0
04136674922

هر آنچه در مورد فولاد ابزار SPK نیاز دارید که بدانید – قسمت سوم

در قسمت های اول و دوم این مطلب در خصوص فولادهای ابزار و انواع آن، فولادهای ابزار سرد کار و فولادهای ابزار سردکار پر کروم – پر کربن توضیحاتی داده شد. ادامه ی مطلب را در این قسمت پی می گیریم:


 

فولاد ابزار SPK چه نوع فولادی است؟

 

فولاد ابزار SPK نامگذاری شرکت بوهلر (BOHLER) بر روی فولادی است که کاربرد زیادی در ابزارها و تیغه های برشی، قالب های دوره زنی و سوراخ کاری، قالب های شکل دهی سرد، قالب های کله زنی سرد و کشش، قالب های ریختگری تحت فشار آلومنیوم، قالب های تولید لوله،‌ سوزن، ابزار و قالب های خان کشی، برقوها، سنبه ها، ماتریس های کشش، نازل های سند بلاست و غیره دارد. فولاد SPK یک فولاد ابزار سردکار پر کروم و پر کربن و معادل شماره مواد ۱٫۲۰۸۰ و فولاد X210Cr12 در نامگذاری DIN EN است. معادل این فولاد در نامگذاری AISI/SAE فولاد ابزار D3 و شماره UNS آن T30403 است. این فولاد را در استاندارد JIS ژاپن با نام SKD1 می شناسند. فولاد SPK در آخرین تغییرات نامگذاری محصولات بوهلر، با نام فولاد K100 معرفی شده است ولی در صنعت کشورمان، همچنان با نام SPK شناخته می شود. این فولاد از گروه فولادهای ابزار سردکار پر کروم – پر کربن است. توضیحات نسبتاً کاملی از مشخصات و ویژگی های فولادهای ابزار سردکار و فولادهای ابزار سردکار پر کروم – پر کربن در قسمت های اول و دوم این مطلب ارائه شده است.

 

 

ترکیب شیمیایی فولاد ابزار SPK شامل چه عناصری است؟

 

ترکیب شیمیایی فولاد ابزار SPK در دیتاشیت شرکت بوهلر (BOHLER) و معادل های آن در استاندارد DIN و ASTM مطابق با جدول زیر است. فولادهای معادل با این فولاد در محصولات سایر شرکت های تولیدی نیز دارای ترکیب شیمیایی مشابهی است.

 

استاندارد/سازنده نام آلیاژ ترکیب شیمیایی بر حسب درصد
کربن سیلیسیم منگنز فسفر گوگرد کروم وانادیم تنگستن
DIN EN ۱٫۲۰۸۰

X210Cr12

۱٫۹-۲٫۲ ۰٫۱-۰٫۶ ۰٫۲-۰٫۶ ۰٫۰۳≥ ۰٫۰۳≥ ۱۱-۱۳
ASTM A 681 D3 ۲-۲٫۳۵ ۰٫۱-۰٫۶ ۰٫۱-۰٫۶ ۰٫۰۳≥ ۰٫۰۳≥ ۱۱-۱۳٫۵ ۱≥ ۱≥
BOHLER K100

(نام قدیمی، SPK)

۲

average

۰٫۲۵

average

۰٫۳۵

average

۱۱٫۵

average

 

 

 

 

برای ساخت قالب و ابزار شکل دهی از فولاد ابزار SPK ، چه نوع عملیاتی روی آن انجام می گیرد تا به سختی و کارایی لازم برای آن کاربری برسد؟ میکروساختار نهایی فولادهای ابزار SPK چیست و سختی نهایی آن چقدر است؟

 

سختی تقریبی فولاد ابزار SPK پس از نورد یا آهنگری (فورج) در حدود ۴۰۰ برینل است. برای افزایش قابلیت ماشین کاری و سپس رسیدن به شرایط و مشخصات کاربری، عملیات های زیر بر روی فولاد ابزار SPK انجام می گیرد:

 

۱- قطعات آهنگری/نورد شده از فولاد ابزار SPK، قبل از ماشین کاری یا سخت کاری تحت عملیات حرارتی آنیل (بازپخت) قرار می گیرند. ریز ساختار پس از آنیل شامل کاربیدهای کروی با توزیع یکنواخت در زمینه ی فریتی است. چنین میکروساختاری دارای سختی پایین و قابلیت ماشین کاری خوبی بوده و موجب کاهش سایش و افزایش عمر ابزارهای برشی می شود. آنیل فولاد ابزار SPK در حدود ۸۵۰-۸۰۰ درجه سانتیگراد انجام و به صورت آهسته با نرخ ۲۰-۱۰ درجه سانتیگراد در ساعت تا رسیدن به دمای ۶۰۰ درجه سانتیگراد در کوره سرد می شود، ادامه سرد کردن در هوا انجام می گیرد. سختی پس از آنیل آن ها در حدود ۲۵۵-۲۱۷ برینل است.

 

۲- پس از ساخت ابزار، قالب و سایر محصولات از فولاد SPK آنیل شده، فرایند نهایی بر روی فولادهای ابزار شامل عملیات حرارتی سخت کاری است. سخت کاری فولاد ابزار SPK شامل مراحل زیر است:

 

  • پیش گرم کردن تا دمای حدود ۸۱۵ درجه سانتیگراد. این فولادها هدایت حرارتی پایینی داشته و جذب گرما توسط آن ها بسیار آهسته صورت می گیرد. بنابراین شیب های دمایی به راحتی ممکن است باعث ترک برداشتن این فولادها در حین گرم کردن یا سرد کردن بشود. به منظور پیشگیری از ایجاد ترک در مرحله ی سخت کاری، پیش گرم آن ها با افزایش دما به آهستگی تا حدود ۸۱۵ درجه سانتیگراد ضروری است.
  • آستنیته کردن در دمای حدود ۹۷۰-۹۶۰ درجه سانتیگراد در حمام مذاب نمک و حدود ۹۹۰-۹۸۰ درجه سانتیگراد در کوره با اتمسفر کنترل شده به مدت ۳۰-۱۵ دقیقه.
  • سرد کردن یا کوئنچ در روغن، سختی قطعه در این مرحله در حدود ۶۵-۶۳ راکول سی است. سختی حاصل از کوئنچ تابعی از دمای آستنیته کردن است، به طوری که بیشترین مقدار سختی پس از کونئچ در این فولادها در دمای آستنیته کردن در حدود ۹۸۰ درجه سانتیگراد به دست می آید. در دماهای آستنیته کردن کمتر و بیشتر از این مقدار، سختی کاهش می یابد.
  • تمپر یا بازگشت دادن فولاد. هدف از این فرایند عملیات حرارتی، به دست آوردن میکروساختار مارتنزیت بازپخت شده است.

 

سختی نهایی به دمای تمپر بستگی دارد، به طوری که سختی نهایی پس از تمپر در دمای ۱۰۰، ۲۰۰، ۳۰۰ و ۴۰۰ درجه سانتیگراد به ترتیب در حدود ۶۴، ۶۲، ۵۹ و ۵۷ خواهد بود. این فولادها می توانند تا عمق سخت شوند، بنابراین سختی سطح و مغز این فولادها پس از کوئنچ تقریباً برابر است.

ریز ساختار فولادهای ابزار SPK شامل کاربیدهای آلیاژی در زمینه ی مارتنزیت تمپر شده و آستنیت باقیمانده است. حین عملیات آستنیته شدن این فولادها، بسیاری از کاربیدهای کوچک تر حل می شوند ولی کسر حجمی نسبتاً بالای کاربیدهای باقیمانده، مرزدانه های آستنیت را قفل کرده، به حفظ ریزدانگی آستنیت کمک می کند و مقاومت به سایش این فولادها را فراهم می سازد.

از مشخصه های مهم فولادهای ابزار SPK، تغییرات ابعادی پایین در اثر سخت کاری است، به طوری که درصد تغییر خطی ابعاد آن پس از کوئنچ در حدود ۰٫۰۷ درصد و پس از تمپر ۲۰۰ درجه سانتیگراد در حدود ۰٫۰۲ درصد است. این مقدار برای برخی فولادهای ابزار (مثل فولاد ابزار گرم کار H13) کمتر و برای برخی (مثل فولادهای ابزار سردکار سخت شونده در روغن، گروه O) بیشتر از این مقدار است.

 

مشخصات و خواص فیزیکی فولاد ابزار SPK چگونه است؟

 

خواص فیزیکی (دانسیته، مدول الاستیسیته یا ضریب کشسانی، گرمای ویژه، مقاومت الکتریکی، ضریب انتقال حرارت و ضریب انبساط حرارتی) فولاد ابزار SPK مطابق با اطلاعات زیر است:

 

مشخصات مهم کاربری و ساخت فولادهای ابزار SPK مثل قابلیت ماشین کاری، مقاومت به سایش، پایداری ابعادی و غیره در مقایسه با سایر فولادهای ابزار چگونه است؟

 

در جدول زیر، مشخصات مهم کاربری و ساخت فولادهای ابزار SPK مثل قابلیت ماشین کاری، مقاومت به سایش، پایداری ابعادی و غیره با سایر فولادهای ابزار سری D مقایسه شده است. برای دریافت این مقایسه با همه ی فولادهای ابزار، از لینک پایین جدول، فایل pdf آن را دانلود کنید.

 

 

دریافت فایل pdf مقایسه ی مشخصات کاربری و تولیدی فولادهای ابزار از هندبوک ASM جلد ۴ با حجم ۵۹۰ کیلوبایت:

 Processing and service characteristics of tool steels

 

 

 

 

سایر قسمت های این نوشته و نوشته های مرتبط در عصر مواد:

 


 

ارسال دیدگاه