فولاد ابزار چیست؟ [خصوصیات و کاربردهای آن]

امروزه فولادهای ابزار در صنایع مختلف و در زندگی روزمره افراد، نقش اساسی دارند، زیرا فولاد از ویژگی های سختی و مقاومتی مناسبی برخوردار است. لازم به ذکر است که این سختی، وابسته به آلیاژ به کار رفته در فولاد می باشد و می توان با انجام عملیاتی این مقاومت را افزایش داد. در ادامه به انواع فولاد ابزاری و کاربردهای آن ها پرداخته شده است. برای کسب اطلاعات بیشتر ادامه مقاله آهن ملل را مطالعه نمایید.

معرفی فولاد ابزار

فولاد ابزار، نوعی فولاد آلیاژی کربن است که برای ساخت محصولاتی مانند ابزارهای دستی یا قالب های ماشین مناسب است. سختی، مقاومت در برابر سایش و توانایی حفظ شکل در دماهای بالا از ویژگی های کلیدی این ماده است. فولاد ابزاری، معمولا در شرایط با حرارت بالا مورد استفاده قرار می گیرد. این فولادها به دلیل وجود عنصر وانادیوم، مقاومت بیشتری در برابر خوردگی دارند.

خصوصیات فولاد ابزاری

فولاد ابزاری از ویژگی های زیر برخوردار است:

1. دارای سختی نسبتا بالا در برابر تغییر شکل و صاف شدن.
2. دارای چقرمگی بالا.
3. دارای مقاومت بالا در برابر سایش و فرسایش.
4. دارای خواص حرارتی خوب با حفظ شکل حتی در دمای بسیار بالا.

انواع فولادهای ابزار

انواع مختلف فولاد ابزار عبارت است از:

• فولادهای ابزار سرد کار
• فولادهای ابزار گرم کار
• فولادهای ابزار سخت شونده با آب
• فولادهای ابزار مقاوم در برابر ضربه
• فولادهای ابزار تندبر
• فولادهای ابزار کم آلیاژ
• فولادهای ابزار قالب

در ادامه به شرح هر یک از این دسته ها می پردازیم.

فولادهای ابزار سردکاری

فولادهای ابزار سردکاری به سه دسته زیر تقسیم می شوند:

• فولاد ابزار سخت شونده در هوا (A)
• فولاد ابزار سخت شونده در روغن (O)
• فولاد ابزار پرکروم و پرکربن (D)

هر یک از این موارد را به صورت مختصر شرح داده ایم.

فولادهای ابزار سخت شونده در هوا (درجه A)

فولادهای ابزار گروه A، به علت کروم بالایی که دارند، در عملیات حرارتی و ماشین کاری، مقاومت بالاتری از خود نشان می دهند. علاوه بر این، آن ها دوام بالایی در برابر سایش و چقرمگی دارند.

کاربردهای فولاد ابزار سخت شونده در هوا عبارت است از:

• ابزار کله زنی
• دریچه بندی
• قالب های سکه زنی
• قالب های سردکار
• لبه بری سرد، چاقو
• ابزار برشی سرد
• ابزارهای تراشکاری
• ابزار برشی چوب کار
• میله سربی
• دریچه بندی، قالب های سکه زنی
• ابزار برجسته کاری

فولادهای ابزار سخت شونده در روغن (گروه O)

این فولاد از مقاومت خوبی در برابر سایش و چقرمگی برخوردار است و برای ساخت طیف وسیعی از محصولات، مناسب می باشد.

کاربردهای این ابزار سخت شونده در روغن عبارت است:

• ساخت حدیده
• دستگاه های برش زنی
• قالب ریزی سرد
• دریل
• ابزارهای نورلینگ

فولادهای ابزار پرکروم و پرکربن (D)

گروه D، مشابه ویژگی های گروه A است. وجود ۱۲% کروم و (%۲.۲۵ – %۱.۵) کربن، موجب افزایش مقاومت در برابر نیروهای وارد بر آن می شود. این گروه در برابر عملیات ماشینکاری و سخت کاری، تغییراتی از خود نشان نمی دهند. علاوه بر این، مانند دیگر عملیات سختکاری، از دوام خوبی در برابر خوردگی و اکسیداسیون برخوردار است.

کاربردهای گروه D شامل موارد زیر است:

• دستگاه برش زنی کاغذ
•  قالب زنی سرد کاری مثل قالی های سکه زنی
• ابزار برجسته سازی، حدیده کاری سرد
• شکل دهی سرد، لبه بری سرد
• ساخت سیم و مفتول
• کاتر
• ابزار نورلینگ
• ابزار برشی چوب کار

فولادهای ابزار گرم کار، حاوی کروم (H)

گروه H برای قرار گرفتن طولانی مدت در معرض دمای بالا، قدرت و سختی زیادی دارد و ویژگی های خود را هنگام کار در این دما، حفظ می کند. این امر با کربن کم، اما محتوای زیاد سایر عناصر آلیاژی به دست می آید.

از کاربردهای این گروه می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• قالب ریزی داغ
• ابزار برشی داغ
• ابزار ریخته گری
• اکستروژن داغ

فولادهای ابزار سخت شونده در آب (درجه W)

این گروه شامل فولادهای با کربن و سختی بالا است و به علت هزینه پایین، بیشترین استفاده را در بین فولادهای ابزار دارد. با این حال، شکنندگی، از عوارض جانبی درجه W است. همچنین، آن ها برای کار در دمای بالا و فشار زیاد مناسب نیست. اصطلاح سخت شونده در آب، به علت فرآیند سختکاری فولاد در آب نام گذاری شده است. لازم به ذکر است، گروه A ترک خوردگی و پیچ خوردگی بیشتری نسبت به سخت کاری در روغن یا هوا دارد.

کاربردهای فولاد سخت شونده در آب عبارت است از:

• کارد و چنگال
• برش و چاقو
• برجسته کاری
• مته ها
• تیغ ریش تراش
• ابزار تراش

فولادهای ابزار مقاوم در برابر ضربه و شوک (S)

فولاد ضد شوک و ضربه، بر خلاف دیگر گروه های سختکاری، از میزان کربن کم تری برخودار است که موجب مقاومت پایین در برابر سایش می شود. اما به علت چقرمگی زیاد در برابر ضربه، دوام بالایی دارد.

کاربردهای فولاد ابزار گروه S عبارت است از:

• ساخت دستگاه بخار پز
• ابزارهای قلم زنی
• مته خفاری
• قطعات کلاچ
• گریپور گرم و سرد
• قالب ریزی گرم
• لبه بری گرم
• برش زنی سرد و گرم

فولادهای ابزار تندبر (فولاد ابزار خشکه هوایی)

این فولاد دارای عناصر آلیاژی نظیر تنگستن و وانادیوم است. وجود این عناصر باعث افزایش مقاومت در برابر سایش، نسبت به فولاد کربنی می شود. فولاد تندبر در مقایسه با ابزارهای قدیمی، بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرد چرا که فولادهای این گروه، بدون از دست دادن فرم یا سختی، می‌توانند دوام خوبی در دمای بالاتر داشته باشند. ابزار تندبر به علت کروم و کربن بالا شباهت زیادی به فولاد ابزار سردکار گروه D و W دارد. وجود عناصر آلیاژی نظیر مولیبدن، کروم، تنگستن، وانادیوم در فولاد خشکه هوایی باعث شده که به فولادی با کارآیی بالا تبدیل شوند. به همین علت این فولادها قادرند سختی خود را در دمای بیش از ۵۰۰ درجه سانتی‌گراد حفظ کنند.

از کاربردهای آن می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• ساخت ماشین های ریش تراش
• اره برقی
• فرز و مته

فولادهای ابزار کم آلیاژ (کربنی)

وجود عنصر کربن در فولاد ابزار کم آلیاژ، نقش اساسی در ساخت محصولات مورد نیاز دارد. هرچه قدر مقدار کربن بیشتر باشد سختی فولاد نیز افزایش می یابد و هر کدام کاربردهای متفاوتی دارند. لازم به ذکر است این فولاد، تا دمای ۱۰۰۰ درجه سانتی گراد را تحمل می کند.

فولادهای ابزار قالب

ابزارهای قالب به علت پایین بودن میزان کربن موجود در آن، در برابر سایش مقاومت کمی دارند، اما با انجام عملیات حرارتی و اضافه کردن نیکل و کروم، سختی مورد نظر را افزایش می دهند. این ابزارها برای ساخت قالب های فشاری، قالب های تزریقی و غیره مناسب هستند.

فولاد ابزار چگونه ساخته می شود؟

فرآیندهای متفاوتی وجود دارد که می توان از آن ها برای تولید فولادهای ابزار استفاده کرد، اما همه آن ها مشترک هستند. تولید فولاد ابزار باید در محیط هایی با شرایط کنترل شده انجام شود تا از کیفیت آن اطمینان حاصل شود. فولادهای ابزار معمولاً دارای محدوده ۰.۵ تا ۱.۵ درصد کربن هستند. عناصر دیگر، مانند تنگستن، وانادیوم، کروم و مولیبدن، به نسبت های مختلف برای دستیابی به ویژگی های خاص تر اضافه می شوند.

یکی از روش های تولید فولاد ابزار، روش ذوب کوره قوس الکتریکی است. این فرآیند به عنوان ذوب اولیه نیز شناخته می شود. ذوب کوره قوس الکتریکی به دلیل هزینه های پایین تولید، بسیار مورد استفاده قرار می گیرد.

جمع بندی

با مطالعه این مقاله آموختیم که فولاد ابزاری از آلیاژهایی از جمله کربن تشکیل شده است. این فولادها دارای سختی نسبتا بالایی در برابر تغییر شکل، چقرمگی زیاد در برابر ترک خوردگی و مقاومت در برابر سایش هستند. همانطور که در این مطلب گفته شد، فولاد ابزاری انواع مختلفی با کاربردهای متفاوتی دارد که به طور فراوان در زندگی روزمره و صنایع استفاده می شود.

امیدواریم مطالعه این مقاله اطلاعات مفیدی درباره موضوع محتوا به شما ارائه داده باشد. اگر در این زمینه تجربه ارزشمندی دارید، لطفا در پایین این پست با بقیه دوستان به اشتراگ بگذارید. از همراهی شما سپاسگزاریم.

سوالات متداول خصوصیات و کاربردهای فولاد ابزار