أداة الفولاذ

الموسوعة الحرة
الفولاذ
المراحل
البنية الدقيقة
الفصول الدراسية
مواد أخرى تعتمد على الحديد

الفولاذ المستخدم في الأدوات هو أي من أنواع الفولاذ الكربوني والفولاذ السبائكي المختلفة التي تصلح بشكل خاص لصنع الأدوات والتشكيل، بما في ذلك أدوات القطع والقوالب والأدوات اليدوية والسكاكين وغيرها. وتأتي ملاءمتها من صلابتها المميزة ومقاومتها للتآكل والتشوه وقدرتها على الاحتفاظ بحافة القطع في درجات حرارة مرتفعة. ونتيجة لذلك، فإن الفولاذ المستخدم في الأدوات مناسب للاستخدام في تشكيل مواد أخرى، كما هو الحال في القطع أو التصنيع أو الختم أو التشكيل .

تحتوي فولاذ الأدوات على نسبة كربون تتراوح بين 0.5٪ و 1.5 ٪ . يلعب وجود الكربيدات في مصفوفتها دورًا مهيمنًا في صفات فولاذ الأدوات. العناصر الأربعة الرئيسية للسبائك التي تشكل الكربيدات في فولاذ الأدوات هي: التنغستن والكروم والفاناديوم والموليبدينوم . يحدد معدل إذابة الكربيدات المختلفة في الشكل الأوستينيتي للحديد أداء الفولاذ في درجات الحرارة العالية (الأبطأ هو الأفضل، مما يجعله فولاذًا مقاومًا للحرارة). المعالجة الحرارية المناسبة لهذه الفولاذ مهمة للأداء المناسب. [ 1 ] غالبًا ما يتم الاحتفاظ بمحتوى المنجنيز منخفضًا لتقليل احتمالية التشقق أثناء التبريد بالماء .

هناك ست مجموعات من فولاذ الأدوات: الصلب المقاوم للماء، والصلب البارد، والصلب المقاوم للصدمات، والصلب عالي السرعة، والصلب الساخن، والصلب المخصص للأغراض الخاصة. يعتمد اختيار المجموعة على التكلفة ودرجة حرارة العمل وصلابة السطح المطلوبة والقوة ومقاومة الصدمات ومتطلبات الصلابة. [2] كلما كانت حالة الخدمة أكثر شدة (درجة حرارة أعلى، وقابلية للتآكل، وقابلية للتآكل، وتحميل)، زاد محتوى السبائك والكمية الناتجة من الكربيدات المطلوبة لفولاذ الأدوات.

تُستخدم فولاذات الأدوات في القطع والضغط والضغط والتشكيل بالسك للمعادن وغيرها من المواد. ويعد استخدامها في تصنيع الأدوات أمرًا ضروريًا؛ على سبيل المثال، تتطلب قوالب الحقن فولاذات الأدوات لمقاومتها للتآكل - وهو معيار مهم لمتانة القالب الذي يتيح إجراء مئات الآلاف من عمليات التشكيل على مدار عمره الافتراضي.

درجات AISI - SAE لفولاذ الأدوات هي المقياس الأكثر شيوعًا المستخدم لتحديد درجات مختلفة من فولاذ الأدوات. يتم إعطاء السبائك الفردية ضمن الدرجة رقمًا؛ على سبيل المثال: A2، O1، وما إلى ذلك .

مجموعة تقسية الماء

حصل فولاذ الأدوات من الفئة W على اسمه من خاصيته المميزة المتمثلة في ضرورة تبريده بالماء. فولاذ الدرجة W هو في الأساس فولاذ كربوني عادي عالي الكربون . هذه المجموعة من فولاذ الأدوات هي أكثر فولاذ الأدوات استخدامًا نظرًا لتكلفتها المنخفضة مقارنة بالأنواع الأخرى. إنها تعمل بشكل جيد للأجزاء والتطبيقات التي لا تواجه درجات حرارة عالية؛ فوق 150 درجة مئوية (300 درجة فهرنهايت) تبدأ في التليين بدرجة ملحوظة. قابليتها للتصلب منخفضة، لذلك يجب أن تخضع فولاذ الأدوات من الفئة W للتبريد السريع، مما يتطلب استخدام الماء. يمكن أن تصل هذه الفولاذ إلى صلابة عالية (أعلى من 66 درجة روكويل سي ) وهي هشة إلى حد ما مقارنة بفولاذ الأدوات الآخر. لا تزال فولاذ W تُباع، وخاصة للنوابض، ولكنها أقل استخدامًا بكثير مما كانت عليه في القرن التاسع عشر وأوائل القرن العشرين. ويرجع هذا جزئيًا إلى أن فولاذ W ينحني ويتشقق أكثر أثناء التبريد من الفولاذ المبرد بالزيت أو المتصلب بالهواء.

تزداد صلابة فولاذ الأدوات من المجموعة W عن طريق السبائك مع المنجنيز والسيليكون والموليبدينوم. يتم استخدام ما يصل إلى 0.20% من الفاناديوم للاحتفاظ بأحجام الحبوب الدقيقة أثناء المعالجة الحرارية.

التطبيقات النموذجية لتركيبات الكربون المختلفة هي للفولاذ W:

  • 0.60-0.75% كربون: أجزاء الآلات، والأزاميل، ومسامير الضبط؛ وتشمل الخصائص صلابة متوسطة مع صلابة جيدة ومقاومة للصدمات.
  • 0.76-0.90% كربون: قوالب التشكيل والمطارق والمزالج.
  • 0.91-1.10% كربون: تطبيقات الأدوات العامة التي تتطلب توازنًا جيدًا بين مقاومة التآكل والصلابة، مثل المبارد، والمثاقب، والقواطع، وشفرات القص.
  • 1.11–1.30% كربون: الملفات، والمثاقب الصغيرة، وأدوات الخراطة، وشفرات الحلاقة، وغيرها من التطبيقات الخفيفة التي تتطلب مقاومة أكبر للتآكل دون صلابة كبيرة. يصبح الفولاذ الذي يحتوي على حوالي 0.8% كربون بنفس صلابة الفولاذ الذي يحتوي على المزيد من الكربون، ولكن جزيئات كربيد الحديد الحرة في الفولاذ الذي يحتوي على 1% أو 1.25% كربون تجعله يحافظ على الحافة بشكل أفضل. ومع ذلك، فإن الحافة الدقيقة ربما تصدأ بشكل أسرع من تآكلها، إذا تم استخدامها لقطع المواد الحمضية أو المالحة.

مجموعة العمل البارد

تشمل فولاذ الأدوات الباردة سلسلة O (التصلب بالزيت)، وسلسلة A (التصلب بالهواء)، وسلسلة D (الكربون والكروم العالي). تستخدم هذه الفولاذ لقطع أو تشكيل المواد التي تكون في درجات حرارة منخفضة. تمتلك هذه المجموعة قابلية عالية للتصلب ومقاومة للتآكل، ومتوسط ​​الصلابة ومقاومة التليين بالحرارة. تُستخدم في إنتاج الأجزاء الأكبر أو الأجزاء التي تتطلب تشوهًا ضئيلًا أثناء التصلب. يساعد استخدام التبريد بالزيت والتصلب بالهواء على تقليل التشوه، وتجنب الضغوط الأعلى الناجمة عن التبريد السريع بالماء. تُستخدم عناصر سبائك أكثر في هذه الفولاذ، مقارنة بفئة التبريد بالماء. تزيد هذه السبائك من قابلية تصلب الفولاذ، وبالتالي تتطلب عملية تبريد أقل حدة ونتيجة لذلك تكون أقل عرضة للتشقق. تتمتع بصلابة سطحية عالية وغالبًا ما تستخدم لصنع شفرات السكاكين. تكون قابلية التشغيل لدرجات التبريد بالزيت عالية ولكن بالنسبة للأنواع ذات الكربون والكروم العالي تكون منخفضة.

التصلب بالزيت: سلسلة O

تتضمن هذه السلسلة نوعًا من الفولاذ O1 ونوعًا من الفولاذ O2 ونوعًا من الفولاذ O6 ونوعًا من الفولاذ O7. يتم عادةً تقوية جميع أنواع الفولاذ في هذه المجموعة عند درجة حرارة 800 درجة مئوية (1500 درجة فهرنهايت)، ثم تبريدها بالزيت، ثم تلطيفها عند درجة حرارة أقل من 200 درجة مئوية (400 درجة فهرنهايت). [3] [4] [5] [6] [7]

درجة تعبير ملحوظات
O1 0.90% C ، 1.0–1.4% Mn ، 0.50% كروم ، 0.50% واط ، 0.30% سي ، 0.20% فولت فولاذ العمل البارد المستخدم في المقاييس وأدوات القطع وأدوات النجارة والسكاكين. يمكن تقويته إلى 66  Rockwell C (HRC) ، على الرغم من أنه يستخدم عادةً عند 61-63 HRC. الفاناديوم اختياري. يباع أيضًا باسم Arne، [8] SKS3، 1.2510 و100MnCrW4.
الأكسجين 0.90% C ، 1.5–2.0% Mn ، 0.30% كروم ، 0.30% سي ، 0.15% فولت فولاذ يعمل على البارد ويستخدم في صناعة المقاييس وأدوات القطع وأدوات النجارة والسكاكين. ويمكن تقويته إلى 66 HRC، ويستخدم عادة عند 61-63 HRC. ويباع أيضًا بصيغتي 1.2842 و90MnCrV8. [9]
O6 1.45% ج ، 1.0% منغنيز ، 1.0% سي ، 0.3% مو فولاذ جرافيتي يعمل على البارد يتميز بمقاومة ممتازة للتآكل والتآكل الناتج عن الانزلاق بين المعادن. يستخدم عادة في الكامات والبطانات والأكمام والأعمدة ولفائف التشكيل وشفرات القص واللكمات والقوالب والأدلة. [10]

التصلب الهوائي: السلسلة A

كان أول فولاذ للأدوات يتم تقسية الهواء به هو فولاذ موشيت ، والذي كان يُعرف باسم الفولاذ المقسى بالهواء في ذلك الوقت.

تتميز الفولاذ الحديثة المتصلبة بالهواء بتشوهات منخفضة أثناء المعالجة الحرارية بسبب محتواها العالي من الكروم. كما أن قابليتها للتشغيل جيدة ولديها توازن بين مقاومة التآكل والصلابة (أي بين الدرجات D ومقاومة الصدمات). [11]

درجة تعبير ملحوظات
أ2 [12] 1.0% C ، 1.0% Mn ، 5.0% كروم ، 0.3% Ni ، 1.0% Mo ، 0.15–0.50% V فولاذ أدوات عام الاستخدام؛ وهو النوع الأكثر استخدامًا من فولاذ التصليد بالهواء. ويُستخدم عادةً في تقطيع وتشكيل اللكمات، وقوالب التشذيب، وقوالب لف الخيوط، وقوالب القولبة بالحقن. [11]
أ3 [13] 1.25% C، 0.5% Mn، 5.0% الكروم، 0.3% Ni، 0.9–1.4% Mo، 0.8–1.4% V
أ4 [14] 1.0% كربون، 2.0% منغنيز، 1.0% كروم، 0.3% ني، 0.9–1.4% مو
أ6 [15] 0.7% C، 1.8-2.5% منغنيز، 0.9-1.2% كروم، 0.3% ني، 0.9-1.4% مو يتصلب هذا النوع من الفولاذ المستخدم في الأدوات بالهواء عند درجة حرارة منخفضة نسبيًا (تقريبًا نفس درجة حرارة أنواع التصلب بالزيت) وهو مستقر الأبعاد. لذلك، يُستخدم عادةً في القوالب وأدوات التشكيل والمقاييس التي لا تتطلب مقاومة شديدة للتآكل ولكنها تحتاج إلى ثبات عالٍ. [11]
أ7 [16] 2.00-2.85% C، 0.8% Mn، 5.00-5.75% الكروم، 0.3% Ni، 0.9-1.4% Mo، 3.9-5.15% V، 0.5-1.5 واط
أ8 [17] 0.5-0.6% C، 0.5% Mn، 4.75-5.50% كروم، 0.3% ني، 1.15-1.65% مو، 1.0-1.5 واط
أ9 [18] 0.5% C، 0.5% Mn، 0.95-1.15% Si ، 4.75-5.00% Cr، 1.25-1.75% Ni، 1.3-1.8% Mo، 0.8-1.4% V
أ10 [19] 1.25-1.50% C، 1.6-2.1% Mn، 1.0-1.5% Si، 1.55-2.05% Ni، 1.25-1.75% Mo تحتوي هذه الدرجة على توزيع موحد لجزيئات الجرافيت لزيادة قابلية التشغيل وتوفير خصائص التشحيم الذاتي. تُستخدم عادةً في المقاييس والمحاور والمقصات واللكمات. [20]

نسبة عالية من الكربون والكروم: سلسلة D

تحتوي سلسلة D من فئة العمل البارد من فولاذ الأدوات، والتي تضمنت في الأصل الأنواع D2 وD3 وD6 وD7، على ما بين 10% و13% من الكروم (وهي نسبة عالية بشكل غير عادي). تحتفظ هذه الفولاذ بصلابتها حتى درجة حرارة 425 درجة مئوية (800 درجة فهرنهايت). تشمل التطبيقات الشائعة لهذه الفولاذ للأدوات قوالب التشكيل وكتل قوالب الصب وقوالب السحب. نظرًا لمحتواها العالي من الكروم، غالبًا ما تعتبر بعض أنواع فولاذ الأدوات من النوع D غير قابلة للصدأ أو شبه قابلة للصدأ، ومع ذلك فإن مقاومتها للتآكل محدودة للغاية بسبب ترسب غالبية مكونات الكروم والكربون على شكل كربيدات.

درجة تعبير ملحوظات
د2 1.5% كربون ، 11.0–13.0% كروم ؛ بالإضافة إلى 0.45% منجنيز ، 0.030% فوسفور ، 0.030% كبريتيد ، 1.0% فلزي ، 0.9% موليبين ، 0.30% سيليكون يتميز الفولاذ D2 بمقاومته العالية للتآكل ولكنه ليس بنفس قوة الفولاذ المصنوع من سبائك أقل. كما أن الخواص الميكانيكية للفولاذ D2 حساسة للغاية للمعالجة الحرارية. ويستخدم على نطاق واسع في إنتاج شفرات القص وشفرات التخطيط وأدوات القطع الصناعية؛ ويستخدم أحيانًا في شفرات السكاكين.

مجموعة مقاومة للصدمات

يتم توفير مقاومة الصدمات العالية وقابلية الصلابة الجيدة من خلال سبائك الكروم والتنغستن والسيليكون والموليبدينوم والسيليكون والمنغنيز. تم تصميم فولاذ الأدوات المقاوم للصدمات (S) لمقاومة الصدمات في درجات الحرارة المنخفضة والعالية. يلزم محتوى منخفض من الكربون للصلابة اللازمة (حوالي 0.5٪ كربون). توفر السبائك المكونة من الكربيد مقاومة التآكل وقابلية الصلابة وخصائص العمل الساخن اللازمة. تتميز عائلة الفولاذ هذه بصلابة عالية جدًا للصدمات ومقاومة منخفضة نسبيًا للتآكل ويمكن أن تصل إلى صلابة عالية نسبيًا تتراوح من 58 إلى 60 HRC. في الولايات المتحدة، تشتق الصلابة عادةً من 1 إلى 2٪ سيليكون و0.5-1٪ موليبدينوم. في أوروبا، غالبًا ما تحتوي فولاذ الصدمات على 0.5-0.6٪ كربون وحوالي 3٪ نيكل. لا يزال نطاق النيكل المستخدم في بعض أنواع الفولاذ المقاوم للصدمات والعالي القوة منخفض السبائك (HSLA)، مثل الفولاذ L6 و4340 والفولاذ السويدي، يتراوح من 1.75% إلى 2.75%، ولكنه مكلف نسبيًا. ومن الأمثلة على استخدامه في إنتاج رؤوس مطرقة الثقب .

مجموعة عالية السرعة

مجموعة العمل الساخنة

الفولاذ الساخن هو مجموعة من الفولاذ تستخدم لقطع أو تشكيل المواد في درجات حرارة عالية. تم تطوير فولاذ الأدوات من المجموعة H للقوة والصلابة أثناء التعرض لفترات طويلة لدرجات حرارة مرتفعة. هذه الفولاذ للأدوات منخفضة الكربون وسبائك متوسطة إلى عالية توفر صلابة وصلابة جيدة في الحرارة ومقاومة جيدة للتآكل بسبب كمية كبيرة من الكربيد. [1] تعتمد H1 إلى H19 على محتوى الكروم بنسبة 5٪؛ تعتمد H20 إلى H39 على محتوى التنغستن بنسبة 9-18٪ ومحتوى الكروم بنسبة 3-4٪؛ تعتمد H40 إلى H59 على الموليبدينوم.

تتضمن الأمثلة الفولاذ المستخدم في الأدوات DIN 1.2344 (H13).

مجموعة ذات أغراض خاصة

  • فولاذ الأدوات من النوع P هو اختصار لفولاذ القوالب البلاستيكية. وهو مصمم لتلبية متطلبات قوالب الصب بالزنك وقوالب حقن البلاستيك.
  • فولاذ الأدوات من النوع L هو اختصار لفولاذ الأدوات منخفض السبائك لأغراض خاصة. L6 متين للغاية.
  • يعتبر فولاذ الأدوات من النوع F مقوى بالماء ومقاومًا للتآكل بشكل أكبر من فولاذ الأدوات من النوع W.

مقارنة

درجات الفولاذ للأدوات AISI-SAE [21]
تعريف الملكية درجة AISI-SAE الخصائص الهامة
تصلب المياه و
العمل البارد ا تصلب الزيت
أ التصلب الهوائي؛ سبيكة متوسطة
د نسبة عالية من الكربون؛ نسبة عالية من الكروم
مقاومة الصدمات س
سرعة عالية ت قاعدة التنغستن
م قاعدة الموليبدينوم
العمل الساخن ح H1–H19: قاعدة الكروم
H20–H39: قاعدة التنغستن
H40–H59: قاعدة الموليبدينوم
قالب بلاستيكي ص
غرض خاص ل سبيكة منخفضة
ف التنغستن الكربوني

انظر أيضا

الاستشهادات

  1. ^ ab Verhoeven, John (2007). Steel Metallurgy for the Non-Metallurgist. ASM International. ص. 159. ISBN 978-0-87170-858-8تم الاسترجاع بتاريخ 9 نوفمبر 2014 ..
  2. ^ Baumeister, Avallone (1978). "6". Marks' Standard Handbook for Mechanical Engineers، الطبعة الثامنة . McGraw Hill. ص 33، 34. ISBN 9780070041233.
  3. ^ "Carpenter O6 Graphitic Tool Steel (AISI O6)". MatWeb . مؤرشف من الأصل في 15 فبراير 2024 . تم الاسترجاع 2017-11-20 .
  4. ^ "Crucible Steel KETOS® Tool Steel, AISI O1". MatWeb . مؤرشف من الأصل في 15 فبراير 2024 . تم الاسترجاع 2017-11-20 .
  5. ^ "فولاذ أداة AISI Type O2 المقسى بالزيت، مطفأ بالزيت عند درجة حرارة 800 درجة مئوية، مخفف عند درجة حرارة 260 درجة مئوية". MatWeb . مؤرشف من الأصل في 15 فبراير 2024 . تم الاسترجاع 2017-11-20 .
  6. ^ "AISI Type O7 Tool Steel". MatWeb . مؤرشف من الأصل في 15 فبراير 2024 . تم الاسترجاع 2017-11-20 .
  7. ^ "تركيبة الفولاذ المستخدم في الأدوات". شركة سوزا . تم الاسترجاع في 2017-11-20 .
  8. ^ "UDDEHOLM ARNE" (PDF) . مؤرشف من الأصل (PDF) في 2021-03-19.
  9. ^ "1.2842 / 90MnCrV8 - فولاذ الأدوات". steel-bar.com . 16 يوليو 2022. مؤرشف من الأصل في 4 سبتمبر 2022.{{cite web}}:CS1 maint: عنوان URL غير مناسب ( الرابط )
  10. ^ "فولاذ عالي السرعة - فولاذ الأدوات - O6 - البيانات الفنية لـ O6". www.hudsontoolsteel.com .
  11. ^ اي بي سي اوبيرج وآخرون. 2004، ص 466-467.
  12. ^ AISI A2، Efunda، تم أرشفة النسخة الأصلية في 2012-04-02 ، تم استرجاعها في 2010-12-25 .
  13. ^ AISI A3، Efunda، تم أرشفة النسخة الأصلية في 2012-04-02 ، تم استرجاعها في 2010-12-25 .
  14. ^ AISI A4، Efunda، تم أرشفة النسخة الأصلية في 2012-04-02 ، تم استرجاعها في 2010-12-25 .
  15. ^ AISI A6، Efunda، تم أرشفة النسخة الأصلية في 2011-08-19 ، تم استرجاعها في 2010-12-25 .
  16. ^ AISI A7، Efunda، تم أرشفة النسخة الأصلية في 2011-09-16 ، تم استرجاعها في 2010-12-25 .
  17. ^ AISI A8، Efunda، تم أرشفة النسخة الأصلية في 2011-09-09 ، تم استرجاعها في 2010-12-25 .
  18. ^ AISI A9، Efunda، تم أرشفة النسخة الأصلية في 2012-04-02 ، تم استرجاعها في 2010-12-25 .
  19. ^ AISI A10، Efunda، تم أرشفة النسخة الأصلية في 2012-04-02 ، تم استرجاعها في 2010-12-25 .
  20. ^ معلومات عن مادة الفولاذ المستخدم في الأدوات A-10، تم أرشفتها من الأصل في 2004-04-04 ، تم استرجاعها في 2010-12-25 .
  21. ^ أوبيرج وآخرون. 2004، ص 452.

المراجع العامة والمقتبسة

  • ديجارمو، إي. بول؛ بلاك، جيه تي؛ كوهسر، رونالد أ. (2003)، المواد والعمليات في التصنيع (الطبعة التاسعة)، وايلي، رقم ISBN 0-471-65653-4.
  • أوبيرج، إريك؛ جونز، فرانكلين د؛ ماكولي، كريستوفر ج؛ هيالد، ريكاردو م. (2004)، دليل الآلات (الطبعة 27)، دار النشر الصناعية ، رقم ISBN 978-0-8311-2700-8.
  • برنامج لمقارنة درجات الفولاذ المختلفة بناءً على خصائصها: دليل الفولاذ EU يعتمد على معيار AISI ودليل الفولاذ GB يعتمد على معيار الفولاذ البريطاني.
  • اختيارات الفولاذ المقترحة للأغراض المختلفة
  • مقارنة معايير الفولاذ المستخدم في الأدوات
  • التركيب الكيميائي للفولاذ المستخدم في صناعة الأدوات محفوظ في 2009-11-28 على موقع Wayback Machine
تم الاسترجاع من "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=فولاذ_الأدوات&oldid=1247263726#فولاذ_الأدوات_العامل_بالحرارة"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate