بهترین فولاد قالب سازی

خانواده SPK, SPKNL, SPKR در دسته‌بندی فولادهای ابزار سردکار، به گروهی تعلق دارند که به‌خاطر داشتن مقدار زیادی کربن (C) و کروم (Cr)، به شدت سخت و مقاوم هستند. این عناصر باعث می‌شوند تا ذرات بسیار سختی به نام کاربید در ساختار فولاد تشکیل شوند که مثل شن‌های بسیار سخت، مقاومت فولاد را در برابر سایش بالا می‌برند. از همین رو این سه به‌عنوان بهترین فولاد قالب سازی نیز شناخته می‌شوند.

بهترین فولاد قالب سازی 

فولاد ۱.۲۰۸۰ را می‌توان گرید اصلی و پایه‌ای این خانواده دانست. این گرید، یکی از بهترین فولادهای قالب سازی بوده و یک ترکیب قدیمی و پرکاربرد با کربن و کروم بالاست. اما صنعت همیشه به دنبال بهتر شدن بوده است؛ به همین دلیل، برای دستیابی به عملکرد بهتر، پایداری بیشتر ابعاد و مقاومت بالاتر در برابر شکست، متخصصان با اضافه کردن عناصر جدید، دو گرید پیشرفته‌تر یعنی ۱.۲۳۷۹ و ۱.۲۴۳۶ را توسعه دادند:

• فولاد ۱.۲۰۸۰ (SPK): نسخه اصلی، با بالاترین درصد کربن در میان این سه مدل.
• فولاد ۱.۲۴۳۶ (SPK-R): نسخه‌ای تقویت شده از ۱.۲۰۸۰، که با افزودن عنصر تنگستن (W) قوی‌تر شده تا در برابر سایش و ضربه مقاومت بیشتری داشته باشد.
• فولاد ۱.۲۳۷۹ (SPK-NL): نسخه‌ای با کمی کربن کمتر و اضافه شدن دو عنصر وانادیوم (V) و مولیبدن (Mo). این ترکیب باعث می‌شود که این فولاد بتواند در هوا سخت شود (Air-Hardening).

نام‌ها و استانداردهای دیگر هر فولاد

هر کدام از این گریدها معادل‌هایی در سیستم‌های استاندارد بین‌الملی مثل AISI/ASTM دارند که اگر به دنبال بهترین فولاد قالب سازی هستید، دانستن آن‌ها مهم است:

تفاوت ترکیب شیمیایی فولاد ۱.۲۰۸۰، ۱.۲۴۳۶ و ۱.۲۳۷۹

برای بررسی بهترین فولاد قالب سازی، نیاز است که ترکیب شیمیایی این سه گرید را بدانیم. همه تفاوت‌هایی که در عملکرد این سه فولاد می‌بینیم، ناشی از تغییرات کوچک و دقیق در ترکیب شیمیایی آن‌هاست. این تغییرات تعیین می‌کنند که چه نوع و چه تعداد از آن ذرات سخت (کاربیدها) در فولاد تشکیل شوند. 

فولاد ۱.۲۳۷۹ با اینکه کربن کمتری دارد، اما به خاطر داشتن وانادیوم و مولیبدن، نه تنها مقاومت سایشی خود را حفظ کرده، بلکه با قابلیت سخت شدن در هوا، مشکلات مربوط به تغییر شکل و تاب برداشتن را تا حد زیادی حل کرده است. از طرفی، ۱.۲۴۳۶ با افزودن تنگستن، کمی قوی‌تر و مقاوم‌تر شده تا در مقابل سایش‌های شدید و ضربه‌های مکانیکی بهتر دوام بیاورد.

تفاوت خواص مکانیکی خانواده SPK, SPKR, SPKNL

انتخاب بهترین فولاد قالب سازی، به این بستگی دارد که آن فولاد در عمل چقدر خوب کار می‌کند. خواص مکانیکی که پس از حرارت دادن به دست می‌آید، تعیین‌کننده اصلی عمر ابزار هستند.

مقایسه خواص فیزیکی فولاد D3, D2, D6

خواص فیزیکی، یکی از ویژگی‌های دیگر برای انتخاب بهترین فولاد قالب سازی است. از نظر خواص فیزیکی، مثل چگالی، چون درصد زیادی از هر سه فولاد را آهن و کروم تشکیل داده، تفاوت چندانی با هم ندارند:

تفاوت در عملیات حرارتی فولاد ۱.۲۰۸۰، ۱.۲۴۳۶ و ۱.۲۳۷۹

عملیات حرارتی، مرحله‌ای مهم است که در آن، فولاد به خواص توسعه یافته‌تر می‌رسد. درواقع، بعد از این مراحل است که بهترین فولاد قالب سازی را خواهیم داشت.

مهم‌ترین مزیت فولاد ۱.۲۳۷۹ این است که در هوا سخت می‌شود. وقتی یک قطعه فولادی را سریع در روغن سرد می‌کنید (مثل کاری که با فولاد ۱.۲۰۸۰ و ۱.۲۴۳۶ انجام می‌دهید)، تنش‌های زیادی در آن ایجاد می‌شود که باعث تاب برداشتن یا ترک‌های کوچک می‌شود. اما گرید ۱.۲۳۷۹ با سرد شدن آرام در هوا، این مشکلات را به حداقل می‌رساند و برای قالب‌های بزرگ یا قطعاتی که به دقت میلی‌متری نیاز دارند، مناسب است.

مقایسه کاربردها برای انتخاب بهترین فولاد قالب سازی

شما نباید بپرسید کدام فولاد بهتر است، بلکه باید بپرسید بهترین فولاد قالب سازی برای کار من کدام است. 

همچنین، ما در مقالات قبلی، کاربردهای فولاد آلیاژی را به‌صورت کامل بررسی کرده‌ایم.

مزایا و معایب خانواده فولاد SPK, SPKNL, SPKR

مزایا و معایب هر سه فولاد نیز از عوامل دیگری است که اگر به دنبال بهترین فولاد قالب سازی هستید بهتر است بدانید:

فولاد ۱.۲۰۸۰ (SPK)

• مزایا: خیلی سخت است، در برابر سایش خوب عمل می‌کند و از همه مهم‌تر، ارزان‌تر از بقیه است.
• معایب: در برابر ضربه ضعیف است و ممکن است ترک بخورد، هنگام سخت کردن تاب برمی‌دارد (به‌خاطر کوئنچ در روغن).

فولاد ۱.۲۴۳۶ (SPK-R)

• مزایا: مقاومت سایشی بهتر از ۱.۲۰۸۰، چقرمگی نسبتاً خوب، عملکرد قوی در تنش‌های مکانیکی.
• معایب: همچنان باید در روغن سرد شود (خطر تاب برداشتن وجود دارد).

فولاد ۱.۲۳۷۹ (SPK-NL)

• مزایا: بهترین مقاومت سایشی، بهترین مقاومت در برابر شکستگی، ابعادش را کاملاً حفظ می‌کند (چون در هوا سخت می‌شود)، عمر ابزار بسیار طولانی.
• معایب: از همه گران‌تر است، باید در دمای خیلی بالا حرارت داده شود (نیاز به کوره پیشرفته دارد)، به‌خاطر سختی ذاتی، کار کردن با آن (ماشینکاری) سخت است.

بررسی جوشکاری هر سه فولاد

جوشکاری این فولادهای سخت و پر کربن، کار سختی است و بیشتر فقط برای ترمیم‌های کوچک استفاده می‌شود، نه ساخت قطعات اصلی.

• جوشکاری ۱.۲۰۸۰ و ۱.۲۴۳۶: به‌خاطر کربن زیاد، این دو گرید شدیداً مستعد ترک خوردن هستند. اگر نیاز به جوشکاری پیدا کردند، باید حتماً آن‌ها را تا دمای بالا (مثلاً ۴۰۰ درجه سانتی‌گراد) گرم کنید و سپس به آرامی سرد کنید.
• جوشکاری ۱.۲۳۷۹: هرچند جوشکاری آن هم چالش‌های خود را دارد، اما به‌خاطر کربن کمی پایین‌تر و ساختار بهتر، کمی انعطاف‌پذیرتر است. با این حال، باید تمام اصول جوشکاری فولادهای دقیق را برای آن رعایت کرد.

تفاوت در ماشینکاری 

ماشینکاری یعنی فرزکاری، تراشکاری و سنگ‌زنی. هرچقدر فولاد سخت‌تر باشد، کار کردن با آن سخت‌تر است.

• ۱.۲۰۸۰ و ۱.۲۴۳۶: در حالت آنیل شده (نرم شده)، ماشینکاری قابل قبولی دارند و با ابزارهای برش معمولی می‌توان با آن‌ها کار کرد.
• ۱.۲۳۷۹: به‌خاطر داشتن ذرات کاربید وانادیوم که بسیار سخت هستند، سخت‌ترین فولاد برای ماشینکاری در این گروه است. برای کار کردن با ۱.۲۳۷۹ حتما باید از ابزارهای برش بسیار قوی و مقاوم استفاده کنید.

مقایسه قیمت برای خرید بهترین فولاد قالب سازی

هزینه همیشه آخرین و تعیین‌کننده‌ترین عامل است. قیمت بهترین فولاد قالب سازی کاملا به عناصر آلیاژی گران‌قیمت (وانادیوم، مولیبدن، تنگستن) بستگی دارد.

1. ۱.۲۰۸۰ (SPK): به‌خاطر ترکیب ساده‌تر، ارزان‌ترین گرید است.
2. ۱.۲۴۳۶ (SPK-R): به خاطر تنگستن، قیمتی بالاتر از ۱.۲۰۸۰ دارد.
3. ۱.۲۳۷۹ (SPK-NL): به‌خاطر وجود وانادیوم و مولیبدن (که عناصر گران‌قیمتی هستند)، معمولا گران‌ترین گرید در این مقایسه است.

سخن آخر

اگر به دنبال یک انتخاب استاندارد و کم‌هزینه برای کارهای معمولی هستید، ۱.۲۰۸۰ خوب است. اگر برش سنگین‌تری دارید، ۱.۲۴۳۶ بهتر است. و اگر به دنبال نهایت دقت، کمترین تاب‌برداشتن و بیشترین عمر قالب در تیراژهای بالا هستید، ۱.۲۳۷۹ بدون شک، بهتر است. امیدواریم راهنمای بهترین فولاد قالب سازی، به شما کمک کند تا مطمئن‌ترین انتخاب را برای موفقیت پروژه‌تان داشته باشید. علاوه‌برآن، شما می‌توانید برای مشاوره تخصصی یا استعلام قیمت فولاد آلیاژی با کارشناسان ما تماس بگیرید.

سوالات متداول 

1. دلیل اصلی تفاوت قیمت بین فولاد ۱.۲۰۸۰ و ۱.۲۳۷۹ چیست؟
   دلیل اصلی این تفاوت قیمت، حضور عناصر آلیاژی خاص و گران در فولاد ۱.۲۳۷۹ است؛ این فولاد عناصر وانادیوم و مولیبدن را دارد که اگرچه هزینه اولیه ماده را بالا می‌برند، اما با تشکیل کاربیدهای بسیار سخت و بهبود عملکرد در فرآیند حرارتی، طول عمر و مقاومت سایشی ابزار را افزایش می‌دهند. در مقابل، ۱.۲۰۸۰ دارای ترکیب ساده‌تری است و به همین دلیل، ارزان‌تر تمام می‌شود، اما در برابر سایش‌های شدید و طولانی‌مدت، عملکردی به مراتب ضعیف‌تر از ۱.۲۳۷۹ دارد.
2. چرا فولاد ۱.۲۳۷۹ (SPK-NL) پایداری ابعادی بهتری دارد و در فرآیند حرارتی تاب برنمی‌دارد؟
   فولاد ۱.۲۳۷۹ پایداری ابعادی بهتری دارد چون در هوا سخت می‌شود؛ این فرآیند، که به آن کوئنچ در هوا می‌گویند، به معنای سرد کردن آهسته قطعه در محیط آرام هوا یا گاز است. این روش سرد کردن بسیار ملایم‌تر از کوئنچ در روغن (که برای ۱.۲۰۸۰ و ۱.۲۴۳۶ استفاده می‌شود) عمل می‌کند و در نتیجه، تنش‌های حرارتی کمتری درون ساختار فولاد ایجاد می‌شود، بنابراین خطر تاب برداشتن، انقباض یا تغییر شکل‌های ناخواسته در ابزارهایی که نیاز به دقت بالا دارند، به حداقل می‌رسد.
3. برای قالب‌هایی که در معرض ضربه و شوک هستند، کدام فولاد توصیه می‌شود؟
   برای ساخت قالب‌هایی که باید در برابر ضربه و شوک‌های مکانیکی مقاوم باشند، فولاد ۱.۲۳۷۹ (SPK-NL) توصیه می‌شود؛ این فولاد به‌خاطر کربن نسبتا پایین‌تر و فرآیند سخت‌کاری در هوا، از چقرمگی یا مقاومت بالاتری در برابر شکستگی برخوردار است. در صنعت، چقرمگی بالا به معنای مقاومت بهتر در برابر ترک‌خوردگی تحت فشار ناگهانی است. با وجود اینکه ۱.۲۴۳۶ نیز به‌خاطر داشتن تنگستن، کمی چقرمگی بهتری از ۱.۲۰۸۰ دارد، اما ۱.۲۳۷۹ همچنان گزینه بهتر برای کاربردهایی است که همزمان به مقاومت سایشی و مقاومت در برابر ضربه نیاز دارند.