۱۴۰۳ ۰۴ ۱۳
۰ دیدگاه
1 دقیقه
نویسنده: کیمیا حسینی
فولاد گرمکار چیست؟
کاربردهای فولاد گرمکار
آشنایی با انواع گروه‌های فولاد ابزار گرمکار
گریدهای مختلف فولاد گرمکار
جدول آنالیز فولاد گرمکار
سختی فولاد گرمکار
ویژگی‌های مهم در فولاد گرمکار
جوشکاری فولاد گرمکار
عملیات حرارتی فولاد ابزار گرم کار به چه صورت است؟
تفاوت فولاد سردکار و گرمکار
بهترین کارخانه‌های تولید کننده فولاد گرمکار کدامند؟
سوالات متداول
مطلب مفیدی بود
چاپ مطلب
اشتراک گذاری مطلب
خواه ناخواه با شنیدن عبارت فولاد گرمکار مفهومی در ذهن ما تداعی می‌شود، مبنی بر این که این فولاد احتمالا به گرما علاقه دارد. این موضوع، اگرچه ساده است اما صحیح و مبنای تعاریف تخصصی دیگری محسوب می‌شود و برای این این نوع فولاد صحیح نیست. در ادامه با میهن فولاد همراه باشید تا به صورت جامع این فولاد را بررسی کنیم.
فولاد گرمکار، یک فولاد آلیاژ صنعتی است و به دلیل اینکه تمام ویژگی‌های خود را می‌تواند در مقابل دماهای بالا (منظور از دمای بسیار بالا حداقل 316 درجه سانتی‌گراد است) حفظ نماید و تغییر نکند، به آن فولاد ابزار گرمکار می‌گویند. برای این که بتوان مقاومت این قبیل فولادها را افزایش داد باید از آلیاژهای مختلفی در ساخت و تولید آن‌ها استفاده کرد که آلیاژ وانادیوم یکی از مهم‌ترین آن‌هاست.
برخی از رایج‌ترین کاربردهای فولاد گرمکار عبارت‌اند از:
در ادامه به شکل جزئی‌تر در مورد کاربرد هر محصول صحبت می‌کنیم تا هنگام خرید، راحت‌تر فولاد آلیاژی مورد نیاز خود را پیدا نمایید.
با توجه به کاربرد بسیار گسترده فولاد گرمکار در صنایع مختلف، این محصول نیز باید تنوع زیادی داشته باشد. فولادهای گرمکار بر اساس ترکیب شیمیایی‌شان از یکدیگر متفاوت می‌شوند. تنگستن، کروم، مولیبدن، وانادیوم و کربن از جمله عناصری هستند که در ترکیب شیمیایی این فولادها وجود دارند:
فولاد گرمکار از عناصری همچون کربن، کروم، تنگستن و در برخی مواقع وانادیوم تشکیل شده است. تنگستن به سبب وزن اتمی و نقطه ذوب بالایی که دارد فولاد را در برابر نرم شدن بسیار مقاوم می‌سازد اما در عوض، حضور کربن باعث ترد و شکننده شدن این محصول می‌گردد. از همین رو فولاد تنگستن دار نمی‌تواند در پروسه‌ی خنک‌سازی با آب، شرکت نمایند.
درجه سختی فولاد تنگستن دار بین 45 تا 55 راکول است. تنظیم دقیق این مقدار وابسته به دست‌کاری درصد وانادیوم و تنگستن است. فولاد مورد نظر در ساخت قالب‌های اکستروژنی، قالب‌های زمخت و سخت و سنبه زیاد مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین شامل گریدهای H20 تا H39 است که H26، گرید نسبتا مطرح‌تری محسوب می‌شود.
مولیبدن، وانادیوم، کروم، تنگستن و مقداری کربن از جمله عناصر تشکیل دهنده این محصول فولادی هستند. فولاد مولیبدن دار به سبب داشتن عناصر یکسان با فولاد تنگستن خواص و کاربردهای مشابهی هم با آن دارد با این تفاوت که نمونه‌های مولیبدن دار از مقاومت گرمایی بالاتری برخوردارند، ضمن این که آن‌ها با رنگ نقره‌ای خود کاربید زیادی تشکیل می‌دهند. این نمونه‌ها برخلاف فولادهای تنگستن در برابر شکستگی بسیار مقاوم‌اند.
این ویژگی در کنار سختی بالا، باعث شده که گزینه‌ی مناسبی برای جوشکاری و تشکیل ساختارهای دانه‌ریز باشند. از بین گریدهای این فولاد (H40 تا H59) گرید H42 مهم‌ترین گرید محسوب می‌شود و این فولاد در کله زنی، سوراخ‌کاری، ریخته‌گری با قالب، تریمینگ، ساخت تیغه‌های پانچینگ و اکستروژن به خوبی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
در این نمونه فولاد گرمکار در کنار عناصری همچون کروم، تنگستن، وانادیوم و مولیبدن، با عنصر نوظهور کبالت مواجه می‌شویم. البته توجه داشته باشید که مقادیر بسیار اندکی از کربن هم در این محصول باید وجود داشته باشد تا در کنار کروم سختی عمقی بالایی را ایجاد نماید. از دیگر ویژگی‌های این محصول می‌توان به خستگی حرارتی، مقاومت به نرم شدن و بارگذاری ضربه‌ای (در دمای بالا) اشاره کرد. ویژگی‌های ذکر شده ماحصل همکاری مقادیر بالای کروم در کنار سایر عناصر کاربیدساز قوی است.
هرکدام از فولادهای ذکر شده در فوق، دارای نمونه‌های متعددی هستند که در ادامه به بررسی آن‌ها می‌پردازیم:
H13، SKD61 از دیگر نام‌های این فولاد گرمکار است. فولاد 1.2344 دارای مقاومت بسیار بالا در برابر ضربه و خاصیت سختی‌پذیری در هواست. حتی می‌توان از آن برای خنک‌کاری در آب نیز استفاده کرد. برای آنیل کاری با این فولادها پیش از استفاده باید آن‌ها را تا دو ساعت در بازه دمایی 750 تا 800 درجه سانتی‌گراد نگه داشت. سپس این فولاد حرارت دیده به سرعت وارد کوره می‌گردد و هر یک ساعت، 10 تا 20 درجه از دمای آن کاسته می‌شود تا در نهایت به دمای 600 درجه برسد.
از دیگر کاربردهای این محصول می‌توان به استفاده در تجهیزات اکستروژن، قالب‌های پلاستیک یا پتک‌کاری، مقاطع توخالی، بولت، قالب‌های ریخته‌گری روی، آلومینیوم، منیزیم و پیچ و مهره اشاره کرد.
w320 و H10 از دیگر نام‌های این فولاد گرمکار هستند. این محصول نسبت به سایرین در دمای بالا، چقرمگی بهتری از خود نشان می‌دهد. با توجه به این که فولاد 2365 در برابر ضربات مقاومت خوبی دارد (به دلیل داشتن مقادیری از وانادیوم) در قالب‌های پرس و دایکاست فلزات مورد استفاده قرار می‌گیرد. این فولاد از خانواده فولاد مولیبدن دار است و به ندرت دچار ریز ترک می‌شود.
w500 و L6 از دیگر نام‌های این فولاد هستند. تفاوت ناچیز اما مهم فولاد 2367 با 2365 در میزان کروم آن‌ها است. در نمونه اخیر از مولیبدن و کروم به عنوان پایه اصلی استفاده می‌شود و مقادیر این دو عنصر در فولاد 2367 بیشتر از سایر نمونه‌های مشابه است.
از همین رو برای استفاده در قالب‌های بزرگ، سکه زنی، قالب‌های خم و پلاستیکی و حتی قالب‌های اکستروژن در مقاطع بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرند. نیکل موجود در این گرید از فولاد باعث می‌شود که چقرمگی محصول بالا برود و بعضا در برخی مواقع نقش فولاد سردکار را بازی کند.
فولاد گرمکار 2542 در بازار با نام‌های دیگری همچون k455 و 2542s نیز شناخته می‌شود و برای تولید قالب‌های ورق ضخیم و ابزارهای گرمکار با تنش حرارتی پایین کاملا مناسب است. این محصول مانند فولاد 2344 به آنیل کاری جواب می‌دهد. با این تفاوت که دمای آنیل کاری آن‌ها چیزی حدود 710 تا 750 درجه و همچنین دمای فورجینگ آن‌ها بین 850 تا 1050 درجه سانتی‌گراد است. چقرمگی، سختی‌پذیری متوسط و ماشین‌کاری خوب از جمله خواص مهم فولاد ابزار گرمکار 2542 هستند.
WKZ50 یکی از مشهورترین و استانداردترین فولادهای صنعتی حال حاضر است که به خاطر مقادیر بالای تنگستن در برابر سایش داغ، مقاومت بسیار بالایی دارد. لذا این فولادها مناسب استفاده در قالب‌هایی هستند که در شرایط حاد یا سخت کار می‌کنند مانند قالب دایکاست، اکستروژن و شکل‌دهی داغ. اگرچه تنگستن در این فولاد چقرمگی را کاهش می‌دهد اما وانادیوم آن را جبران می‌کند.
X30WCrV9-3 نیز از دیگر فولادهای تنگستن دار مشهور است که در ترکیب خود عناصری همچون کربن، سیلیسیوم، کروم، منگنز، تنگستن و وانادیوم دارد. درصد بالای تنگستن (4.5 درصد) در این محصول باعث کاهش چقرمگی و در نتیجه مقاومت آن نسبت به خنک کاری با آب شده است. اما فولاد گرمکار 2581 نسبت به سایر فولادها در دماهای بالا سختی خود را به شکل موثرتری حفظ می‌کند. همچنین کاربردهای این محصول مشابه فولاد ابزار گرمکار 1.2567 است.
فولاد w500 یا L6 از جمله ارزان‌ترین و پرکاربردترین نوع فولادهای آلیاژی است. این فولاد در ساخت قاب‌های بسیار بزرگ و همچنین قاب‌های پلاستیک مورد استفاده قرار می‌گیرد (همراه با فولاد 1.2738) به همین علت بعضا فولاد قالب پلاستیک هم نامیده می‌شوند.
فولاد گرمکار 1.2714 دارای مقادیری از نیکل است در نتیجه چقرمگی آن بالا و به صورت سردکار نیز قابل استفاده است. سکه‌زنی و قالب‌های خم از دیگر کاربردهای این محصول هستند.
فولاد گرمکار k600 یک عضو از خانواده فولادهای مولیبدن‌دار با استاندارد DIN آلمان است. این فولاد مقدار کمی فسفر و گوگرد دارد. فولاد 2767، سردکار و قابل استفاده در تیغه‌های برش سرد، سوراخ‌کاری، سکه زنی و آنیل کاری است. دمای فورجینگ فولاد مذکور چیزی حدود 1050- تا 850 درجه سانتی‌گراد است.
در ادامه می‌توانید به بررسی جدول آنالیز گریدهای مختلف فولاد گرمکار بپردازید:
| آنالیز شیمیایی | سایر اسامی | |||||||||
| نیکل | کربن | سیلیسیم | منگنز | کروم | تنگستن | مولیبدن | وانادیوم | دین آلمان | نماد | نماد آمریکایی |
| 0.33-0.41 | 0.80-1.20 | 0.25-0.50 | 4.80-5.50 | 1.10-1.50 | 0.30-0.50 | 1.2343 | X38CRMOV5 | H11 | ||
| 0.35-0.42 | 0.80-1.20 | 0.25-0.50 | 4.80-5.50 | 1.20-1.50 | 0.85-1.15 | 1.2344 | X40CRMOV5 | H13 | ||
| 0.35-0.40 | 0.30-0.50 | 0.30-0.50 | 4.80-5.20 | 2.70-3.20 | 0.40-0.60 | 1.2367 | 32CRMOV12 | H10 | ||
| 0.28-0.35 | 0.10-0.40 | 0.15-0.45 | 2.70-3.20 | 2.50-3 | 0.40-0.70 | 1.2365 | 32CRMOV12 | H10 | ||
| 0.25-0.35 | 0.10-0.40 | 0.15-0.45 | 2.50-3.20 | 8.50-9.50 | 0.30-0.50 | 1.2581 | X30WCRV9 | H21 | ||
| 1.50-1.80 | 0.50-0.60 | 0.10-0.40 | 0.60-0.90 | 0.80-1.20 | 0.35-0.55 | 0.05-0.15 | 1.2714 | 56NICRMOV7 | L6 | |
| 1.50-1.80 | 0.50-0.60 | 0.10-0.40 | 0.65-0.95 | 0.60-0.80 | 0.25-0.35 | 0.07-0.12 | 1.2313 | 55NICRMOV6 | L6 | |
ترکیب شیمیایی فولاد مهم‌ترین عامل در تعیین قیمت فولاد گرمکار است. هرچه آلیاژ کمتری در فولاد به کار رود مسلما قیمت آن نیز کمتر خواهد شد. عناصری همچون کروم، کربن، وانادیوم، سیلیسیم و نیکل منجر به گران‌تر شدن فولاد می‌شوند. در کنار مواد اولیه، مولفه‌هایی همچون سایز و روش تولید فولاد نیز در ارزش‌گذاری آن‌ها موثر هستند.
با توجه به این که در پروسه سخت‌کاری فولادها از چه عنصری استفاده می‌شود نوع سختی آن‌ها و سایر خواصشان متفاوت خواهد بود. تنگستن، وانادیوم، کروم و مولیبدن از جمله عناصری هستند که در سخت‌کاری فولادهای آلیاژی به کار می‌روند.
فولاد گرمکار کروم سختی عمقی با هوا یا گاز را تا 30 سانتی‌متر تضمین می‌نماید. یعنی سختی آن چیزی حدود 40 تا 50 راکول است. همچنین این محصولات چقرمگی و تافنس مطلوبی هم دارند. توجه داشته باشید که فولادهای ساخته شده با کروم خودشان به دو دسته مولیبدن دار و تنگستن دار تقسیم می‌شوند.
این فولادها اگرچه مقاومت خوبی در دماهای بالا دارند اما نسبتا شکننده هستند. با این حال، باز هم در خیلی از صنایع همچون هوافضا و خودروسازی مورد استفاده قرار می‌گیرند. سخت‌کاری طبیعی فولاد تنگستن معمولاً مقداری بین 450 الی 600 برینل است.
نکته مهم در مورد سختی محصولات مذکور این است که باید مقادیر وانادیوم و تنگستن آن‌ها تنظیم شود تا از تشکیل کاربیدهای پیچیده و متعاقبا کاهش سختی فولاد جلوگیری به عمل آید.
مولیبدن در فولاد وظیفه کاربید زدایی دارد که این خاصیت در برخی فولادها باعث سختی ثانویه می‌گردد. این عنصر همچنین ریزدانه‌سازی فولاد را افزایش می‌دهد و در نتیجه سختی فولاد در دماهای بسیار بالا افزایش می‌یابد. محصولات مولیبدن دار نسبت به شوک الکتریکی مقاوم هستند و از ویژگی‌هایی همچون مقاومت تسلیم، مقاومت نهایی و همچنین قابلیت جوشکاری برخوردارند.
فولاد ابزار گرمکار دارای نمونه‌های مختلفی است که در مطالب قبلی مختصرا به تمام آن‌ها اشاره کردیم. اما برای این که فولادها بتوانند در شرایط کاری مختلف دوام بیاورند، باید یک سری مجموعه ویژگی‌ها را دارا باشند که مهم‌ترین آن‌ها به این ترتیب‌اند:
یکی از رایج‌ترین شیوه‌ی اتصال در فولاد، جوشکاری است. با جوشکاری می‌توان انواع و اقسام ابزارهای گرمکار و قالب‌ها را تولید کرد. برای هر دو نوع فولاد آنیل شده و تمپر شده جوشکاری انجام می‌شود. اما به طور کلی سه نوع فولاد گرمکار قابلیت جوشکاری دارند:
دمای فولاد در مرحله پیش گرمایش جوشکاری بایستی به 325 درجه برسد. ضمن این که در حین جوشکاری هم نباید دمای آن بالاتر از 475 درجه برود. فرآیند خنک‌سازی به آهستگی و به مرور زمان انجام می‌شود. سیم A267 یکی از بهترین سیم‌ها برای جوشکاری فولاد گرم است که در حوزه‌های مختلفی همچون تیغه‌های برش گرم، میله محور و غلتک، پرهای گرمکار و حدیدهای فورج مفتول و سیم مورد استفاده قرار می‌گیرد.
اگر توجه کرده باشید یکی از مهم‌ترین کاربردهای انواع فولادهای گرمکار، استفاده از آن‌ها در تولید قالب‌ها است. برای این که فولادها بتوانند در این زمینه استفاده شوند بایستی تحت عملیات حرارتی قرار بگیرند. در نتیجه عملیات حرارتی، فولادها و قالب‌ها خواص و ویژگی‌هایی همچون سختی و استحکام بالا، چقرمگی و مقاومت به سایش را به دست می‌آورند.
فولاد سردکار و گرمکار به لحاظ شرایط کاری، خواص و ویژگی‌ها کاملا با یکدیگر متفاوت هستند و در موقعیت‌های مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرند. مهم‌ترین تفاوت‌ها را می‌توان به این ترتیب دانست:
مهم‌ترین و بارزترین تفاوت فولاد سردکار و گرمکار دمای کاری آن‌هاست. فولاد سردکار تحمل دمای بالا را ندارد و در صورتی که در این شرایط قرار بگیرد تغییر شکل می‌دهد. بنابراین دمای کاری آن‌ها 200 تا 250 درجه سانتی‌گراد است. این در حالی است که فولاد گرمکار تا دمای 760 درجه سانتی‌گراد را تحمل می‌کند (ضمن حفظ خواص ویژگی‌های خود).
فولاد سردکار دارای مقادیر کربن بیشتری است چرا که این محصولات با توجه به کاربردهایشان نیاز به سختی بالایی دارند. همچنین کروم به کار رفته در فولادهای سردکار، بیشتر از نمونه‌های گرمکار است از همین رو مقاومت سایشی‌شان نیز با یکدیگر متفاوت خواهد بود.
قیمت فولاد سردکار نسبت به نمونه‌های گرمکار کمتر است. البته این بدان معنی نیست که فولاد گرمکار کیفیت بیشتری دارد. همه‌ی محصولات، متناسب با عواملی که در بخش قبل گفتیم، تعیین قیمت می‌شوند و افراد بایستی متناسب با نوع نیاز خود نسبت به خرید مناسب‌ترین محصول اقدام نمایند.
فولادهای آلیاژی گرمکار که بر پایه‌ی کروم هستند در بسیاری از کشورهای توسعه یافته تولید و توزیع می‌شوند. به طور مثال DSS اوکراین یکی از بهترین تولیدکنندگان فولاد گرمکار است. البته سایر برندها همچون بهلر اتریش یا نمونه‌های آلمانی هم هستند که کیفیت قابل قبولی دارند. قیمت فولاد آلیاژی چینی و تایوانی کمتر و در نتیجه کیفیتشان هم پایین‌تر است.
کارخانه‌هایی همچون فولاد مرکزی دلاکان، پاسکو، شرکت استیل صنعت شکوه توس و فولاد مبارکه اصفهان از جمله تولیدکنندگان ایرانی فولاد آلیاژی است.
پیش از خرید هر نوع فولادی، باید ضمن آشنایی با نیازهای خود از شرایط بازار فروش این محصولات نیز اطلاعات کافی داشته باشید. بنابراین اگر خودتان در این حوزه دانشی ندارید می‌توانید با کارشناسان میهن فولاد تماس برقرار کنید.. کارشناسان ما با دانستن هدف و نیازهای افراد کمک شایانی به شما می‌کنند.
بخش های مرتبط:
۰نظر ارسال شده است
نظر خود را در مورد مطلب فولاد گرمکار چیست؟ بررسی جامع + جدول آنالیز بنویسید
کلیه حقوق این وب سایت متعلق به گروه میهن فولاد می باشد. طراحی و اجرا: براش‌کد
