Jaké třídy oceli se běžně používají v žiletkách s jedním břitem

Přehled: proč záleží na kvalitě oceli pro čepele s jedním břitem

Třída oceli určuje schopnost čepele zaujmout a udržet ostré ostří, odolat korozi, tolerovat náraz nebo ohyb a přežít abrazivní opotřebení. pro žiletky s jedním břitem konstruktéři vyvažují tři základní vlastnosti materiálu: tvrdost (zachování hran), odolnost proti korozi (životnost a hygiena) a houževnatost (odolnost proti odštípnutí a katastrofálnímu selhání). Mikrostruktura, obsah uhlíku, legující prvky (chrom, vanad, molybden, karbid chrómu) a způsob výroby (tváření vs. prášková metalurgie) přímo ovlivňují tyto atributy.

Běžné používané druhy ocelí a jejich metalurgie

Níže jsou uvedeny nejčastěji se vyskytující jakosti pro jednobřité žiletky, od levných nerezových až po vysoce výkonné nástrojové oceli a oceli pro práškovou metalurgii. Každá třída je shrnuta s metalurgickými vlastnostmi, které řídí řezný výkon.

420J2 (nerez, nízká cena)

420J2 je martenzitická nerezová ocel se středním obsahem uhlíku (~0,15–0,4 %) a chrómu kolem 12–13 %. Ve srovnání s obyčejnou uhlíkovou ocelí se snadno kalí a je odolný proti korozi, díky čemuž je běžný v levných čepelích pro péči o ostří a užitkové čepele. Typické průchozí kalení vytváří tvrdost v polovině 50. let HRC; retence ostří je omezená ve srovnání s ocelí s vyšším obsahem uhlíku nebo nástrojovou ocelí.

440C (nerez s vysokým obsahem uhlíku)

440C obsahuje vyšší uhlík (~0,95–1,2 %) a ~16–18 % chrómu, což umožňuje jemnou martenzitickou strukturu s významnou prokalitelností a přiměřenou odolností proti korozi. Při správném tepelném zpracování může dosáhnout 58–61 HRC, což nabízí dobrou rovnováhu mezi zachováním ostří a odolností proti korozi – běžná volba pro nerezové čepele s jedním břitem vyšší třídy.

1095 (s vysokým obsahem uhlíku, bez nerezu)

1095 je klasická ocel s vysokým obsahem uhlíku (~0,95 % C), která dosahuje vynikající tvrdosti (60–64 HRC) a vynikající počáteční ostrosti a držení ostří. Primárním kompromisem je náchylnost ke korozi: 1095 snadno rezaví bez ochranných nátěrů nebo údržby. Objevuje se u průmyslových a speciálních žiletek, kde lze koroze zvládnout a kde je vyžadována maximální životnost ostří.

52100 / ložiskové oceli

52100 je ložisková ocel obsahující chrom s vysokým obsahem uhlíku a dobrou odolností proti opotřebení při kalení (60–64 HRC). Nabízí lepší houževnatost než některé nástrojové oceli a používá se pro čepele vyžadující vynikající odolnost proti oděru. Odolnost proti korozi je nízká, takže 52100 se obvykle volí pro suché nebo potažené aplikace.

D2 (nástrojová ocel s vysokým obsahem chromu)

D2 je nástrojová ocel s vysokým obsahem chrómu a uhlíku pro tváření za studena obsahující velké množství karbidových formovacích prvků (Cr, V, Mo). Poskytuje vynikající odolnost proti opotřebení a životnost břitu při tvrdosti typicky 58–62 HRC. Vysoký objem karbidu D2 poskytuje dlouhou životnost břitu, ale sníženou odolnost proti korozi a nižší houževnatost než nerezové martenzitické materiály; hodí se pro průmyslové nože a těžké škrabací nástroje.

AUS-8 a další legované nerezové oceli

AUS-8 a podobné nerezové slitiny střední třídy zahrnují vanad a molybden pro zjemnění karbidů a zlepšení houževnatosti. Typické cíle tvrdosti jsou 57–60 HRC. Tyto oceli nabízejí vyvážený výkon pro spotřebitelské čepele s jedním břitem, kde záleží jak na odolnosti proti korozi, tak na zachování ostří.

Prášková metalurgie a prémiové nástrojové oceli (CPM, PM-série)

Oceli pro práškovou metalurgii (například varianty CPM) a pokročilé legované nástrojové oceli mohou poskytovat velmi jemné rozložení karbidů, vysokou odolnost proti opotřebení a houževnatost současně. Tyto třídy umožňují vyšší objem karbidů bez velkých, křehkých karbidů, které se tvoří v konvenčních ocelích. Používají se v prémiových speciálních čepelích, kde jsou náklady méně omezené.

Cíle tepelného zpracování a implikace tvrdosti

Účinné tepelné zpracování je stejně důležité jako výběr jakosti. Cílové hodnoty tvrdosti pro žiletky s jedním břitem se obvykle pohybují od poloviny 50. do 60. let HRC. Nižší tvrdost zvyšuje houževnatost a snižuje vylamování; vyšší tvrdost zlepšuje odolnost proti opotřebení a retenci ostří, ale zvyšuje křehkost a obtížnost broušení. Nerezové martenzitické třídy obvykle cílí na 55–60 HRC; vysokouhlíkové a nástrojové oceli se běžně kalí na 60–64 HRC. Plány temperování a kryogenní úpravy (pokud se používají) zjemňují zadržený austenit a stabilizují tvrdost.

Povlaky, povrchová úprava a ochrana proti korozi

Povlaky prodlužují životnost čepele a snižují tření. Mezi běžné povrchové úpravy patří fyzikální napařování (DLC, nitrid chromu), galvanický chrom a vrchní nátěry PTFE/teflon. Povlaky chrání nekorodující oceli proti korozi a snižují počáteční řezné tření. Povrchová úprava (leštění/honování) silně ovlivňuje vnímanou ostrost; zrcadlově leštěné hrany snižují počáteční řeznou sílu, ale mohou urychlit opotřebení, pokud je substrát měkký.

Testovací metody pro ověření výkonnosti stupně

Plán vývoje produktu by měl zahrnovat metalurgické a funkční testy, aby se potvrdilo, že zvolená třída a úprava splňují požadavky.

Metalurgické a laboratorní zkoušky

Testy zahrnují zkoušky tvrdosti podle Rockwella, kontrolu mikrostruktury (optická mikroskopie nebo SEM) k ověření distribuce martenzitu a karbidů, chemickou analýzu k potvrzení složení a testování koroze v solné mlze (pro aplikace kritické pro korozi). Nezbytná je také kontrola rozměrů a měření poloměru hrany.

Testy výkonu a životního cyklu

Funkční testy měří retenci hran (cykly řezání na standardizovaných médiích, jako je brusný papír, polypropylen nebo lano), počáteční řeznou sílu a rychlost opotřebení při reprezentativním zatížení. U průmyslových lopatek zahrňte zkoušky únavy při nárazu a ohybu; pro čištění čepelí zahrňte opakované cykly mokrého použití a v případě potřeby kompatibilitu se sterilizací.

Praktické pokyny pro výběr podle aplikace

Vyberte jakost oceli na základě provozního prostředí, plánu údržby a požadované životnosti.

• Péče a hygiena: upřednostňujte nerezové třídy (440C, AUS-8, 420J2) s tvrdostí kolem 55–60 HRC a korozivzdorné povlaky nebo povrchové úpravy.
• Průmyslové řezání/škrábání: preferujte D2, 52100 nebo vysokouhlíkové oceli kalené na 60–64 HRC pro maximální odolnost proti opotřebení; chránit proti korozi nátěry nebo údržbou.
• Speciální/přesnost: zvažte oceli práškové metalurgie pro vysoce výkonné hrany s dlouhou životností tam, kde jsou náklady odůvodněné.
• Jednorázové/nízkonákladové: Nerezové nebo nízkolegované uhlíkové oceli řady 420 poskytují přijatelný výkon za nízkou cenu, pokud je přijatelná častá výměna.

Srovnání tříd vedle sebe

Klíčové věci a kontrolní seznam výběru

Vyberte třídu podle priority: odolnost proti korozi (nerez), pokud jde o mokré použití nebo hygienu; maximální tvrdost a obsah karbidů (nástrojové nebo vysoce uhlíkové oceli), pokud je primární životnost opotřebení; a prášková metalurgie pro prvotřídní rovnováhu opotřebení a houževnatosti. Potvrďte procesy tepelného zpracování a povrchové úpravy, ověřte pomocí testů tvrdosti a odolnosti hran a přizpůsobte geometrii povrchové úpravy/broušení zvolenému substrátu, abyste předešli předčasnému selhání.

• Pro spotřebitelské čepele pro mokré použití: zvolte nerez (440C, AUS-8) s 55–60 HRC a povrchovou úpravou odolnou proti korozi.
• Pro průmyslové kotouče s dlouhou životností: upřednostněte oceli D2, 52100 nebo CPM kalené nad 60 HRC a zvažte ochranné povlaky nebo běžnou údržbu.
• Vždy ověřte prostřednictvím testů řezného cyklu a testů vystavení působení solí nebo chemikálií relevantních pro konečné použití.