Auswaschungen, Abschuppungen oder Materialablagerungen auf. Mit dem Einsatz des Sonderstahls CS1 kann das Wartungs-intervall der Gesenke verlängert werden. Die besondere Analyse des Werkstoffes CS1 erhöht die Anlassbe-ständigkeit, Warmfestigkeit und die Verschleißbeständigkeit. CS1 ermöglicht eine Standzeitverbesserung der Schmiede-gesenke, bei denen abrasiver Verschleiß im Vordergrund steht.

• Gesenke mit flachen Gravuren bei hoher Oberflächenhärte• hoch abrasiv beanspruchte Gesenkgravuren

Druckgießen

Aluminium- bzw. Magnesium-Druckgießen stellt hohe Anforderungen an die eingesetzten Werkzeugstähle in der Druckgussform. Insbesondere bei hohen Fülldrücken und Fließgeschwindigkeiten kommt es zu lokal hoher Be-anspruchung.Diesem Verschleiß lässt sich durch die Verwendung von CS1 entgegenwirken. Mit einer deutlich höheren Einsatz-härte, wie sie mit CS1 erreicht werden kann, verbessern sich maßgeblich die Warmstreckgrenze und die Thermoschock-beständigkeit. Zudem wird durch die sehr gute Dauer-warmfestigkeit ein Härteabfall in den betroffenen Bereichen spürbar reduziert.

• Druckgussformen• Teileinsätze im Bereich Anguss und Anschnitt

4

5

Strangpressen Druckguss

Kunststoffformgebung Gesenkschmieden

6

45 HRC 54 HRC 58 HRC

Rp0,2 in MPa 1170 1500 1760

Rm in MPa 1465 1880 2202

A5 in % 11 8 8

Z in % 36 30 26

Zugfestigkeit bei Raumtemperatur

Physikalische Eigenschaften

Temperatur in °C

Wärmeausdehnung in 10-6m/m x K

Temperatur in °C

Temperatur in °C

Temperatur in °C

Wärmeleitfähigkeit in W/m x K

Dichte in g/cm3

E-Modul in GPa

20 - 100

20

11,8

7,79

20

20

28,8

213

20 - 200

12,5

200

30,0

20 - 400

13,2

400

29,4

20 - 600

13,4

ZTU-Schaubild / Austenitisierung: 1030°C 30 min

1200

800

600

400

200

0

1000

Tem

pera

tur

in °

C

1 10 102 103 104

Ms

M

A+K

Ac1e

Ac1b

P

B

SekundenZeit 1 2 4 8

Minuten15 30 60

769 795 735 757 771 701 693 554 457 385 251 206Härte in HV

Anlassdiagramm

Här

te in

HR

C

68

64

60

56

52

48

44

450400 500 550 600 650 700

Anlasstemperatur in °C

40

7

Daueranlassbeständigkeit 45 HRC

50

15

10

5

0

20

25

30

35

40

45

Här

te in

HR

C

20 40 60 80 100

Zeit in h

0

540°C

580°C

620°C

650°C

45 HRC 50 HRC 55 HRC0

100

75

50

25

Ker

bsch

laga

rbei

t in

%

1.2343

CS1

Zähigkeit im Vergleich

Warmfestigkeitsschaubild 45 HRC

1600 100

200

400

600

50800

1000

751200

1400

25

Zugf

estig

keit

und

0,2%

-Deh

nung

sgre

nze

in M

Pa

Bru

chde

hnun

g un

d B

ruch

eins

chnü

rung

in %

0 100 700600500400300200

Rm

A5

Rp0,2

Z

Prüftemperatur in °C

0

2500 100

500

401000

601500

2000 80

20

Bru

chde

hnun

g un

d B

ruch

eins

chnü

rung

in %

0 100 700600500400300200

Prüftemperatur in °C

Rm

Rp0,2

Z

A5

Warmfestigkeitsschaubild 56 HRC

0

60

0

10

20

30

40

50

Här

te in

HR

C

Zeit in h

0 20 40 60 80 100

540°C

580°C

620°C

650°C

Daueranlassbeständigkeit 56 HRC

Zugf

estig

keit

und

0,2%

-Deh

nung

sgre

nze

in M

Pa

Kind & Co., Edelstahlwerk, GmbH & Co. KGBielsteiner Str. 124-130 . D-51674 Wiehl Tel. +49 (0) 22 62 / 84-0 . Fax +49 (0) 22 62 / 84-175 info@kind-co.de . www.kind-co.de

Impressum: Kind & Co., Edelstahlwerk GmbH & Co. KG . Bielsteiner Str. 124-130 . D-51674 Wiehl . Amtsgericht Köln HRA 16845 . Ust.-Id.-Nr.: DE 122533279

Persönlich haftende Gesellschafterin: Kind & Co., Edelstahlwerk, Verwaltungsgesellschaft mbH . Sitz Wiehl . Amtsgericht Köln HRB 82941Geschäftsführung: Susanne Wildner (Vorsitzende), Dr. rer. nat. Martin LöwendickFotos: Kind & Co., HASCO Hasenclever GmbH + Co KG . Die Angaben in diesem Katalog erfolgen ohne Gewähr. Wenn Ihnen Fehler oder falsche Informationen auffallen, teilen Sie uns dies bitte mit. 11/2016

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