میله گرد فولادی Hot Work Tool

فولادهای ابزار کار گرم امکان تشکیل گرم قطعات کار ساخته شده از آهن و فلزات غیرآهنی و همچنین مشتقات آلیاژی را در دماهای بالا فراهم می کنند. آنها در فرآیندهایی مانند ریخته گری تحت فشار، اکستروژن و آهنگری قطره ای و همچنین در تولید لوله و شیشه استفاده می شوند.

ابزارهای ساخته شده از فولادهای ابزار گرم کار نه تنها در هنگام استفاده در معرض دماهای دائمی بالا هستند، بلکه در معرض بارهای حرارتی نوسانی هستند که در جایی که سطوح ابزار با موادی که قرار است پردازش شوند، در تماس هستند.

اهمیت فولادهای ابزار بسیار فراتر از آن چیزی است که به طور کلی به عنوان امری عادی تلقی می شود. تقریباً تمام اشیایی که ما با آنها احاطه شده‌ایم و روزانه با آن‌ها مواجه می‌شویم با کمک فولادهای ابزار ساخته می‌شوند. طیف کاربرد فولادهای ابزار گرم کار گسترده است و ابزارهای تولید شده در متنوع ترین مناطق استفاده می شوند.

این فولادها امکان تشکیل گرم قطعات کار ساخته شده از آهن و فلزات غیرآهنی و همچنین مشتقات آلیاژی را در دماهای بالا فراهم می کنند. آنها در فرآیندهایی مانند ریخته گری تحت فشار، اکستروژن و آهنگری قطره ای و همچنین در تولید لوله و شیشه استفاده می شوند.

ابزارهای ساخته شده از فولادهای ابزار گرم کار نه تنها در هنگام استفاده در معرض دماهای دائمی بالا هستند، بلکه در معرض بارهای حرارتی نوسانی هستند که در جایی که سطوح ابزار با موادی که قرار است پردازش شوند، در تماس هستند.

همراه با سایش ناشی از سایش یا ضربه، این بارهای حرارتی الزامات بسیار خاصی را برای فولادهای ابزار گرم کار تشکیل می دهند. خواسته های کلیدی عبارتند از: مقاومت در برابر حرارت بالا، مقاومت در برابر حرارت، مقاومت در برابر شوک حرارتی، چقرمگی در دمای بالا و مقاومت در برابر سایش.

استفاده از فولادهای ابزار داغ با کیفیت بالا برای اطمینان از درجه بهینه کارایی عملیاتی و بهره وری بالا ضروری است.

عملکرد فولاد ابزار گرم کار با ترکیب شیمیایی آن، فناوری به کار رفته در طول تولید و عملیات حرارتی متعاقب آن مشخص می شود.

به طور کلی فولادهای گرم کار از نوع متوسط ​​و پرآلیاژ بوده و اکثر آنها دارای کربن نسبتاً کم (0.25/0.6 تا XNUMX/XNUMX درصد) هستند. فولادهای کار گرم باید دارای مشخصات فیزیکی زیر باشند:
1. مقاومت در برابر تغییر شکل در دمای کار.
2. مقاومت در برابر ضربه.
3. مقاومت در برابر سایش در دمای کار.
4. مقاومت در برابر تغییر شکل عملیات حرارتی.
5. مقاومت در برابر حرارت بررسی.
6. ماشینکاری خوب در شرایط آنیل شده.

در حالی که فرآیندهای مختلفی برای شکل‌دهی و شکل‌دهی فلزات داغ وجود دارد، مانند مهر زنی، سوراخ کردن، کشیدن، اکسترود کردن، برهم زدن و چرخاندن، برای عملکرد موفقیت‌آمیز در دماهای بالا، ابزارها باید ترکیبی از استحکام، مقاومت در برابر سایش و چقرمگی را داشته باشند. دمای کار به عنوان حداکثر دمایی که صفحه ابزار در سرویس به آن می رسد در نظر گرفته می شود. این همیشه بالاتر از میانگین دمای بدست آمده توسط ابزار است. به عنوان مثال، در ابزارهایی مانند قالب‌های اکستروژن و فشار، فلز برای زمان‌های قابل‌توجهی در تماس مداوم با قالب است و بنابراین گرمایش موضعی کاملاً شدید می‌شود. از طرف دیگر، در قالب های داغ مهر زنی، تماس متناوب است و بنابراین اتلاف گرما تمایل به یکسان کردن دما دارد.

برای تحمل چنین شرایط کاری، سختی قرمز و مقاومت بالا در برابر نرم شدن با عمل حرارت دادن یا کشش معیارهای ضروری فولادهای کار گرم است. میزان شوک حرارتی در سرویس در کل این خانواده ابزار کار داغ از اهمیت بالایی برخوردار است. در عملیات هایی مانند سوراخ کردن، دما بالا و زمان تماس طولانی است. بنابراین، برای جلوگیری از نرم شدن با بازپخت، صفحه ابزار باید بین هر عملیات سوراخکاری خنک شود. از آنجایی که شدیدترین گرمایش در سطح شدید است، این گرمایش و سرمایش چرخه ای اثر منبسط و انقباض لایه سطحی را دارد. برای مقاومت در برابر چنین خدماتی، فولاد باید در تمام محدوده دمایی که در سرویس با آن مواجه می شود، بسیار انعطاف پذیر باشد. در غیر این صورت سطح ابزار بررسی های حرارتی را ایجاد می کند. این وضعیت، که در شکل 1 نشان داده شده است، احتمالاً یکی از رایج ترین و دردسرسازترین عیب هایی است که در سرویس ابزار کار داغ با آن مواجه می شود.

شکل 1:فولاد قالب داغ که بررسی گرمای شدید را نشان می دهد.

در فولادهای کار گرم معمولی، بسته به عناصر اصلی مورد استفاده برای سختی قرمز، به سه گروه تقسیم می شوند: بنابراین فولادها به عنوان انواع کروم، تنگستن یا مولیبدن طبقه بندی می شوند. جدول 1 ترکیب اسمی را نشان می دهد که در سری H AISI فهرست شده است.

جدول 1:طبقه بندی و ترکیبات تقریبی انواع اصلی فولادهای ابزار

AISI	UNS	درصد وزنی
		C	Ci	V	W	Mo	Co
فولادهای کروم
H10	T20810	0.4	3.25	0.4	-	2.5	-
H11	T20811	0.35	5	0.4	-	1.5	-
H12	T20812	0.35	5	0.4	1.5	1.5	-
H13	T20813	0.35	5	1	-	1.5	-
H14	T20814	0.4	5	-	5	-	-
H19	T20819	0.4	4.25	2	4.25	-	4.25
فولادهای W
H21	T20821	0.35	3.5	-	9	-	-
H22	T20822	0.35	2	-	11	-	-
H23	T20823	0.3	12	-	12	-	-
H24	T20824	0.45	3	-	15	-	-
H25	T20825	0.25	4	-	15	-	-
H26	T20826	0.5	4	1	18	-	-
فولادهای مو
H42	T20842	0.6	4	2	6	5	-

فولادهای ابزار کار گرم کرومیوم

این گروه از فولادهای H10 تا H19 حاوی کروم با افزودن تنگستن، مولیبدن، وانادیم و کبالت هستند. کربن در این گروه نسبتاً پایین نگه داشته می شود، حدود 0.35-0.40 درصد، و این، همراه با محتوای نسبتاً کم آلیاژ، باعث افزایش چقرمگی در سختی کاری معمولی بین 400 تا 600 HV می شود.

کروم بالا در این گروه، همراه با کربن کم، سختی عمقی را تضمین می کند، بنابراین این فولادها ممکن است در مقاطع تا 30 سانتی متر تا سختی کاری کامل در هوا سخت شوند. محتوای تنگستن و مولیبدن بیشتر فولادهای H10 و H14 باعث افزایش سختی قرمز و استحکام گرم می شود، اما تمایل به کاهش کمی چقرمگی دارد.

در این گروه، فولادهای H11، H12 و H13 احتمالاً بیشترین تناژ مورد استفاده در تمام فولادهای قالب داغ را نشان می دهند. کیفیت سخت شدن هوا و محتوای آلیاژ متعادل مسئول اعوجاج کم در سخت شدن است. این گریدها به‌ویژه برای انواع قالب‌های داغ، به‌ویژه قالب‌های اکستروژن فلز سفید و قالب‌های ریخته‌گری، قالب‌های آهنگری، سنبه‌ها و قیچی‌های داغ سازگار هستند. مزیت اصلی این گروه توانایی مقاومت در برابر قرار گرفتن در معرض مداوم در برابر دما تا 540 درجه سانتیگراد و در عین حال ارائه یک ابزار سخت و انعطاف پذیر با سطوح مقاومت کششی ~ 5 مگاپاسکال در این دما است.

H10 نسبتاً تازه وارد به این خانواده از فولادها است که ابتدا در ایالات متحده معرفی شد و اکنون در اروپا نیز استفاده می شود. این درجه یک فولاد با چقرمگی بهبود یافته را فراهم می کند، و کاربرد آن به قدری مهم بوده است که بسیاری از تامین کنندگان فولاد تغییراتی را در ترکیب اسمی H10 انجام می دهند تا طیف وسیعی از خواص انتخاب شده را ارائه دهند.

فولادهای ابزار کار داغ تنگستن

عناصر آلیاژی اصلی این فولادها کربن، تنگستن و کروم و در موارد خاص وانادیم است. محتوای آلیاژی بالا در مقایسه با فولادهای کرومی مستقیم مقاومت در برابر نرم شدن در دمای بالا را افزایش می دهد، اما فولادهای این گروه شکننده تر هستند. سختی کار معمولی در محدوده 450 تا 600HV است.

بر خلاف فولادهای گروه کروم کار گرم، محتوای تنگستن بالا باعث می شود این گروه برای خنک کردن آب در سرویس نامناسب باشد. اگر ترکیب فولادهای این گروه را بررسی کنیم، متوجه خواهیم شد که آنها شبیه فولادهای پرسرعت هستند و در واقع نوع H26 نسخه کم کربن فولاد پرسرعت T1 است. در فولادهای ابزار کار گرم این گروه، چقرمگی و مقاومت شوک حرارتی عموماً با کاهش محتوای کربن حاصل می شود. با این حال، در انجام این کار، تنظیم تنگستن و وانادیوم نیز ضروری است، زیرا این هر دو با نگه داشتن کربن بیش از حد در کاربیدهای پیچیده، سختی پذیری را کاهش می دهند و بنابراین اجازه می دهند کربن کافی در زمینه آستنیت وجود نداشته باشد. بنابراین ترکیب تنظیم شده بهترین ترکیب سختی و سختی قرمز را با درجه قابل توجهی از چقرمگی و مقاومت در برابر شوک حرارتی نشان می دهد.

فولادهای ابزار کار داغ مولیبدن

عناصر آلیاژی اصلی در این گروه مولیبدن، کروم و وانادیم همراه با تنگستن و مقادیر متفاوت کربن هستند. مانند فولادهای پرسرعت، گریدهای مولیبدنی فولادهای کار گرم تقریباً خواص و کاربردهای مشابهی با نوع تنگستن مربوطه دارند. مزیت اصلی این فولادها در مقایسه با گروه قبلی مقاومت بیشتر در برابر چک کردن حرارت است. مانند تمام فولادهای با مولیبدن بالا، مراقبت بیشتر در عملیات حرارتی برای جلوگیری از کربن زدایی ضروری است.

مورد	ابعاد (میلی متر)	روند	شرایط تحویل
نوار گرد	DIA1.0 - 30	رسم سرد / سنگ زنی بدون مرکز	روشن و آنیل
	DIA20 - 80	پوست	روشن و آنیل
	DIA 13-180	نورد گرم	سطح سیاه و آنیل
	DIA 70 - 400	نورد گرم	سطح سیاه و آنیل
نوار مسطح	T 3.0-20 XW 20-100	نورد گرم	سطح سیاه و آنیل
مسدود کردن	T 20-200 X 300-800	نورد گرم و جعلی داغ	سطح سیاه / ماشین و آنیل
مفتول	DIA 5.5 - 13	نورد گرم	سطح سیاه و آنیل
ورق	T1.0 - 2.5	نورد سرد	سطح سیاه و آنیل
	T 2.5 - 8.0	نورد گرم	سطح سیاه و آنیل