شهریور ۱۶, ۱۳۹۶ 0 نظرات در فولاد, کاربرد آلومینیوم, مطالب آموزشی و اخبار
فولاد گرمکار

فولادهای ابزار گرمکار برای کاربردهایی که دمای آنها بالاتر از ۳۱۶ درجه سانتیگراد است طراحی شده اند. فولادهای ابزار سردکار (مثل IASC2363 ، IASC2379 ) معمولاً وقتی در محدوده دمایی فوق قرار میگیرند، نرم شده و استحکام آنها کاهش می یابد. فولادهای تندبر که به عنوان ابزار برش استفاده میشوند (مثلIASC3343  ، IASC3202 ) در چنین دمایی نرم نمیشوند ولی معمولاً چقرمگی ومقاومت به شوک حرارتی آنها جهت استفاده در کاربردهای دمای بالا مناسب نیست. فولادهای گرمکار دارای کربن نسبتاً کم حجم حصول حداکثر چقرمگی ودارای عناصری مثل Mo ، W ، Co جهت مقاومت به نرم شدن در دمای بالا می باشند. افزودن وانادیم مقاومت حرارتی فولاد را افزایش میدهد ولی اساساً وانادیم جهت افزایش مقاومت به سایش به این فولادها اضافه میشود. فولادهای گرمکار به دوگروه عمده تقسیم می شوند. عنصر اصلی گروه اول مولیبدن و گروه دوم تنگستن است. فولادهای مولیبدن دار معمولاً چقرمگی ومقاومت به شوک حرارتی بهتری نسبت به گروه تنگستن دار از خود نشان میدهند. به همین دلیل میتوانید باآب سردشوند(این عمل باعث ایجاد شوک حرارتی میشود) از این دسته بیشتر برای فولادهای ابزارگرمکار استفاده میشود. فولادهای تنگستن دار مقاومت به نرم شدن وخستگی حرارتی بهتری از خود نشان میدهند اما به خاطر چقرمگی پایین، کاربردهای آنها خاص ومحدود میباشد. ابزار ساخته شده از فولاد گرمکار عموماً بایستی درمدتی طولانی، تنش های مکانیکی شدید همراه باتغییرات تنش های حرارتی را تحمل نماید.

فولادهای ابزار گرمکاربرای ساخت ابزار شکل دهی گرم آلیاژهای آهنی وغیرآهنی (ازنوع Non-cutting  )در دماهای بیش از ۲۰۰ درجه سانتی گزاد استفاده میگردد. ابزار ساخته شده عموماً بایستی در مدتی طولانی،تنش های مکانیکی شدید همراه باتغییرات تنش های حرارتی را تحمل نمایند. خواص کلی والزامی برای یک فولاد ابزار گرمکار عبارتنداز:

  •  مقاومت به بازگشت بسیار زیاد
  •  استحکام کششی گرم بسیار زیاد
  •  مقاومت به ضربه گرم بسیار زیاد
  •  مقاومت به سایش بسیار زیاد
  •  مقاومت به شوکهای حرارتی بسیار زیاد

فولادهای ابزار گرمکار تولید شده توسط IAS


 

ترکیب شیمیائی ( درصد )

 

 


نام فولاد

 

Co

 

V

 

Ni

 

Mo

 

Cr

 

Mn

 

Si

 

C

 

 

 

 

 

 

۰٫۱۵-۰٫۲۵

 

۱٫۸-۲٫۱

 

۱٫۳-۱٫۶

 

۰٫۲۰-۰٫۴۰

 

۰٫۳۵-۰٫۴۵

 

IASC2311

 

 

 

 

۰٫۱۵-۰٫۲۵

 

۱٫۸-۲

 

۱٫۴-۱٫۶

 

۰٫۳۵-۰٫۵۰

 

۰٫۳۵-۰٫۴۵

 

IASC2312

 

 

 

 

۰٫۳-۰٫۴

 

۲٫۳-۲٫۶

 

۰٫۲-۰٫۴

 

۰٫۲۰-۰٫۴۰

 

۰٫۱۶-۰٫۲۳

 

IASC2313

 

 

۰٫۲۵-۰٫۵۰

 

 

۱٫۱۰-۱٫۴۰

 

۴٫۸-۵٫۵

 

۰٫۳-۰٫۵

 

۰٫۹۰-۱٫۲۰

 

۰٫۳۶-۰٫۴۲

 

IASC2343

 

 

۰٫۹۰-۱٫۱۰

 

 

۱٫۲۰-۱٫۵۰

 

۴٫۸-۵٫۵

 

۰٫۳-۰٫۵

 

۰٫۹۰-۱٫۲۰

 

۰٫۳۷-۰٫۴۳

 

IASC2344

 

 

۱٫۳۰-۱٫۵۰

 

 

۱٫۳۰-۱٫۵۰

 

۷٫۳-۷٫۸

 

۰٫۳۵-۰٫۴۵

 

۰٫۷۰-۰٫۹۰

 

۰٫۴۵-۰٫۵۰

 

IASC2360

 

 

۰٫۴۰-۰٫۷۰

 

 

۲٫۶-۳

 

۲٫۷-۳٫۲

 

۰٫۱۵-۰٫۴۵

 

۰٫۱۰-۰٫۴۰

 

۰٫۲۸-۰٫۳۵

 

IASC2365

 

 

۰٫۴۰-۰٫۷۰

 

 

۲٫۷-۳٫۳

 

۴٫۷-۵٫۲

 

۰٫۳-۰٫۶

 

۰٫۳۰-۰٫۵۰

 

۰٫۳۵-۰٫۴۰

 

IASC2367

 

۸٫۵-۱۰

 

 

۱۷-۱۹

 

۴٫۵-۵٫۲

 

<  ۰٫۲۵

 

< 0.15

 

< 0.10

 

< 0.003

 

IASC2709

 

 

۰٫۰۷-۰٫۱۲

 

۱٫۵-۱٫۸

 

۰٫۲۵-۰٫۳۵

 

۰٫۶-۰٫۸

 

۰٫۶۵-۰٫۹۵

 

۰٫۱۰-۰٫۴۰

 

۰٫۵۰-۰٫۶۰

 

IASC2713

 

 

۰٫۰۷-۰٫۱۲

 

۱٫۵-۱٫۸

 

۰٫۴۵-۰٫۵۵

 

۱-۱٫۲

 

۰٫۶۵-۰٫۹۵

 

۰٫۱۰-۰٫۴۰

 

۰٫۵۰-۰٫۶۰

 

IASC2714

 

 

۰٫۲۵-۰٫۳۲

 

۲٫۳-۲٫۶

 

۰٫۵۰-۰٫۷۰

 

۰٫۶-۰٫۹

 

۰٫۲-۰٫۴

 

۰٫۳۰-۰٫۵۰

 

۰٫۲۴-۰٫۳۲

 

IASC2740

 

 

۰٫۱۵-۰٫۲۰

 

۴٫۲-۴٫۷

 

۱٫۱۵-۱٫۲۵

 

۰٫۳-۰٫۵

 

۰٫۲-۰٫۴

 

۰٫۱۵-۰٫۳۵

 

۰٫۲۴-۰٫۳۱

 

IASC2747

 

 

 

۳٫۸-۴٫۳

 

۰٫۱۵-۰٫۳۵

 

۱٫۲-۱٫۵

 

۰٫۱۵-۰٫۴۵

 

۰٫۱۰-۰٫۴۰

 

۰٫۴۰-۰٫۵۰

 

IASC2767

 

۸

 

 

۱۲

 

۸

 

 

 

 

۰٫۰۲

 

IASC2799

 

 

 

۰٫۶-۰٫۸

 

۰٫۱۵-۰٫۲۵

 

۱٫۷-۱٫۸

 

۱٫۲-۱٫۴

 

۰٫۲۸-۰٫۴۰

 

۰٫۳۰-۰٫۳۵

 

IASC718A


بهره مندی کافی و رضایت بخش از ابزار،بستگی به کیفیت فولاد اولیه،روش ساخت،عملیات سختکاری،انتخاب صحیح و متناسب فولاد،طراحی هندسی مناسب،انتخاب سختی مناسب باشرایط سرویس دهی وبالاخره  استفاده ونگهداری اصولی ابزار دارد.به دلیل تنوع عناصر شیمیائی درفولادهای گرمکار   IASC ،باانتخاب صحیح،میتوان تمام خواص اساسی ومهم را به طور همزمان از ابزار ساخته شده انتظار داشت. فولادهای  ابزار گرمکار IASC  برای ساخت ابزار واجزاء مختلف مصرفی در فرآیندهای ذیل قابل استفاده اند:

  • ریخته گری تحت فشار
  • اکستروژن فلزات
  • انواع روش های فورج گرم
  • ساخت شیشه ولوازم شیشه ای
  • تولید لوله ها

انتخاب صحیح فولاد وسختی متناسب باشرایط سرویس

سختی توصیه شده برای اجزای ماشین های ریخته گری تحت فشار مس و آلیاژهای آن    HB400-350 است اما برای ریخته گری تحت فشار آلومینیوم و آلیاژهای آن، روی/ قلع وآلیاژهای سرب سختی های بالاتری توصیه می شود که به عنوان مثال در ذیل آورده شده است:

Inserts                         ۳۷۵-۴۳۰ HB

CORES                         ۳۷۵-۴۲۵ HB
Nozzle , spreader  and  ejectors                          ۴۱۰-۴۵۵HB

اجزاء ماشینهای اکستروژن فلزات تقریباً درچهار دسته تفکیک میشوند که سختی اجزاء هردسته، بستگی به شرایط کاری آن و فولاد انتخابی دارد. صرف نظر از نوع فولاد انتخابی ( درگروه فولادهای ابزار گرمکار ) سختی توصیه شده برای هردسته از اجزای ماشین اکستروژن در ذیل به صورت اشاره ای آورده شده است:

  1. اجزائی از ماشین اکستروژن که تحت سایش هم هستند مثل smoothing discs  ، pressure discs  و extrusion dies   صرف نظر از اینکه برای اکستروژن فولاد یا فلزات سبک یا سرب و روی بکار روند بایستی دارای سختی ۴۲-۴۹ RC  باشند.
  2. برای rams و ram noses   سختی ۴۶-۵۲ RC   پیشنهاد میشود.
  3. برای اجزاء محفظه اکستروژن ( برای مثال در یک محفظه سه لایه ای ) سختی intermediate liner   و inner liners  چنانچه برای اکستروژن آلیاژهای سرب و روی بکار میرود ۳۵۵-۴۱۰ HB و چنانچه برای اکستروژن سایر فلزات و از جمله فولاد استفاده میشود ۳۸۵-۴۴۰ HB   پیشنهاد میشود. برای sleeve  چنین محفظه ای سختی ۳۰۰-۳۵۰ HB   کفایت میکند.
  4. برای اکثر اجزاء کمکی و فرعی ماشین های اکستروژن میتوان از IASC2714   باسختی ۳۶۰-۴۲۰ HB استفاده نمود.
  • تعیین دامنه سختی مناسب برای ابزار مصرفی در ماشین های فورج به دلیل تنوع شدید روشهای فورج در این جا امکان پذیر نیست. لیکن انتخاب نهائی فولاد وتعیین سختی ابزار مستلزم دانش و تجربه کافی و شناخت فرآیند فورج میباشد.

ویژگی ها

فولاد IASC2344   دارای خواص کششی گرم عالی است، مقاومت به سایش گرم بالایی دارد تافنس کافی ومقاومت به ترکهای گرم دارد. در حین کار میتوان با آب ملایم ابزار را سرد کرد. مناسب برای نیتراسیون سطحی است ( چسبندگی مواد مورد عملیات به ابزار نیتریده شده خیلی کم است )

کاربردها

قالبها وابزار گرمکار با وظیفه سنگین ، مندرل ها، قالب ها ومحفظه های اکستروژن لوله ها و میله های آلیاژهای فلزات سبک، اکستروژن گرم، ابزار و قالب تولید احجام فلزی ، پیچ ها ، پرچ ها و مهره ها ، تجهیزات ریخته گری تحت فشار ، قالب های فورمینگ ، تیغه های برش گرم ، قالب های پلاستیک، غلتک های شیارکوبی ، ابزار برای hot stamping  ، punching ، shearing  trimming و beanding

کارگرم(فورجینگ):  ۱۱۰۰-۹۰۰ درجه سانتیگراد / سردشدن آهسته در کوره یا مواد عایق حرارت

فرآیندهای عملیات حرارتی

آنیل:   ۷۵۰-۸۰۰ درجه سانتیگراد / سردشدن کنترل شده در کوره با سرعت ۱۵  درجه سانتی گراد برساعت معادل است با حدود ۶۰۰ درجه سانتی گراد و از آن پس در هوا سرد شود. سختی حاصله حداکثر ۲۳۰ HB است.

تنش زدائی:  ۶۰۰-۶۵۰ /۲hr  درجه سانتی گراد  نگهداری / سردشدن آهسته تا ۵۵۰ درجه سانتیگراد سپس در هوای آزاد / پس از ماشینکاری سنگین و یا در مورد ماشینکاری اشکال پیچیده تنش زدائی توصیه میشود.

سختکاری: ۱۰۸۰-۱۰۰۰ درجه سانتیگراد / پس از همرنگی ۱۵-۳۰ min  نگهداری / کوئنچ در اتمسفر یا هوای در چرخش، دمش هوا یا خلاء ، مارتمپرینگ در حوضچه ۵۵۰-۲۰۰ درجه سانتیگراد به مدت یک تا ۱۰۰ دقیقه سپس سرد شدن در هوا، روغن / دمای پایان کوئنچ در همه محیطها ۱۰۰-۵۰ درجه سانتیگراد / شارژ کوره ۱۵۰-۱۰۰ درجه سانتیگراد و نگهداری کافی برای انجام استحاله در مغز ( بویژه قطعات ضخیم)

بازگشت: بلافاصله پس از سختکاری بازگشت داده شود / زمان بازگشت یک ساعت برای هر ۲۰mm  ضخامت قطعه اما حداقل ۲ ساعت / سردکردن در هوا. دوبار بازگشت پیشنهاد میشود. بازگشت سوم برای تنش زدائی پیشنهاد میشود / بازگشت اول با هدف سختی ثانویه و بازگشت دوم با هدف سختی کاربردی انجام میشود و بازگشت سوم ۵۰-۳۰ درجه سانتیگراد کمتر از بیشترین دمای تمپرهای قبلی.

نیتریده کردن: ابزارها وقالبهای که از این فولاد ساخته میشوند را میتوان با حمام نمک یاگاز، نیتریده کرد.

شرایط کاربرد: توصیه میشود ابزارهای گرمکار قبل از استفاده در دمای ۳۰۰-۲۵۰ درجه سانتیگراد پیش گرم گردد.

جوشکاری تعمیری: در این فولاد نیز مانند سایر فولادهای ابزار ایجاد ترک درهنگام جوشکاری وجود دارد، اگر عملیات جوشکاری مورد نیاز باشد باید دستورات زیر حتماً رعایت شود.

۱٫ پیش گرم کردن ابزار در دمای ۴۰۰-۲۰۰ درجه سانتیگراد

۲٫ بازگشت دادن مجدد ابزار پس از جوشکاری برای حصول سختی موردنظر

الکترود FoxWKZ50 یا FoxWA20 و BOHLER FoxWA12 به عنوان قلم جوش برای جوشکاری قوس الکتریک وبرای جوشکاری گازی، سیم بدون روکش BOHLER WA12-1G توصیه میشود.

قابلیت براده برداری: ماشینکاری باید در حالت آنیل نرم انجام شود. فلز سخت BOHLERIT برای برش توصیه میشود (به توصیه های ماشینکاری توجه شود) براده برداری این فولاد به وسیله فولادهای تندبر نیز میسر است.

توصیه های ماشینکاری

تراش: تیغه های نوک کاربیدی قابل تعویض، زاویه براده برداری مثبت(عمر ابزار حدود ۱۵ دقیقه).


 

سرعت برشV))


m/min))

 

نوع


BOHLERIT

 

نرخ باربرداری(s)


(mm/rev)

 

عمق برش( (a


(mm)

 

۲۷۰-۱۸۰

 

SB10,SB05

 

۰٫۱-۰٫۳

 

۱-۴

 

۱۸۰-۱۱۵

 

SB10,SB20

 

۰٫۳-۰٫۶

 

۴-۸

 

۱۱۵-۶۵

 

SB20,SB30,EB20

 

۰٫۶-۱٫۲

 

۸<


فرزکاری: تیغه فرز پیشانی تراش(با تیغه قابل تعویض )

 


 

سرعت برشV))


m/min))

 

نوع


BOHLERIT

 

نرخ باربرداری(s)


(mm/rev)

 

عمق برش( (a


(mm)

 

۱۲۰-۷۵

 

SBF

 

To 0.2

 

۱-۲

 

۷۵-۴۵

 

SBF

 

۰٫۲-۰٫۴

 

۲-۶


سوراخکاری: زاویه نوک ، زاویه آزاد ، سردکاری با امولسیون

 

 

سرعت برشV))


m/min))

 

نوع


BOHLERIT

 

نرخ باربرداری(s)


(mm/rev)

 

عمق برش( (a


(mm)

 

۵۰-۳۵

 

HB10

 

۰٫۰۲-۰٫۰۵

 

۳-۸

 

 

 

 

 

۰٫۰۵-۰٫۱۲

 

۸-۲۰

 

 

 

 

 

۰٫۱۲-۰٫۱۸

 

۲۰-۶۰



خواص فیزیکی



 

خاصیت (واحد)

 

مقدار دردمای محیط

 

چگالی  (۳g/cm)

 

۷٫۸

 

مدول الاستیسیته (۱۰۳N/mm2)

 

۲۱۳

 

مقاومت ویژه الکتریکی(Cm.10-4.Ω)

 

۰٫۳۰



 



 

 

دما ()

 

۲۰

 

۳۵۰

 

۷۰۰

 

هدایت حرارت(W/m.k)

 

۳۶

 

۳۸

 

۳۵۰



 

محدوده دما()

 

۲۰-۱۰۰

 

۲۰-۲۰۰

 

۲۰-۳۰۰

 

۲۰-۴۰۰

 

۲۰-۵۰۰

 

۲۰-۶۰۰

 

انبساط حرارتی۱۰m/m)

 

۱۱٫۰

 

۱۲٫۵

 

۱۲٫۷

 

۱۳٫۳

 

۱۴٫۰۰

 

۱۴٫۱

تذکر۱ : انتخاب دمای آستینه در دامنه ۱۰۳۰-۱۰۸۰ بستگی به شرایط کاربرد محصول دارد.

انتخاب دماهای بالا در این دامنه ، باعث دستیابی به سختی و استحکام گرم بیشتر در محصول اما چقرمگی کمتر خواهد شد که چنین محصولی برای کاربری های تحت سایش مناسبتر است. ( مثالی از این کاربرد غلتک های پایانی نورد فلزات غیرآهنی است که دمای فلز در حال نورد کم شده و استحکام زیاد و مقاومت به سایش زیاد و مقاومت به سایش زیاد را بطور همزمان در غلتک طلب میکند.)

برعکس انتخاب دماهای پایین در دامنه مذکور باعث ایجاد چقرمگی زیاد همراه با استحکام و مقاومت به سایش گرم کمتر از حالت قبلی در محصول میشود. چنین محصولی برای کاربری های تحت ضربه مثل روش فورج چکشی مناسبتر است.

تذکر۲ : به منظور کاهش ریسک عملیات (بروز ترک خوردگی و سایر عیوب) و افزایش ضریب موفقیت لازم است سختکاری این فولاد به کارگاههایی سپرده شود که دارای :

دانش فنی لازم

تجربه کافی

تجهیزات قابل کنترل باشند.

تذکر۳ : جزییات سیکل سختکاری و تمپر به شرایط کارگاهی و تجهیزات و بویژه کاربرد نیز بستگی دارد.

Tags: