فولادهای ابزار سردکار 

اساساً فولادهایی با درصد کربن بالا هستند که عناصر آلیاژی نظیر تنگستن، منگنز، کروم و مولیبدن نیز در ترکیب شیمیایی خود دارند.
فولادهای سردکار در قالب‌ها، تیغه‌های‌برش، ابزارهای شکل‌دهی، ماردون‌ها، برقوها و غیره که در آنها مقاومت سایشی و  چقرمگی مهم است بکار می‌روند. این دسته از فولادها قابلیت حفظ سختی در دماهای بالا را ندارند، اما در دماهای پایین از مقاومت به سایش بالایی برخوردارند. در ادامه چیستی این فولاد بررسی خواهد شد.

فولاد سردکار چیست؟

فولاد سردکار دسته‌­ای از فولادهای ابزار است که برای کاربردهای دما پایین طراحی شده‌­ است. بر مبنای استاندارد ISO 4957 دمای پایین برای این فولادها شامل کاربردهایی است که در آن­ها دمای سطح ابزار زیر ℃200 حفظ می‌­شود. این فولادها برای سختی، مقاومت در برابر سایش و چقرمگی در جایی که مواد در معرض سایش مکانیکی قرار می گیرند، بهینه شده اند.

این فولادها شامل فولادهای ابزار سردکار کربنی (غیرآلیاژی) و فولادهای ابزار سردکار آلیاژی هستند. مشهورترین خانواده فولادهای ابزار سردکار آلیاژی، فولادهای سردکار پر کربن پر کروم یا خانواده D در دسته­‌بندی AISI هستند که با عنوان فولادهای SPK نیز شناخته می­‌شوند. از جمله رایج ترین فولادهای ابزار سردکار می توان به فولاد 1.2379، فولاد 1.2080، فولاد 1.2436، فولاد 1.2601، فولاد 1.2363، فولاد 1.2510 اشاره کرد.

از فولادهای ابزار سردکار به منظور ابزارهای شکل دهی، تیغه برش سرد و ابزار اکستروژن می‌توان استفاده کرد.

انواع فولاد spk | انواع فولاد ابزار سردکار

انواع فولاد spk  طبق دسته‌بندی AISI  عبارتند از 1- سخت شونده در روغن 2. سخت شونده در هوا 3. نوع پرکربن و پرکروم

فولادهای ابزار سردکار سخت شونده در روغن

این دسته از فولادها سختی بالا و مقاومت به سایش خود را از کربن بالا و محتوای نسبتا پایین عنصر آلیاژی بدست آورده اند که طبق دسته بندی AISI با O نام گذاری می‌شوند.

• نوع O₁  شامل کروم، منگنز و تنگستن می‎‌باشد.
• نوع O₂ آلیاژ منگنز دار می‌باشد
• نوع O₆ شامل منگنز، مولیبدن و سیلیسیم
• نوع O₇ شامل کروم و منگنز که این گرید در مقایسه با نوع 1 شامل تنگستن بیشتر می‌باشد.

کاربیدهای حل نشده در مقادیر زیادی در فولادهای گروه O، در دمای سخت شدن معمولی باقی می‌مانند. سختی پذیری را می توان با افزایش دمای سخت شدن افزایش داد که باعث افزایش اندازه دانه و محلول عناصر آلیاژی و در نتیجه حل شدن کاربید اضافی می‌گردد. خواص مکانیکی مانند شکل پذیری و چقرمگی فولادها سردکار می‌تواند تا حد زیادی با افزایش دمای سخت شدن تحت تاثیر قرار گیرد. سختی پذیری فولادهای سرد کار را می توان با استفاده از آزمون جومینی اندازه گیری نمود.

مطالب مفید پیشنهادی: بررسی و معرفی فولاد 1.2436

فولادهای ابزار سردکار سخت شونده در هوا

فولادهای سخت شونده در هوا فولادهای آلیاژ متوسط هستند که طبق  دسته بندی AISI با حرف A نام گذاری می‌شوند. مقادیر کافی مولیبدن، کروم و منگنز باعث ایجاد سختی در قطعات مقاطع ضخیم این دسته از فولادها می‌شود. این گروه فولادها حاوی 0.5 تا 2 درصد کربن در ترکیب شیمایی خود هستند که ویژگی مهم این گروه آن است که اعوجاج و حداقل ترک را هنگام سرد شدن دارند.

گروه 1 این آلیاژها: A2,A3,A8, A9 که شامل میزان کروم بالا 5 درصد می‌باشد.

گروه 2 این آلیاژها: A4,A6,A7,A10 این گروه از آلیاژها دارای میزان بالای منگنز می‌باشد که موجب افزایش سختی پذیری می‌‎گردد و همچنین قابل ذکر است میزان کربن این گروه در مقایسه با گروه 1 کمتر می‌باشد.

فولادهای ابزار پرکربن-پرکروم

این گروه از فولادها در دسته بندی AISI با حرف D نامگذاری می‌شوند. این فولادها شامل گریدهای D2,D3,D4,D5,D7 می‌باشد که در حدود 1.5-2.3 درصد کربن دارند و میزان کروم آن‌ها نیز حدود 12 درصد می‌باشد. بجز گروه D3 همه گریدها شامل 1 درصد مولیبدن هستند و در هوا سرد می‌شوند همچنین قابل ذکر است که نوع D3 در روغن سرد می‌شود.

جدول فولادهای ابزار سردکار

بر اثر افزوده شدن عناصر آلیاژی، سختی­‌پذیری فولادها افزایش یافته و به گروه O (سخت شونده در روغن) و A (سخت شونده در هوا) می­رسد. دسته S فولادهای مقاوم به شوک هستند که چقرمگی بالایی داشته و در برابر ضربه بالاترین مقاومت را در میان فولادهای ابزار سردکار از خود نشان می­دهند. دسته D که فولادهای ابزار پر کربن و پر کروم هستند، به دلیل درصد بسیار بالای عناصر آلیاژی، سختی و سختی­‌پذیری بسیار بالایی از خود نشان می­دهند.

عملیات حرارتی فولادهای ابزار سردکار

عملیات حرارتی فولادهای ابزار سردکار بر اساس گرید و همچنین سطح مقطع می‌تواند متفاوت باشد. اطلاعات مربوط به عملیات حرارتی هر گرید در بخش توضیحات هر محصول قید شده است. جهت اطلاع از روش و سیکل عملیات حرارتی هر فولاد سردکار بر روی لینک هر فولاد کلیک نمایید.

خصوصیات فولاد سردکار

خصوصیات فولاد سردکار عمدتاً شامل مقاومت بالا در برابر ایجاد ترک، پایداری ابعادی بالا، سختی­‌پذیری زیاد، مقاومت در برابر سایش و سختی بالا می­‌شود. البته باید توجه داشت که همه فولادهای ابزار سردکار شامل تمام ویژگی­های فوق نمی­‌شوند و ویژگی­‌های آن‌­ها وابسته به هدفی است که برای آن طراحی شده­‌اند.

برای مثال، فولاد 1.2080 یا SPK یا D3 به دلیل درصد بسیار بالای کربن و 11 تا 12 درصد کروم، سختی و سختی­‌پذیری فوق العاده‌­ای دارد اما به دلیل عدم وجود عناصر بهساز ریزساختار، کاربرد آن در مواردی که به چقرمگی بالا نیاز باشد امکان‌­پذیر نیست. در این موارد، سایر گریدهای این خانواده (به ویژه فولاد 1.2379 یا SPKNL یا D2) به کار گرفته می‌­شوند.