Browse By

HSS – historie a vývoj rychlořezné oceli

HSS = high speed steel, rychlořezná ocel

Přestože výroba moderní rychlořezné oceli započala až v druhé polovině 19. století, existují důkazy o tom, že oceli podobného charakteru vznikaly již dříve. V Číně vyráběli tvrzené oceli již ve 13. století př. n. l. V Indii produkovali tzv. wootz ocel okolo roku 350 př. n. l. a výroba damascénské (damaškové) a japonské vrstvené oceli se datuje do roku 540 resp. 900 př. n. l. Rychlořezné vlastnosti těchto typů ocelí jsou vesměs náhodné a jsou důsledkem charakteru tamějších rud, které obsahují přírodní stopy wolframu a jiných prvků příznivých pro tvorbu slitin.

V roce 1968 vyvinul anglický metalurg Robert Forester Mushet tzv. Mushetovu ocel, která je považována za předchůdce moderních rychlořezných ocelí. Tato ocel se skládala z 2% uhlíku, 2,5% manganu a 7% wolframu. Hlavní předností této oceli byl fakt, že tvrdla, když se vzduchem ochladila z teploty, při níž většina se ocelí musela kalit. Během následujících 30ti let byla nejzásadnější inovací náhrada manganu za chrom.

F. W. Taylor

F. W. Taylor

V roce 1889 a 1900 provedli v severoamerické Pensilvánii F. W. Taylor a M. White sérii tepelných pokusů na stávajících nástrojových ocelích o vysoké kvalitě (např. Mushetova ocel), kdy je zahřáli na daleko vyšší teploty, než jaké byly tehdy v oboru obvyklé. Jejich pokusy se vyznačovali vědeckou přesností. Byly provedeny různé kombinace pokusů, kdy nebrali ohled na dosavadní poznatky a dělali si pečlivé záznamy ke každému testu. Výsledkem tepelných procesů byla transformace existujících slitin na nový druh oceli, která si zachovávala svou tvrdost i při vyšších teplotách a umožňovala tak obráběcí práce při vyšších rychlostech.

Taylorův a Whiteův proces byl patentován a znamenal revoluci v celém strojním průmyslu, která přinesla i nový robustnější design strojů, tak aby byl potenciál nové oceli využit naplno.

První slitina, která byla formálně klasifikována jako rychlořezná ocel je známá jako T1 a byla představena v roce 1910. Patentovat si ji nechala společnost Crucible Steel počátkem 20. století.

Přestože se od roku 1930 používaly převážně rychlořezné oceli bohaté na molybden (např. AISI M1), úsporné tendence během 2. světové války měly za následek vývoj ekonomicky výhodnějších slitin, u nichž došlo k náhradě molybdenu wolframem.

Produkty z HSS oceli.

Produkty z HSS oceli.

Ocel typu M2
Nástrojová ocel M2 je rychlořezná ocel postavená na přítomnosti molybdenu a spadá do řady wolfram-molybdenových ocelí. Karbidy jsou malé a rovnoměrně rozložené. Tato ocel se vyznačuje vysokou rezistencí vůči opotřebení. Po tepelném ošetření má stejnou tvrdost jako T1, avšak ohýbací síla dosahuje až 4700MPa. Tuhost a termoplasticita převyšují hodnoty T1 o 50%. Využití je velmi široké, vyrábí se z ní nástroje, jako jsou vrtáky, frézy HSS, bity, výstružníky a závitníky.

Ocel typu M35 neboli HSSE či HSS-E
M35 je totožná s ocelí typu M2, obsahuje však navíc 5% kobaltu. Příměs kobaltu zvyšuje odolnost vůči teplu. M35 se označuje také jako HSSE nebo HSS-E.

M42 neboli HSS-Co
M42 je vysokorychlostní slitina s přídavkem 8% kobaltu. Využívá se převážně v kovozpracujícím průmyslu, jelikož má výrazně vyšší tvrdost v rozžhaveném stavu v porovnání s konvenčními rychlořeznými oceli. Tento fakt umožňuje kratší časové cykly ve výrobách, dosahuje totiž vyšších řezných rychlostí a prodlužuje i čas mezi výměnami nástrojů. M42 je rovněž méně náchylná k odštěpování při přerušovaných řezech a je také levnější v porovnání se srovnatelnými nástroji z karbidu. Nástroje vyrobené z rychlořezných ocelí s příměsí kobaltu se často označují jako HSS-Co.

HSS-PM (powder metallurgy – prášková metalurgie)
Prášková metalurgie propůjčuje rychlořezné oceli vyšší houževnatost, vyšší odolnost proti opotřebení a odolnost proti vysokým teplotám. Nástroje z HSS-PM mají vyšší životnost a výkon (posuv a řeznou rychlost).