tool) فوالد ابزارSteel)

ارائه دهندگان:

هاله شهبازبگياناد رويا روحي بخش

موب

تخاان

فلزي

فوالد ابزار چيست؟از نظر کاربرد:هر فوالدي که براي ساختن ابزارهاي

برش شکل دادن يا به عبارتي شکل دادن مواد به .صورت قطعات با کاربردهاي مشخص به کار رود

از نظر ترکيب شيميايي:فوالد هاي ابزار فوالد هاي کربني يا آلياژي اند که قدرت سخت شدن

.وبازپخت را دارند

بعضي از خواص مطلوب فوالد هاي ابزار مقاومت سايشي و سختي زياد مقاومت گرمايي خوب

.واستحکام کافي براي کار روي مواد است

به طور کلي انتخاب يک فوالد ابزار در يک مورد خاص تنها به يک فوالد و يا حتي

گروه مشخصي از فوالدها محدود نمي شود. بلکه به عوامل زير بستگي دارد:

هزينهسهولت ماشين کاري

امکان ساختخواص مکانيکي مورد نظر

ويژگي هاي اصلي براي انتخاب

کارکرد 4كاركرد فوالدهاي ابزار در خطوط سJJرويس بJJه

عامل بستگي دارد:- طراحي قطعه

- كيفيت ساخت قطعه- انتخاب نوع فوالد- عمليات حرارتي

بJا كمJي تفاوت در نوع عمليات حرارتJي، فوالدهاي ابزار براي رسJJJJيدن بJJJJه خواص مطلوب مثJJJJل مقاومJت بJه تغييJر شكJل، سJايش و شكسJت بايJد

. تنهJا شكJل هاي سJاده و آJن دعمليات حرارتJي شونهJJم در موارد جزيJJي بJJه صJJورت مسJJتقيم مورد

استفاده قرار مي گيرند.

تقسيم بنديتوسط بندي تقسJJيم اوليJJن آمريکا فوالد و آهJن انجمJن

(AISI) روش اساس بر و کاربرد حرارتي, عمليات

خواص ارائه شد.از ديگJر استانداردهاي مهم مي

بJJه مانجمJJنانجمJJنتوان م هندسJJان هندسJJان اشاره نمود که ((SAESAEخودرو)خودرو)

تقريبا مشابه اولي مي باشد.

(High Speed Tool Steelsفوالدهاي ابزار تندبر )

( Hot Work Tool Steels)فوالدهاي گرم كار

( Cold Work Tool Steels)فوالدهاي سرد كار

(Shoch Resisting Tool Steels ) فوالدهاي ابزار مقاوم به شوك

(Low Alloy Special-purpose Steels) فوالدهاي ابزار كم آلياژ

(Mold Steelsفوالدهاي ابزار قالب )

water-hardening tool ) فوالدهاي ابزار سخت شونده با آبsteels)

انواع فوالد ابزار

: تقسيم مي شوندگروه دوفوالدهاي تندبر به

فوالدهاي تنگستني-(tungsten high speed steels ) گروهT

فوالدهاي موليبدني-(molybdenum high speed steels ) گروهM

فوالدهاي ابزار تندبر( High Speed Tool Steels)

ويژگي هابJا وجود تفاوت زياد در ترکيJب ايJن دو خانواده اکثر کاربرد است. مشابJه هJا آJن متالورژيکJي خواص قلم ( اسJت. برداري براده فوالدهJا ايJن اصJلي

تراش، تيغه فرز، مته(و سختي حفJظ فوالدهJا ايJن اسJاسي ويژگJي برابر سJايش در حين برش در دماي مقاومJت در

M6C,MC,M2Cكاربيدهاي مختلف نظيرباال اسJت. نقJش اصJلي در مقاومJت در برابر سJايش را ايفJا

.مي كنندمي فوالد قيمJت کاهJش باعJث موليبدن حضور دانه و دکربوره شدن را بJه رشJد تمايJل امJا شود

افزايش مي دهد.

کاربردها و ترکيب شيميايي Tگروه

AISI استانداDIN رد

ترکيب شيمياييC Si Mn Cr Mo W V Co

T1 1.335 0.7 0.1-0.4

0.1-0.4

4.00 0.7 18 1.00 -

T2 - 0.8 0.1-0.4

0.1-0.4

4.00 0.5-0.75

18 1.00 -

T4 1.3255 0.75 0.1-0.4

0.1-0.4

4.00 0.6-0.8

18 1.00 5.00

T5 1.3265 0.8 0.1-0.4

0.1-0.4

4.00 0.65-1.00

18 2.00 8.00

T6 - 0.8 0.1-0.4

0.1-0.4

4.00 0.6-0.8

20 1.50 12.00

T8 - 0.75 0.1-0.4

0.1-0.4

4.00 0.75 14 2.00 5.00

T15 1.3202 1.5 0.1-0.4

0.1-0.4

4.00 0.5 12 5.00 5.00

ابزارهاي خشJن کاري و تمام کاري بJا باالترين ابزار تراشکاري و صفحه مقاومJت سJايشي، و استحکام بJا و حاد شرايJط در تراشJي چقرمگJي باال، گرفتJن بهتريJن سJختي در حالت پيچ ابزارهاي مارپيJچ، هاي متJه سJرخ شده، تراشJي، تيغJه هاي فرز و سJمبه هاي سوهان

تراشي

AISI

استاندارد

DIN

ترکيب شيمياييC Si Mn Cr Mo W V Co

M1 1.3346

0.8 0.1-0.4

0.1-0.4

4.00 8.00 1.5 1.00 -

M2 1.3343

0.85 0.1-0.4

0.1-0.4

4.00 5.00 6.00 2.00 -

M7 1.3348

1.00 0.1-0.4

0.1-0.4

4.00 8.75 1.75 2.00 -

M33 1.3249

0.90 0.1-0.4

0.1-0.4

4.00 9.50 1.50 1.15 8.00

M41 1.3246

1.10 0.1-0.4

0.1-0.4

4.25 3.75 6.75 2.00 5.00

M42 1.3247

1.10 0.1-0.4

0.1-0.4

3.75 9.50 1.50 1.15 8.00

M47 - 1.10 0.1-0.4

0.1-0.4

3.75 9.50 1.60 1.25 5.00

Mکاربردها و ترکيب شيميايي گروه

تيغJه هاي فرز براي شرايط حاد، خشن ابزارهاي مارپيJJچ، متJJه نيروها، باالتريJJJن بJJJا کاري

ابزارهاي تراشکاري ، خانکشي، پيچ ابزارهاي برقوکارهJJJا،

تراشي، قالويزها و ...

فوالدهاي سرد كار (Cold Work Tool Steels )

بJه سJه دسته مجزا ايJن گروه ابزار در فوالدهاي تقسيم مي شوند:

O) فوالدهاي کJم آلياژ و سJخت شونده در روغن ) (A) فوالدهاي آلياژ متوسط هوا سخت - (D) فوالدهاي سردکار پر کروم پر کربن -

ويژگي هااين فوالدها قابليت حفظ سختي در دماي باال مقاومت پاييJن دماهاي در امJا ندارنJد را سJايشي بااليJي دارند. عمJق سختي پذيري باال عمليات حين در کمJJي اعوجاج و بوده در برداشتن ترک احتمال دارند. حرارتJي وجود حرارتي عمليات حيJن پيچيده اشکال پايين دماهاي در برش براي اسJتفاده دارد.

مقرون به صرفه تر است.

خواص با آشنايJي نيازمنJد فوالد انتخاب مختلف آن نوع فوالد مي باشد:

در دماي پاييJن تر از O سJختکاري خانواده گروه ديگJر انجام مJي گردد لذا مقاومت 2

باال چقرمگي بJا همراه متوسJط سJايشي ( A , Dدارند) نسبت به گروه هاي O , D مابين A ميزان عناصJر آلياژJي گروه

بJه علت هJا آJن قابليJت ماشينکاري اسJت، از سختکاري دماي اسJت. کJم OمنگنJز

کمتر است.Dباالتر اما از باالي Dدرگروه درصد وجود دليJل بJه Cr

مقاومت به سايش باالتر است.

نوع فوالد

ترکيب شيمياييکاربرد

C Mn Cr Mo W Si

O1 0.85-

1.00

1.10-

1.35

0.50

- 0.40-0.60

0.10-

0.40

پرگارهاي آهني، تيغه هاي برش، ابزار اندازه گيري، سنبه ها،

کاردهاي کاغذ و...

O2 0.85-

0.95

1.00-

1.80

- - - 0.10-

0.40

ابزار پانچ کاري، شيارزن ها، غلتک هاي نورد سرد، قالب هاي

پولک زني و ...O6 1.35

-1.55

0.35-

1.00

- 0.20-0.30

- 0.90-

1.10پانچ، تيغه قيچي، محورها و

مرغک ها، قالويزها وسايل اندازه گيري، ابزارهاي نجاري، ابزارهاي

O7پرداخت کاري و ... 1.10-

1.30

0.10-

0.40

0.70-0.80

1.75

- 0.10-

0.40

نوع فوالد

ترکيب شيمياييکاربرد

C Mn Cr Mo W Si

A2 0.9-1.05

0.4-0.85

4.75-5.50

1.0-1.4

- -

قالب هاي سمبه ماتريس، قالب هاي شکل دادن سرد، تيغه هاي قيچي، ابزارهاي پانچو برشکاري براي مصالح با ضخامت متوسط، قالبهاي سکه زني، قالب هاي آجر، وسايل اندازه گيري و ...

A4 1 2 1 1 - -A7 2.25 0.3 5.2

55.25 - 4.75

A10 1.35 1.80 - 1.50 - Ni 1.85

نوع فوالد

ترکيب شيمياييکاربرد

C Mn

Cr Mo W V

D2 1.4-1.6

0.2-0.4

12 0.7-1.2

- 1.00

قالب هاي پولک زني حاد، ابزارهاي تراشکاري، قالب هاي سرد کار،برقو زنها، خان کشي، قالب هاي تزئيني، قالب هاي کشش عميق، قال هاي فورج

سرد، داخل و روکش قالب هاي آجر، گيوتين هاي برش و ...

D3 2-2.35 20.2-0.4

12 - - -

D5 1.4-1.6

0.4-0.6

12 0.7-1.2

- Co2.2-3.5

D7 2.15-2.5

0.3-0.5

12 0.7-1.2

- 3.8-4.4

كربنJي بوده و ميزان كربJن در ايJن در حقيقJت همان فوالدهاي 1.4 تJا 0.6فوالدهJا بسJتگي كامJل بJه نوع مصJرف آJن هJا بيJن

كاربرد را دارا بيشتريJJن W2 و W1متغيJJر اسJJت. فوالدهاي هسJتند و بر اسJاس مقدار كربJن بJه سJه دسJته تقسJيم مJي

شوند:كJه بJه چقرمگJي كافJي براي مصJارفي0.75 تJا 0.6فوالدهاي •

نياز دارند نظير برش فلزات مته ها چكش هاكJه بJه سJفتي و سJختي باال نياز درصJد1 تJا 0.75فوالدهاي بJا •

دارند. مثل سنبه ها و قلم ها كJه بJه خواص مقاومJت در برابر درصJد4/1 تJا 1فوالدهاي بJا •

سايش نياز دارند مانند ابزار چوب براي قالويز و ابزار تراش

فوالدهاي ابزار سخت شونده با آب ( water-hardening tool steels)

با ايJن فوالدهJا درمقايسJه بJه طورکلJي و بوده ارزانتر آلياژJي ابزار فوالدهاي با آJن سJختي پذيري ويژگJي مهJم ديگJر داراي ابزار يعني اسJت. آJن کJم عمJق و چقرمه نرم و مرکزي سJطح سJخت

است. چون کاربيد رسوب کرده در اين گروه

Fe3C از بJه سايش لذا مقاومJت اسJت اين باشJد مJي کمتJر قبلJي هاي گروه و نساجي چوب، صJJنايع در فوالدهJJا

ابزارهاي سنبه سازي کاربرد دارند.

نوع فوالد

ترکيب شيمياييکاربرد

C Mn Cr Mo

W V

W1 0.85-

0.95

<0.3 - - - - ابزار سنگتراشي با سختي متوسط، چکش ها، قالب هاي چرم و قاشف، ابزار قطع زائده، بالشتک چکش ها

ابزار سنگتراشي با سختي باال،ابزار برجسته کاري،داسها و ابزالرهاي سنگتراشي براي سنگ هاي سفت

قالب هاي سرد کار، قالب هاي سکه زني، مغزي هاي چکش ها،

محورها، حديده هاي جواهر سازي، قالب هاي آجر، مته ها، صفحات

سايشي

W2 1.1-1.3

<0.3 <0.15

- - <0.25

W4 0.95-1.1

<0.3 <0.15

- - <0.25

W5 1.10 <0.3 0.5 - - -

فوالدهاي گرم كار (Hot Work Tool Steels )

م و فوالدهاي كر- دار فوالدهاي -

تنگستن دار فوالدهاي -

موليبدن دار

خاصي فيزيکJJي خواص از فوالدهJJا ايJJن يا کار سJرد ابزار فوالدهاي کJه برخوردارنJد برشي فاقد آن هستند. انتخاب آنها به شرJايط براي را آن توان نمJي و بوده وابسJته کاري

شرايط مختلف کاربردي استفاده کرد.

برJاي کارکرد بهتJر در دماي باال مجموعه اي از خواص استحکامي، چقرمگي و مقاومت به کاربردي و شرايط اسJت. نياز سJايش مورد کاري خنک نحوه و بارگذاري نحوه نظيJJر

بسيار مهم است.

و موليبدن شامJJJJJل كروم، بعضJJJJJي موارد تنگستنواناديJم مJي باشد.ميزان باالي كرم باعJث هوا سJخت شدن ايJJJن فوالدهJJJا مJJJي شود. حضور تنگسJJJتن و

باعJJJث حفJJJظ H11 , H14موليبدن در فوالدهاي استحكام و سختي در دماهاي باال مي شود.

بيشتريJJJن H11,H12,H13در ايJJJن گروه فوالدهاي كاربرد را دارا هسJتند. از مزاياي ايJن فوالدهJا حفJظ

درجه سانتيگراد مي باشد.540سختي تا دماي

موفوالدهاي گرم كار حاوي كر

فوالدهاي گرم كار حاوي تنگستن و موليبدن

فوالدهاي حاوي تنگسJJتن بيشتريJJن اسJJتحكام را در دماي باال را دارند. چقرمگJي ايJن گروه پاييJن اسJت.مقاومت ايJن فوالدهJا در برابر شوك هاي حرارتJي نيJز كJم اسJت و نمJي توان آJن هJا را بJا گردش آJJJJب در قالJJJJب خنJJJJك كرد.معموال در

اكسترود برنج و فوالد استفاده مي شوند.فوالد گرم كار حاوي موليبدن بJJJJJJJه ندرت براي قالJب هاي گرم كار اسJتفاده مJي شود.خواص آJن شJJبيه بJJه فوالدهاي تنگسJJتني اسJJت و مزيJJت اصJلي آJن هJا مقاومJت در برابر ترك هاي حرارتJي

است.در هJJر صJJورت كاربرد ايJJن گروه محدود بوده و

كمتر در قالب هاي گرم كار استفاده مي شود.

AISI

ترکيب شيمياييC Si Mn Cr M

oW V کاربرد

H1

0

0.4 0.2-

0.4

0.2-

0.4

3.25

2.5

- 0.7 قالب هاي ريخته گري تحت فشار براي آلياژهاي سنگين،

قالب هاي پرسکاريH11

0.3-0.4

0.8-

1.2

0.2-

0.4

4.75-5.5

1.25-1.75

- 0.3 قالب هاي ريخته گري تحت فشار براي فلزات سبک،

ابرزاهاي اکستروژن

H12

0.3-0.4

0.8-

1.2

0.2-

0.4

4.75-5.5

1.25-1.75

-1.0-1.7

0.1-

0.5

هجزاي قالب هاي پرسکاري، اکستروژن فلزات غير آهني

H13

0.3-0.4

0.8-

1.2

0.2-

0.4

4.75-5.5

1.25-1.75

- 0.8-

1.2

اکستروژنهاي سرد شونده با روغن يا هوا و ماندرل هاي سوراخکن، شمش پرسهاي

اکستروژن

فوالدهاي ابزار مقاوم به شوك ( Shoch Resisting Tool Steels)

کار اصJلي ايJن گروه فوالدهJا در ابزارهايJي است دارند. قرار مکرر و اي بارهاي ضربه تحJت کJه

مقاومت متوسطي در برابر سايش دارند. به دارند. نسJبت در سJاخت فنرهJا کاربرد زيادي سJاير گروه هJا چقرمگJي بااليJي دارنJد همانند گرم

کمتر مي باشد. Pکارها اما از گروه ايJJJن فوالدهابراي اسJJJكنه، دسJJJتگاه هاي پرچ و كاربردهايJي كJه در آJن هJا نياز بJه چقرمگJي باال و

. مقاومت به ضربه باشد استفاده مي شوند

AISI

ترکيب شيمياييC Si Mn Cr M

oW V کاربرد

S1 0.45-0.55

0.7-

1.00

0.3-

0.7

1.2-1.7

- 2.00-2.5

0.1-0.3

تيغه هاي قيچي گرم

S2 0.45-0.55

0.8-

1.2

0.4-

0.6

0.3-0.6

0.5

- 0.25-0.3

پرچ ها- قالب هاي برشي، پانچ ها

S4 0.5-0.6

1.6-

2.1

0.6-

0.8

- - - 0.1-0.3

تيغه هاي برشي، ابزارهاي تراشکاري

چرخدندهS7 0.4

5-0.55

0.1-

0.4

0.6-

0.8

0.2-1.4

1.2-1.4

- - چکشهاي ضربه اي پنوماتيک- قلم ها

فوالدهاي ابزار كم آلياژ (Low Alloy Special-purpose Steels)

ايJJن گروه شامJJل مقاديJJر كJJم كروم، نيكJJل، فوالد 7واناديJم، و موليبدن مJي باشد. در ابتدا

از ايJJن خانواده كاربرد زيادي داشت. امJJا بJJه كاربرد L2,L6دليJل كاهJش تقاضJا فقJط انواع

بيشتري دارند. هJر چنJد هJر دوي ايJن فوالدهJا بJا روغJJن سJJخت مJJي شونJJد، امJJا براي مقاطJJع بزرگ از آJب نيزاسJتفاده مJي شود. ايJن گروه بيشتJر براي قسJمت هاي مختلJف ماشيJن هJا مثJJل مرغJJك هاي ماشيJJن و حديده هاي پيJJچ

تراشي به كار مي رود.

AISI ترکيب شيمياييC Si Mn Cr Mo Ni V کاربرد

L1 0.7-1.00

<0.4

<0.5

1.3-1.7

- - 0.1-0.3

تيغه هاي فرز با شکل هاي پيچيده، ابزارهاي تراشکاري،

تيغه هاي برشکاري

L2 1.1-1.25

<0.4

<0.5

1.00

- - 0.2 مته هاي مارپيچ و قالويز مته خزينه دريلها

L3 0.95-1.1

0.15-0.35

0.25-0.45

1.35-1.65

- - 0.1-0.3

تيغه هاي فرز، حديده هاي پيچ تراشي، مرغک هاي ماشين

L6 0.45-0.55

0.2-

0.4

0.55-0.85

0.65-0.85

0.25-0.35

1.25-1.75

0.25 بستر پرسهاي سنگين، قالب هاي فورج کوچک و متوسط

فوالدهاي ابزار قالب( Mold Steels)

ساخت براي فوالدهJا ايJن اصJلي مصJرف هايJي که قالJب اسJت. پالسJتيک هاي قالJب تحJت فشار باال در معرض مواد ساينده قرار

تJا دماي حدود درجه 200دارنJد و همچنيJن سانتيگراد حرارت دارند.

نرم مرکز و سJخت بايJد قالJب سJطح لذا باشد. اين فوالدها معموال کربوره مي شوند. باال سايشي مقاومJت بJه آJن از پJس و

ميرسند.

:منابع و مراجعمرعش • فوالدها کاربردي متالورژي

مرعشي• ASM Handbook(Tool Material)

تشکر با