Razvoj naprednega orodnega jekla za najzahtevnejše aplikacije v industriji, RANO@STEEL

Osnovni cilj projekta je razvoj naprednega orodnega jekla za najzahtevnejše aplikacije v industriji, kar pomeni doseganje bistveno boljših lastnosti napram tistim, ki jih ima obstoječe orodno jeklo. S sedanjo tehnologijo izdelave in z razpoložljivo infrastrukturo, doseže SRS pri tem orodnem jeklu naslednje lastnosti: trdota 58-60 HRc, udarna žilavost 25 J (SBJ), natezna trdnost okoli 1900 MPa. To orodno jeklo ima nekatere pomanjkljivosti: v primeru uporabe tega jekla za izdelavo industrijskih nožev, imajo noži življenjsko dobo le 6 ur, nože pa je možno uporabiti samo pri nižjih rezilnih hitrostih t.j. do 190 m/min. Navedeni pomanjkljivosti omejujeta širšo uporabo tega orodnega jekla za najzahtevnejše aplikacije v industriji, kjer so zahteve glede življenjske dobe tovrstnih izdelkov (preko 10 ur) in potreba po doseganju rezilnih hitrostih okoli 400 m/min. V okviru projekta je tako glavni cilj razviti novo napredno orodno jeklo, kjer se bodo s korekcijo kemijske sestave → t.j. z določitvijo zlitinskih elementov in njihovih količin, ter z ustrezno tehnologijo izdelave in naknadne toplotne in mehanske obdelave bistveno spremenila fazna ravnotežja v sistemih Fe-C in Fe3C in s tem posledično lastnosti novega jekla. Novo razvito jeklo mora imeti mikrostrukturo na osnovi popuščnega martenzita z minimalno vsebnostjo nečistoč in ostalih neustreznih vključkov. Za izpeljavo tega razvoja bo potrebno izvesti študijo vpliva Cr in mikrolegirnih elementov (poznanih in novih) na nastanek strukture novega orodnega jekla. Ker ima Cr kristalno zgradbo TCK in stabilizira ferit (spada med alfagene elemente), bo potrebno na novo opredeliti in izvesti modifikacijo njegove vsebnosti v tem orodnem jeklu. Temu bodo sledile korekcije in uvajanje novih mikrolegirnih elementov, vse z namenom, da bomo pri ohlajanju v fazi kaljenja dosegli ustrezno mikrostrukturo sestavljeno iz popuščnega martenzita, ki bo rezultirala v visoki trdoti in udarni žilavosti novega orodnega jekla.

Razvoj naprednega orodnega jekla je tesno povezan z razvojem tehnologije izdelave, zato bo za realizacijo cilja potrebno uporabiti različne tehnike karakterizacije, ki bodo vzpostavile most med na novo določeno kemijsko sestavo, tehnologijo izdelave in lastnostmi, ki jih mora imeti novo orodno jeklo. Prvi sklop karakterizacij bo tako osredotočen na identifikacijo kemijske sestave, mikrostrukture in posameznih faz, vključkov, po posamezni stopnji izdelavi, drugi sklop pa na določitev lastnosti prav tako po vsaki fazi izdelave orodnega jekla. Namen teh testiranj je dobiti vpogled v poznavanje odnosa: material - izdelava – lastnosti – končna aplikacija – in je nujno potreben, če želimo dinamično spremljati in ciljno usmerjati nastanek mikrostrukture in s tem zagotavljati lastnosti novega orodnega jekla tekom izdelave in kasnejše uporabe za najzahtevnejše in različne aplikacije v industriji. V tem kontekstu bo potrebno določiti kritične ohlajevalne hitrosti med kaljenjem in vpliv na doseganje končne mikrostrukture, vse s ciljem zagotavljanja ključnih lastnosti novega naprednega orodnega jekla: → trdota na celotni rezilni površini = 63 HRc, → natezna trdnost > 2100 MPa → udarna žilavost 34 J (SBJ) – kar je za 35% višje od tiste pri obstoječem materialu, → življenjska doba nožev izdelanih iz novega naprednega jekla = 10 ur, → uporaba novega naprednega jekla za visoke rezilne hitrosti - do 400 m/min.