فولاد گرمکار(Hot Work Tool Steel) نوعی فولاد آلیاژی است که در دمای بالای 200 درجه سانتیگراد شکلدهی میشود. در واقع دمای کاری این نوع فولاد بین 480 تا 760 درجه سانتیگراد است.
فولاد گرمکار جزو فولاد ابزارهای مهم در بازار است که عناصر سازنده آن کروم، وانادیوم، مولیبدن و تنگستن است از همین رو مقاومت سایشی بالا، مقامت بالا در برابر فشار، و خستگی دمایی دارد. این این ویژگیها فولاد گرمکار را به گزینهای مطلوب برای ساخت ابزارها و قالبهای ریختهگری تحت فشار و اکستروژن، برشکاری، سوراخکاری، حرارتدهی، آهنگری و ... تبدیل کرده است.
فرایند تولید فولاد گرمکار
فولاد گرمکار طی چند پروسه متعدد تولید میشود که شامل انتخاب مواد اولیه، عملیات حرارتی مناسب و کنترل کیفیت دقیق در هر مرحله است. هدف این فرایند تولید، ساخت فولاد ابزار گرمکار با مقاومت بالا در برابر حرارت و حفظ خواص مکانیکی در دماهای بالا است. فرایند تولید فولاد گرمکار به شرح زیر است:
1-انتخاب عناصر آلیاژی و ترکیبات شیمیایی مناسب و کنترل دقیق درصد این عناصر مانند کروم، تنگستن و مولیبدن، وانادیوم است که مقاومت به حرارت و استحکام فولاد را افزایش میدهند.
2. پس از این مرحله مواد اولیه در کورههای قوس الکتریکی یا کورههای القایی با دمای بالا ذوب میشود و شمش فولادی به دست میآید.
3. مرحله بعدی اجرای عملیات حرارتی مختلف روی شمش فولاد است. آنیل کردن یا بازپخت، سختکاری و تمپر کردن عملیات حرارتی رایجی است که با اهداف متعددی روش فولاد شمش انجام میشود.
4. گام بعدی شامل فرایند نورد گرم و آهنگری است که طی این پروسه شمش فولاد در دمای بالای 900 درجه با استفاده از غلتک، ضربه و فشار شکلدهی میشود.
5- ماشینکاری و پرداخت فولاد، گام بعدی تولید فولاد کرمگار است که به برای بهبود سطح آن و رسیدن به شکل و ابعاد نهایی انجام میشود.
در پروسه تولید فولاد گرمکار، برای تولید محصولی با کیفیت، لازم است نکاتی مانند کنترل دما، استفاده از عناصر آلیاژی مناسب و انتخاب روش مناسب عملیات حرارتی مدنظر قرار بگیرد.
انواع رایج فولاد گرمکار
فولاد گرمکار از نظر جنس و ترکیبات شیمیایی و همچنین عملیات حرارتی که تجربه میکند، به چند دسته اصلی تقسیم میشود که هر یک از این دستهبندیهای شامل زیرمجموعهها و گریدهای متعددی است.
- فولاد گرمکار مولیبدندار (Molybdenum Hot Work Steel): اصلیترین عناصر تشکیل دهنده فولاد گرمکار مولیبدندار شامل وانادیوم، تنگستن، کربن و مولیبدن است به همین دلیل این فولاد مقاومت حرارتی بالا و مقاومت بالا در برابر شکستگی و قابلیت جوشکاری دارد از همین رو گزینه مناسبی برای کاربردهایی نظیر تولید تیغههای پانچینگ و اکستروژن، سوراخکاری و ریختهگری با قالب است.
گریدهای فولاد مولیبدن دار H40 تا H59 است که از این بین H42 کاربرد بالاتری نسبت به سایر گریدها دارد. نام دیگر گریدهای فولاد گرمکار مولیبدندار 1.2344، 1.2767،1.2714 است.
- فولاد گرمکار تنگستندار (Tungsten Hot Work Steel): فولاد گرمکار تنگستندار که دارای عناصر شیمیایی نظیر کربن، کروم، تنگستن و وانادیوم است، نقطه ذوب بالایی دارد و مانع از نرم شدن آن میشود به همین دلیل فولاد گرمکار تنگستندار نسبتا شکننده است. از همین رو برای تولید قالبهای اکستروژنی، ساخت سنبه و قالبهای سخت به کار میرود.
گریدهای رایج فولاد تنگستن دار شامل گرید H20 تا H39 است اما گرید H26 نسبت با سایر آنها کاربرد بیشتری دارد. گریدهای 1.2542 -1.2567-1.2581 نام دیگر گریدهای فولاد گرمکار تنگستن است.
- فولاد گرمکار کرومدار: ترکیبات شیمایی فولاد کرومدار شامل کروم، وانادیوم، مولیبدن، تنگستن، کربن و کبالت است. از همین رو فولاد گرمکار کرومدار دارای ویژگیهای نظیر مقاومت به نرم شدن در حرارت بالا و خستگی حرارتی است.
رایجترین گریدهای فولاد گرمکار
همانطور که در سطور بالا نیز اشاره شد، فولادهای گرمکار به دستههای مختلفی تقسیم میشوند که بر اساس ترکیبات شیمیایی و کاربردهایشان متنوع هستند. برخی از انواع رایج این فولاد ابزار شامل موارد زیر است.
- فولاد 1.2344: فولاد گرمکار 2344 که با نام H13، SKD61 نیز شناخته میشود، دارای ویژگیهایی نظیر سختیپذیری، مقاومت بالا در برابر ضربه است.
- فولاد 1.2365: از دیگر نامهای این فولاد، w320 و H10 است که در دسته فولادهای گرمکار مولیبندار است از همین رو از چقرمگی بالا و مقاومت مکانیکی بالا در برابر ضربه، برخوردار است.
- فولاد 1.2542: فولاد k455 و 2542s از دیگر نامهای این گرید از فولاد گرمکار است که دارای ویژگیهایی نظیر چقرمگی، قابلیت ماشینکاری و سختیپذیری متوسط است از همین رو برای ساخت قالبهای ورق ضخیم مناسب است.
- فولاد 1.2567: از دیگر فولادهای تنگستندار که کارایی بالایی دارد فولا کرمگار WKZ50 است که از مقاومت حرارتی و سایشی بالایی برخوردار است. از همین رو دارای چقرمکی پایین و سختی بالایی است.
- فولاد 1.2581: این نوع فولاد که در دسته فولادهای تنگستندار قرار دارد با نام X30WCrV9-3 هم شناخته میشود، چقرمگی پایین و سختی بالا در برابر حرارت زیاد، این فولاد ابزار را برای استفاده در ساخت قالب دایکاست و سایر قالبهای سخت مناسب کرده است.
- فولاد 1.2714: فولاد کرمگار W500 یا L6 از دیگر گریدهای این فولاد است که عمدتا برای ساخت قالب پلاستیک و قالبهای بزرگ به کار میرود.
- فولاد 1.2767: این نوع فولاد که در دسته فولاد مولیبدندار میگنجد، با نام K600 هم شناخته میشود.
- فولاد 1.2343: نام دیگر این فولاد گرمکار، H11 است که دارای درصد بالایی وانادیوم و مقدار کمی کربن است.
با توجه به تنوع بالایی که در فولاد گرمکار وجود دارد، ضروری است هنگام انتخاب فولاد گرمکار مناسب برای یک کاربرد خاص، پارامترهایی نظیر دمای کاری، نوع فرایند و نیازهای مکانیکی توجه کرد.
ویژگیهای رایج فولاد گرمکار
مقاومت حرارتی بالا، مقاومت سایشی بالا، مقاومت در برابر شوک حرارتی و مقاومت در برابر تغییر شکل از ویژگیهای شناختهشده فولاد گرمکار است که عمدتا با توجه به عناصر سازنده، فرایند تولید و عملیات حرارتی که تجربه میکند به دست میآورد.
به عبارتی دیگر میتوان گفت فولاد ابزار گرمکار علاوهبر ویژگیهای بالا، دارای مشخصاتی نظیر بازگشتپذیری کم، قابلیت ماشینکاری مطلوب ومقاومت در برابر اکسیداسیون است.
کاربردهای اصلی فولاد گرمکار
در سطرهای بالا به برخی از کاربردهای فولاد گرمکار اشاره شد اما در ادامه به رایجترین کاربردهایی که برای این محصول وجود دارد پرداخته میشود.
- ساخت قالبهای فورج گرم و ابزارهای برشی
- قالبهای اکستروژن فلزات
- ساخت قیچیهای صنعتی
- تولید انواع سمباده
- قطعات ماشین آلات صنعتی
- صنایع خودرو و هوافضا
نکات کلیدی خرید فولاد گرمکار
هنگام خرید فولاد گرمکار ضروری است نکات کلیدی و مهمی را مدنظر داشته باشید. یکی از این فاکتورها قیمت فولاد گرمکار است. فولاد گرمکار به عنوان فولاد ابزار تحت تأثیر عوامل مختلفی مانند ترکیبات شیمیایی و عناصر سازنده، فرایند تولید، ابعاد و تناژ سفارش، شرایط تحویل، نوسانات بازار است.
از دیگر نکاتی که باید هنگام خرید مدنظر داشته باشد، نوع فولاد گرمکار، استاندارد تولید، گرید فولاد، نحوه تولید، نوع عملیات حرارتی، برند سازنده، نوع کاربرد آن است.
علیرضا یوسفی