مقدمه ای بر فولاد قالبی سرد کار

فولاد قالب سرد کار عمدتاً برای مهر زنی، پر کردن، شکل دهی، خمش، اکستروژن سرد، کشش سرد، قالب های متالورژی پودر و غیره استفاده می شود. به سختی بالا، مقاومت در برابر سایش بالا و چقرمگی کافی نیاز دارد. به طور کلی به دو دسته تقسیم می شود: نوع عام و نوع خاص. به عنوان مثال، فولاد قالب سرد همه منظوره در ایالات متحده معمولاً شامل چهار گرید فولادی است: 01، A2، D2 و D3. مقایسه گریدهای فولادی فولادهای قالب آلیاژی کار سرد همه منظوره در کشورهای مختلف در جدول 4 نشان داده شده است. طبق استاندارد JIS ژاپن، انواع اصلی فولاد قالب سرد کار قابل استفاده عبارتند از سری SK، از جمله فولاد ابزار کربنی سری SK، فولادهای ابزار آلیاژی سری 8 SKD و فولادهای پرسرعت 9 سری SKHMO برای کل فولادهای با عیار 24. استاندارد فولاد ابزار آلیاژی GB/T1299-2000 چین شامل 11 نوع فولاد است که یک سری نسبتا کامل را تشکیل می دهد. با تغییر در تکنولوژی پردازش، مواد فرآوری شده و تقاضا برای قالب، سری اولیه اصلی نمی تواند نیازها را برآورده کند. کارخانه‌های فولاد ژاپنی و سازندگان عمده اروپایی ابزار و قالب‌های فولادی، فولاد قالبی سرد کار ویژه‌ای را توسعه داده‌اند و به تدریج سری‌های فولادی قالب سرد کار مربوطه را تشکیل دادند، توسعه این فولادهای قالبی سرد کار نیز جهت توسعه فولاد قالب‌گیری سرد کار است.

فولاد قالبی سرد کار خنک کننده هوای کم آلیاژ

با توسعه فن آوری عملیات حرارتی، به ویژه کاربرد گسترده فناوری کوئنچ خلاء در صنعت قالب، به منظور کاهش تغییر شکل کوئنچینگ، برخی از فولادهای ریز تغییر شکل کوئنچ شده با هوا کم آلیاژ در داخل و خارج از کشور توسعه یافته اند. این نوع فولاد به سختی پذیری و عملیات حرارتی خوبی نیاز دارد و دارای تغییر شکل کوچک، استحکام و چقرمگی خوب و مقاومت در برابر سایش خاصی است. اگرچه فولاد قالب سرد با آلیاژ بالا (مانند D2، A2) سختی خوبی دارد، محتوای آلیاژ بالایی دارد و گران است. بنابراین، برخی از فولادهای ریز تغییر شکل کم آلیاژ در داخل و خارج از کشور توسعه یافته اند. این نوع فولاد به طور کلی حاوی عناصر آلیاژی کروم و عناصر آلیاژی منگنز برای بهبود سختی پذیری است. محتوای کل عناصر آلیاژی به طور کلی کمتر از 5٪ است. برای ساخت قطعات دقیق با دسته های تولیدی کوچک مناسب است. قالب های پیچیده گریدهای فولادی نماینده عبارتند از A6 از ایالات متحده، ACD37 از Hitachi Metals، G04 از Daido Special Steel، AKS3 از Aichi Steel و غیره. فولاد چینی GD، پس از کوئنچ در دمای 900 درجه سانتی گراد و تمپر در دمای 200 درجه سانتی گراد، می تواند مقدار مشخصی آستنیت حفظ شده را حفظ کند و استحکام و استحکام خوبی دارد. می توان از آن برای ساخت قالب های سرد کوب که مستعد بریدگی و شکستگی هستند استفاده کرد. عمر سرویس بالا.

فولاد قالب خاموش شعله

به منظور کوتاه کردن چرخه تولید قالب، ساده کردن فرآیند عملیات حرارتی، صرفه جویی در مصرف انرژی و کاهش هزینه ساخت قالب. ژاپن برخی از فولادهای قالب مخصوص کار سرد را برای نیازهای خاموش کردن شعله ایجاد کرده است. نمونه‌های معمولی شامل SX105V (7CrSiMnMoV)، SX4 (Cr8)، هیتاچی متال، HMD5، HMD1، فولاد G05 شرکت فولاد ویژه Datong و غیره است. چین 7Cr7SiMnMoV را توسعه داده است. از این نوع فولاد می توان برای گرم کردن تیغه یا سایر قسمت های قالب با استفاده از تفنگ اسپری اکسی استیلن یا بخاری های دیگر پس از پردازش قالب و سپس خنک شدن و خاموش شدن با هوا استفاده کرد. به طور کلی، می توان آن را مستقیما پس از خاموش کردن استفاده کرد. به دلیل فرآیند ساده آن، در ژاپن بسیار مورد استفاده قرار می گیرد. نوع فولادی معرف این نوع فولاد 7CrSiMnMoV است که سختی پذیری خوبی دارد. هنگامی که فولاد φ80 میلی متر روغن خاموش می شود، سختی در فاصله 30 میلی متری از سطح می تواند به 60HRC برسد. تفاوت سختی بین هسته و سطح 3HRC است. هنگام خاموش کردن شعله، پس از پیش گرم کردن در دمای 180 تا 200 درجه سانتیگراد و حرارت دادن به 900-1000 درجه سانتیگراد برای خاموش کردن با تفنگ اسپری، سختی می تواند به بیش از 60HRC برسد و یک لایه سخت شده بیش از 1.5 میلی متر به دست آید.

چقرمگی بالا، مقاومت در برابر سایش بالا فولاد قالب کار سرد

به منظور بهبود چقرمگی فولاد قالب سردکار و کاهش مقاومت به سایش فولاد، برخی از شرکت‌های بزرگ تولید فولاد قالب خارجی به طور متوالی مجموعه‌ای از فولادهای قالب سردکار را با چقرمگی بالا و مقاومت به سایش بالا توسعه داده‌اند. این نوع فولاد عموماً حاوی حدود ۱٪ کربن و ۸٪ کروم است. با افزودن Mo، V، Si و سایر عناصر آلیاژی، کاربیدهای آن ریز و به طور یکنواخت توزیع شده‌اند و چقرمگی آن بسیار بالاتر از فولاد نوع Cr12 است، در حالی که مقاومت به سایش آن مشابه است. سختی، استحکام خمشی، استحکام خستگی و چقرمگی شکست آنها بالا است و پایداری ضد تمپر آنها نیز بالاتر از فولاد قالب نوع Crl2 است. آنها برای پانچ‌های پرسرعت و پانچ‌های چند ایستگاهی مناسب هستند. انواع فولاد نمونه این نوع فولاد، DC53 ژاپن با محتوای V کم و CRU-WEAR با محتوای V بالا هستند. DC53 در دمای ۱۰۲۰-۱۰۴۰ درجه سانتیگراد کوئنچ می‌شود و سختی آن پس از خنک شدن در هوا می‌تواند به ۶۲-۶۳HRC برسد. می‌توان آن را در دمای پایین (180 ~ 200℃) و دمای بالا (500 ~ 550℃) بازپخت کرد، چقرمگی آن می‌تواند 1 برابر بیشتر از D2 باشد و عملکرد خستگی آن 20٪ بیشتر از D2 است. پس از آهنگری و نورد CRU-WEAR، در دمای 850-870℃ آنیل و آستنیته می‌شود. کمتر از 30℃ در ساعت، تا 650℃ خنک شده و آزاد می‌شود، سختی می‌تواند به 225-255HB برسد، دمای کوئنچ را می‌توان در محدوده 1020 ~ 1120℃ انتخاب کرد، سختی می‌تواند به 63HRC برسد، با توجه به شرایط استفاده در دمای 480 ~ 570℃ بازپخت می‌شود، با اثر سخت شدن ثانویه واضح، مقاومت در برابر سایش و چقرمگی بهتر از D2 است.

فولاد پایه (فولاد پرسرعت)

فولاد پرسرعت به دلیل مقاومت در برابر سایش عالی و سختی قرمز، به طور گسترده در خارج از کشور برای تولید قالب‌های کار سرد با کارایی بالا و عمر طولانی استفاده می‌شود، مانند فولاد استاندارد عمومی ژاپن با سرعت بالا SKH51 (W6Mo5Cr4V2). به منظور انطباق با الزامات قالب، چقرمگی اغلب با کاهش دمای خاموش کردن، سختی خاموش کردن یا کاهش محتوای کربن در فولاد پرسرعت بهبود می‌یابد. فولاد ماتریسی از فولاد پرسرعت ساخته شده است و ترکیب شیمیایی آن معادل ترکیب ماتریس فولاد پرسرعت پس از کوئنچ است. بنابراین تعداد کاربیدهای باقیمانده پس از کوئنچ کم و به طور یکنواخت توزیع می شود که در مقایسه با فولاد پرسرعت چقرمگی فولاد را بسیار بهبود می بخشد. ایالات متحده و ژاپن فولادهای پایه با گریدهای VascoMA، VascoMatrix1 و MOD2 را در اوایل دهه 1970 مطالعه کردند. اخیراً DRM1، DRM2، DRM3 و ... توسعه یافته اند. به طور کلی برای قالب های سرد که به چقرمگی بالاتر و پایداری بهتر در برابر حرارت نیاز دارند استفاده می شود. چین همچنین برخی از فولادهای پایه مانند 65Nb (65Cr4W3Mo2VNb)، 65W8Cr4VTi، 65Cr5Mo3W2VSiTi و فولادهای دیگر را توسعه داده است. این نوع فولاد دارای استحکام و چقرمگی خوبی است و به طور گسترده در اکستروژن سرد، پانچ سرد صفحه ضخیم، چرخ های نورد رزوه، قالب های قالب گیری، قالب های هدینگ سرد و غیره استفاده می شود و می تواند به عنوان قالب های اکستروژن گرم استفاده شود.

فولاد قالب متالورژی پودر

فولاد قالب سرد پر آلیاژ نوع LEDB تولید شده توسط فرآیندهای معمولی، به ویژه مواد با مقاطع بزرگ، دارای کاربیدهای یوتکتیک درشت و توزیع ناهموار است که به طور جدی چقرمگی، آسیاب پذیری و ایزوتروپی فولاد را کاهش می دهد. در سال‌های اخیر، شرکت‌های بزرگ فولاد ویژه خارجی که فولاد ابزار و قالب تولید می‌کنند، روی توسعه یک سری فولادهای پرسرعت متالورژی پودری و فولاد قالبی پرآلیاژ متمرکز شده‌اند که منجر به توسعه سریع این نوع فولاد شده است. با استفاده از فرآیند متالورژی پودر، پودر فولاد اتمیزه شده به سرعت سرد می شود و کاربیدهای تشکیل شده ریز و یکنواخت هستند که به طور قابل توجهی چقرمگی، آسیاب پذیری و ایزوتروپی مواد قالب را بهبود می بخشد. با توجه به این فرآیند تولید خاص، کاربیدها ریز و یکنواخت هستند و قابلیت ماشینکاری و عملکرد آسیاب بهبود می یابد و اجازه می دهد تا محتوای کربن و وانادیوم بالاتری به فولاد اضافه شود و در نتیجه یک سری از انواع فولاد جدید ایجاد شود. به عنوان مثال، سری DEX ژاپنی Datong (DEX40، DEX60، DEX80، و غیره)، سری HAP هیتاچی متال، سری فکس فوجیکوشی، سری VANADIS UDDEHOLM، سری‌های ASP فرانسه Erasteel، و شرکت آمریکایی CRUCIBLE، ابزارهای فولادسازی پودری و فلزی توسعه‌دهنده فولادی هستند. با تشکیل یک سری فولادهای متالورژی پودری مانند CPMlV، CPM3V، CPMlOV، CPM15V و غیره، مقاومت در برابر سایش و چقرمگی آنها در مقایسه با فولاد ابزار و قالب تولید شده توسط فرآیندهای معمولی بهبود یافته است.