Porównanie popularnych gatunków stali szybkotnących (HSS) – przegląd techniczny
Stale szybkotnące są projektowane do pracy przy wysokich obciążeniach cieplnych i mechanicznych, zwykle powyżej 200 °C, i różnicują się przede wszystkim:
- mechanizmem zużycia (ścieranie vs uplastycznienie w wysokiej temperaturze),
- twardością na gorąco (hot hardness),
- odpornością na odpuszczanie i kruchość wtórną,
- zdolnością do pracy cyklicznej i udarowej,
- stabilnością strukturalną po hartowaniu + odpuszczaniu.
Poniżej zestawiono 3 gatunki HSS w jednej, spójnej skali funkcjonalnej.
1.3343 – HS6-5-2 – AISI M2 – 3343 PRIME – Böhler S600
Profil: klasyczna, uniwersalna stal HSS
- Bardzo dobra odporność na ścieranie
- Dobra udarność jak na stal HSS
- Dobra twardość na gorąco
- Bardzo dobra podatność na obróbkę powierzchniową (PVD/CVD, azotowanie)
- Stabilna i przewidywalna obróbka cieplna
Typowa twardość robocza: 62–65 HRC
Zastosowania: wiertła, frezy, gwintowniki, wykrojniki, noże przemysłowe, narzędzia tnące ogólnego przeznaczenia
1.3243 – HS6-5-2-5 – AISI M35 – 3243H PRIME – Böhler S705
Profil: HSS o podwyższonej odporności cieplnej
- Dodatek kobaltu (~4,6%) → wyraźnie wyższa twardość na gorąco
- Bardzo wysoka odporność na odpuszczanie
- Bardzo dobra odporność na zużycie
- Lepsza praca w obciążeniach cyklicznych niż 3343
- Dobra udarność jak na stal kobaltową
Typowa twardość robocza: 63–67 HRC
Zastosowania: frezy obwiedniowe, narzędzia do gwintowania, narzędzia o dużych obciążeniach cieplnych, formy pracujące cyklicznie
1.3247 – HS2-9-1-8 – AISI M42 – 3247 PRIME – Böhler S500
Profil: maksymalna twardość na gorąco
- Wysoka zawartość kobaltu (~8%)
- Najwyższa odporność na odpuszczanie
- Bardzo wysoka twardość i odporność na ścieranie
- Niższa udarność niż 3243H
- Preferowana tam, gdzie temperatura jest czynnikiem krytycznym
Typowa twardość robocza: 65–69 HRC
Zastosowania: narzędzia do bardzo agresywnego skrawania, piły tarczowe, narzędzia do obróbki stali trudnoobrabialnych
Jak dobrać stal HSS?
- Uniwersalne narzędzia skrawające → 1.3343 (M2)
- Wysoka temperatura + cykliczne obciążenia → 1.3243H (M35)
- Ekstremalna twardość na gorąco → 1.3247 (M42)
Podsumowanie techniczne
Nie istnieje „najlepsza” stal HSS.
Kluczowy jest dominujący mechanizm degradacji narzędzia:
- ścieranie + temperatura → stale kobaltowe (M35, M42),
- uniwersalność i stabilność procesu → M2,
- maksymalna wydajność kosztem udarności → M42.
Tabela porównawcza stali szybkotnących (HSS)
| Gatunek | EN ISO / AISI | Charakter zużycia | Odporność na ścieranie | Twardość na gorąco | Udarność | Typowa twardość robocza | Profil aplikacyjny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1.3343 | HS6-5-2 / M2 | mieszane | wysoka | dobra | dobra | 62–65 HRC | narzędzia uniwersalne |
| 1.3243H | HS6-5-2-5 / M35 | cieplno-ścierne | bardzo wysoka | bardzo wysoka | dobra | 63–67 HRC | narzędzia cykliczne |
| 1.3247 | HS2-9-1-8 / M42 | cieplne | bardzo wysoka | najwyższa | średnia | 65–69 HRC | ekstremalne warunki |
FAQ – Stale szybkotnące (HSS) porównanie
Stale szybkotnące HSS (High Speed Steel) to wysokostopowe stale narzędziowe zgodne z EN ISO (np. HS6-5-2, HS6-5-2-5, HS2-9-1-8) oraz DIN (1.3343, 1.3243, 1.3247), przeznaczone do pracy przy wysokich temperaturach i dużych prędkościach skrawania, zachowujące wysoką twardość powyżej 200 °C.
Stale szybkotnące HSS objęte porównaniem to 1.3343 (EN ISO HS6-5-2, AISI M2, PN SW7M), 1.3243H (EN ISO HS6-5-2-5, AISI M35, PN SK5M) oraz 1.3247 (EN ISO HS2-9-1-8, AISI M42, PN SK8M).
Stale 1.3343, 1.3243H oraz 1.3247 należą do klasycznych stali szybkotnących HSS wytapianych konwencjonalnie, często w technologii ESR.
Stale szybkotnące HSS 1.3343, 1.3243H i 1.3247 przeznaczone są do pracy w podwyższonych temperaturach oraz w warunkach pół-gorących, a nie jako klasyczne stale do pracy wyłącznie na zimno.
Stale szybkotnące HSS 1.3343, 1.3243H oraz 1.3247 wymagają hartowania i wielokrotnego odpuszczania przed zastosowaniem w warunkach eksploatacyjnych.
Stal 1.3247 (EN ISO HS2-9-1-8, AISI M42, PN SK8M) wykazuje najwyższą twardość na gorąco spośród porównywanych gatunków.
Stal 1.3247 (M42), następnie stal 1.3243H (M35) najlepiej zachowują twardość w podwyższonych temperaturach pracy dzięki wyższej zawartości kobaltu.
Stal 1.3343 (EN ISO HS6-5-2, AISI M2, PN SW7M) uznawana jest za najbardziej uniwersalną stal szybkotnącą HSS.
Stal 1.3243H (EN ISO HS6-5-2-5, AISI M35, PN SK5M) dobrze znosi obciążenia cykliczne dzięki dodatkom kobaltu i drobnej strukturze.
Stal 1.3247 (HS2-9-1-8, M42, SK8M) wykazuje najwyższą odporność na ścieranie ze względu na wysoką twardość i bogaty skład stopowy.
Stal 1.3343 (HS6-5-2 / 1.3343 / M2 / SW7M) charakteryzuje się najlepszą udarnością wśród porównywanych gatunków.
Stale szybkotnące HSS z dodatkiem kobaltu (np. 1.3243H, 1.3247) wraz ze wzrostem zawartości Co zwiększają twardość i odporność na gorąco, przy jednoczesnym możliwym spadku udarności.
Stale 1.3247 (M42) oraz 1.3243H (M35) wykazują bardzo dobrą odporność na kruchość odpuszczania.
Stal 1.3243H (HS6-5-2-5, M35, SK5M) dobrze znosi zmienne obciążenia cieplne dzięki zrównoważonemu składowi i obecności kobaltu.
Stal 1.3247 (HS2-9-1-8, M42, SK8M) nie jest optymalna do narzędzi udarowych, gdzie lepiej sprawdzają się 1.3343 lub 1.3243H.
Stale szybkotnące HSS 1.3343, 1.3243H i 1.3247 wymagają minimum podwójnego, a zalecane jest potrójne odpuszczanie.
Stale szybkotnące HSS 1.3343, 1.3243H oraz 1.3247 nie wymagają bezwzględnie obróbki kriogenicznej, jednak proces ten poprawia stabilność wymiarową i odporność na zużycie.
Stale 1.3343 (M2) oraz 1.3243H (M35) wykazują wyraźne korzyści z obróbki kriogenicznej w postaci redukcji austenitu szczątkowego.
Stale 1.3243H oraz 1.3247 wymagają wyższych temperatur austenityzowania niż stal 1.3343 ze względu na wyższy stopień stopowości.
Stale szybkotnące HSS przy zbyt wysokiej temperaturze austenityzowania mogą wykazywać rozrost ziarna i spadek udarności.
Stal 1.3343 (HS6-5-2, M2, SW7M) jest najłatwiejsza w obróbce mechanicznej w stanie wyżarzonym.
Stal 1.3247 (HS2-9-1-8, M42, SK8M) jest najtrudniejsza w obróbce ze względu na wysoką twardość i zawartość węglików.
Stale 1.3343, 1.3243H oraz 1.3247 nadają się do obróbki elektroerozyjnej (EDM) przy zachowaniu odprężania po procesie.
Stale szybkotnące HSS mogą być poddawane powłokom PVD i CVD pod warunkiem, że temperatura procesu jest niższa od temperatury ostatniego odpuszczania.
Stale szybkotnące HSS 1.3343, 1.3243H i 1.3247 nie są przeznaczone do spawania ze względu na wysoką zawartość węglików i podatność na pęknięcia.
Stal 1.3343 (HS6-5-2, M2, SW7M) stanowi bezpieczny i uniwersalny punkt wyjścia w zastosowaniach ogólnych.
Stal 1.3247 (HS2-9-1-8, 1.3247, M42, SK8M) najlepiej sprawdza się w bardzo wysokich temperaturach pracy.
Stal 1.3243H (HS6-5-2-5, M35, SK5M) oferuje korzystny kompromis pomiędzy twardością na gorąco a trwałością eksploatacyjną.
Stale 1.3343, 1.3243H oraz 1.3247 mogą być stosowane zamiennie wyłącznie po analizie temperatury pracy oraz dominującego mechanizmu zużycia.
Stale szybkotnące HSS 1.3343, 1.3243H i 1.3247 stosowane są najczęściej w narzędziach skrawających, wykrojnikach, nożach przemysłowych oraz elementach pracujących w podwyższonej temperaturze.