معرفی فولادهای سردکار و مقایسه آن ها با فولادهای گرمکار
فولاد سردکار جز فولادهای پر آلیاژ هستند و در گروه های زیر طبقه بندی می شوند:
سردکار سخت شده در آب: این فولادها چون پر کربن هستند طی فرآیند سخت سازی، فولاد را در آب کوئینچ می کنند. سختی این فولاد بسیار بالاست و شکننده است. بنابراین با عملیات حرارتی تردی را کنترل می کنند.
سردکار سخت شده در هوا: این گروه بسیار متنوع اند. چون مقدار کرومشان بالاست قابلیت ماشین کاری، مقاومت سایشی و سختی خوبی دارند.
سردکارهای پر کربن و پر کروم: مقدار کروم این آلیاژ حدودا 12% و مقدار کربنشان بین 1.5 تا 2.25% می باشد. عناصر آلیاژی دیگری مانند مولیبدن، تنگستن، کبالت و وانادیوم هم به برخی گریدهای این دسته اضافه می شوند. چون مقدار کربن و عناصر آلیاژی بالاست، عمق سخت شده قطعات ساخته شده با این آلیاژ بالاست و کاربیدهای آلیاژی مقاومت به سایش ایجاد می کنند. قابلیت ماشین کاری این گروه ضعیف است. امکان دارد قطعه حین عملیات حرارتی و کار دکربوره شود. چون فولاد در دمای بالا تمایل به اکسید شدن دارد با افزایش مقدار قابل توجهی کروم مقاومت در برابر زنگ زدن این گروه بالا می رود.
سردکار سخت شده در روغن: چون در روغن به آرامی کوئینچ می شوند مقاومت سایشی و سختی خوبی داشته و در عین حال خیلی ترد و شکننده هم نیستند.
سردکار گروه S: این فولادهای ابزار سردکار مقاومت به ضربه خوبی دارند. مقدار کربن این گروه پایین است بنابراین هنگام کوئینچ کاربید ها در مرزدانه تجمع نکرده و بنابراین چقرمگی شان بالاست. مقاومت سایشی این گروه پایین است.
معروف ترین فولادهای سردکار، گروه SPK و فولاد آموتیت هستند. با ایجاد تفاوتی جزئی در عناصر پایه فولاد SPK و افزودن عناصری مانند وانادیوم و تنگستن فولادهای SPK R و SPK NL تولید می شوند. که این آلیاژها علاوه بر سختی بالا و مقاومت سایشی ویژگی های خاص خودشان را دارند. آلیاژ آموتیت نیز جز فولادهای سردکار است که به عنوان فولادی برنده و مقاوم در برابر سایش نیز شناخته می شود. که در ذیل خلاصه ای از هر کدام بیان شده است:
فولاد SPK
این فولاد با متریال نامبر 1.2080 و استاندارد X2 10Cr12 شناخته می شود. میلگرد SPK که در هوا یا روغن کوئینچ می شود، سختی زیادی داشته و ثبات خوبی حین عملیات حرارتی دارد. SPK به گرمایش سریع و نامنظم حساس است. این فولاد به عنوان فولادی با مقاومت بالا شناخته می شود و چون مقدار کروم بالایی دارد مقاومت سایشی آن خوب است. تمپر فولاد SPK به منظور افزایش سختی در دمای 930℃ انجام می شود.
از SPK در تیغه های برش، ابزارهای خانگی، پین ها و ابزارهایی که در دمای پایین کار می کنند، ساخت پروفیل، قالب های کشش، قالب های ساخت سرامیک و دستگاه نورد سرد استفاده می شود.
قطعات بلندی که در ساخت ماشین آلات و وسایل نقلیه به کار می روند و نیاز به مقاومت، انعطاف پذیری و قدرت شکست بالایی دارند از این فولاد ساخته می شوند مانند: میل لنگ، محورها، چرخدنده، شافت، شاسی ماشین و صفحه دیسک.
ترکیب شیمیایی این آلیاژ در جدول زیر بیان شده است:
W
Si
Mn
Cr
C
0.6-0.8%
0.1-0.4%
0.15-0.45%
11-13%
1.9-2.2%
عملیات حرارتی فولاد SPK
آنیل: تا دمای 800 تا 840℃ گرم می شود سپس به آرامی خنک شده و سختی معادل 250 برینل بدست میاید.
تنش زدایی: با گرم کردن تا دمای 650℃ و نگه داشتن به مدت یک ساعت در آن دما و در نهایت خنک کردن قطعه در هوا انجام می شود.
سخت کردن: از دمای 940 تا 980℃ در روغن یا حمام داغ کوئینچ می کنیم و سختی به 64 تا 66 راکول C می رسد.
فولاد SPK R
متریال نامبر این فولاد 1.2436 است و ترکیب شیمیایی آلیاژ در جدول زیر بیان شده است:
S MAX
P MAX
Si
Mn
W
Cr
C
0.03%
0.03%
0.1-0.4%
0.15-0.45%
0.6-0.8%
11-13%
2-2.25%
از SPK R در ساخت قالب برش، ابزار کشش عمیق، قالب های کشش و ماندرل، تیغه برش، مهر زنی، ابزار منبت کاری و تراش و نجاری، قالب نورد استفاده می شود.
عملیات حرارتی فولاد SPK R
آنیل: تا دمای 800 تا 840℃ گرم کرده و سپس در کوره خنک شده و سختی معادل 255 برینل حاصل می شود.
تنش زدایی: برای این کار قطعه را تا دمای 650 تا 700℃ گرم می شود.
سخت کردن: تا دمای 950 تا 980℃ قطعه را گرم کرده سپس در روغن یا حمام داغی با دمای 500 تا 550℃ کوئینچ شده و سختی معادل 46 تا 66 راکول C بدست میاید.
فولاد SPK NL
متریال نامبر این آلیاژ 1.2379 است. مقاومت سایشی آن عالی و استحکام آن در دمای کاری اش بالاست. ترکیب شیمیایی این آلیاژ در جدول زیر بیان شده است:
Si
Mn
V
Mo
Cr
C
0.1-0.4%
0.15-0.45%
0.9-1.1%
0.6-0.8%
11-13%
1.5-1.6%
از SPK NL در ساخت ابزار اکستروژن سرد، برش و مهر زنی، تیغه های برش چرخشی، ابزار کشش عمیق و قالب های پلاستیک با مقاومت سایشی بالا استفاده می شود.
عملیات حرارتی فولاد SPK NL
آنیل: گرم کردن تا دمای 830 تا 860℃ و سپس خنک کردن در کوره که سختی معادل 255 برینل حاصل می شود.
تنش زدایی: قطعه را تا دمای 650 تا 700℃ گرم می کنیم سپس در کوره خنک می شود.
سخت کردن: گرم کردن تا دمای 1000 تا 1050℃ و سپس در حمام داغ یا روغنی با دمای 500 تا 550℃ کوئینچ می شود و سختی معادل 61 راکول C بدست میاید.
فولاد آموتیت
متریال نامبر این فواد 1.2510 می باشد. ترکیب شیمیایی این آلیاژ در جدول زیر بیان شده است:
Si
V
W
Cr
Mn
C
0.15-0.35%
0.05-0.15%
0.5-0.7%
