فولاد سردکار

فولاد سردکار (Cold Work Tool Steel) به دسته‌ای از فولادها گفته می‌شود که دارای کربن بالاست و با مقدار کمی از سایر عناصر آلیاژ شده است. و مناسب برای استفاده  در دماهای پایین (زیر 200 درجه سانتی‌گراد) است و به همین دلیل نام سردکار را به خود اختصاص داده است. ویژگی‌های اصلی این فولادها شامل مقاومت بالا در برابر سایش، تحمل تنش، حفظ تیزی و خاصیت برندگی، و همچنین شکل‌پذیری مناسب و مقاومت در برابر ضربه است.

فولاد سردکار چیست؟ معرفی فولاد ابزاری سردکار

فولادهای سردکار در ساخت ابزارهای دستی و ماشینی کاربرد گسترده‌ای دارند و می‌توان آنها را به سه دسته اصلی تقسیم کرد که هر کدام ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند:

1. فولادهای سخت‌شونده در روغن (نوع O)
   این نوع فولادها با عملیات سخت‌کاری در روغن، به استحکام و سختی مطلوب می‌رسند و برای ابزارهایی که نیاز به مقاومت بالا در برابر ضربه دارند، مناسب هستند.
2. فولادهای سخت‌شونده در هوا (نوع A)
   این گروه از فولادها به دلیل خنک شدن در هوا، تغییرات ابعادی کمتری نسبت به سایر انواع دارند. این ویژگی آن‌ها را برای کاربردهایی که دقت ابعادی پس از عملیات حرارتی مهم است، ایده‌آل می‌کند.
3. فولادهای پر کربن-پر کروم (نوع D)
   این فولادها به دلیل ترکیب شیمیایی غنی از کروم (حدود ۱۲ درصد) و کربن بالا (بین ۱.۵ تا ۲.۲۵ درصد)، سختی عمیق و مقاومت عالی در برابر سایش و زنگ‌زدگی دارند. سختی سطح و مغز این فولادها پس از عملیات حرارتی به محدوده ۶۱ تا ۶۸ راکول سی می‌رسد.

فولادهای نوع D همچنین به دلیل وجود عناصری مانند مولیبدن، وانادیوم و تنگستن، مقاومت به اکسیداسیون در دماهای بالا را بهبود داده و دوام ابزارها را افزایش می‌دهند. با این حال، حساسیت به دکربوره شدن و کاهش قابلیت ماشین‌کاری از چالش‌های این دسته به شمار می‌رود.

این تنوع ویژگی‌ها، فولاد سردکار را برای طیف گسترده‌ای از ابزارهای صنعتی مانند ایده‌آل ساخته است. از جمله مهم‌ترین کاربردهای این فولادها می‌توان به برش ورق سیاه، تولید قالب‌های کارد و چنگال، ابزارهای تراش و قالب‌های میخ اشاره کرد.

ویژگی‌های اصلی فولادهای سردکار عبارت‌اند از:

سختی بالا
فولادهای سردکار به‌ خوبی سختکاری می‌شوند، به‌ ویژه پس از عملیات حرارتی، که منجر به افزایش عمر ابزار و کاهش هزینه‌های نگهداری می‌شود.

مقاومت به سایش
به دلیل ترکیب شیمیایی و ساختار کریستالی خاص، فولادهای سردکار در برابر سایش و خوردگی مقاوم‌اند، که آن‌ها را برای کار در محیط‌های سخت و تحت فشار ایده‌آل می‌کند.

از مهم‌ترین فولاد سردکار می‌توان به موارد زیر اشاره کرد، که هر کدام بسته به نیاز، برای کاربردهای مختلفی انتخاب می‌شوند:

فولاد 1.2080 (فولاد Spk)

فولاد 1.2379 (فولاد Spk NL)

فولاد 1.2550

فولاد 1.2842

فولاد 1.2210 (میلگرد نقره ای)

فولاد 1.2721

فولاد 1.2601

فولاد 1.2542

فولاد 1.2510

فولاد 1.2419

فولاد 1.2436

مقایسه آنالیز متریال انواع فولاد سردکار در جدول زیر ثبت شده است:

فولاد 1.2080 (فولاد Spk)

فولاد 1.2080، که با نام فولاد ابزار D3 نیز شناخته می‌شود، یکی از فولادهای ابزار سردکار است که به دلیل سختی و مقاومت بالا در برابر سایش بسیار شناخته شده است. این فولاد دارای حدود ۲ درصد کربن و ۱۲ درصد کروم است، که باعث می‌شود به شدت سخت و مقاوم در برابر خوردگی باشد.

به دلیل این ویژگی‌ها، فولاد 1.2080 در ساخت ابزارهایی مانند قالب‌های برش، تیغه‌های برشی، و سنبه‌ها که نیاز به مقاومت در برابر سایش دارند، به‌کار می‌رود. با این حال، این فولاد شکنندگی بالایی دارد و در برابر ضربه مقاوم نیست، بنابراین برای کاربردهایی که به انعطاف‌پذیری نیاز دارند مناسب نیست. (مشاهده محصول پرفروش فولاد خشکه هوایی: فولاد 1.3343 )

فولاد 1.2379 (فولاد Spk NL)

فولاد 1.2379، یا فولاد ابزار D2، یک فولاد سردکار با درصد بالای کربن و کروم است که به دلیل مقاومت بسیار خوب در برابر سایش و سختی بالا شناخته می‌شود. این فولاد برای ساخت ابزارهایی مانند قالب‌های برش، پانچ‌ها، تیغه‌های صنعتی و ابزارهای پرسکاری که نیاز به دوام و استحکام زیادی دارند، به‌کار می‌رود.

فولاد 1.2379 پس از عملیات حرارتی، سختی و پایداری ابعادی عالی‌ای دارد، اما به دلیل مقدار بالای کربن کمی شکننده است و برای کاربردهایی که نیاز به ضربه‌پذیری دارند، مناسب نیست.

فولاد آموتیت 1.2550

فولاد 1.2550، که با نام فولاد ابزار 60CrMoV7 نیز شناخته می‌شود، یک فولاد سردکار با کربن متوسط و ترکیب شیمیایی شامل کروم و مولیبدن است. این فولاد دارای ویژگی‌هایی همچون سختی بالا، مقاومت به سایش و قابلیت تحمل فشار و دماهای بالا است.

فولاد آموتیت 1.2550 برای ساخت ابزارهای برشی، قالب‌ها و قطعاتی که نیاز به استحکام و دوام دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرد و پس از عملیات حرارتی، پایداری ابعادی خوبی دارد و به دلیل ویژگی‌های مقاومتی خود، در صنایع مختلف مانند خودروسازی و ابزارسازی کاربرد دارد.

فولاد آموتیت 1.2842

فولاد 1.2842، که با نام فولاد ابزار 90MnCrV8 نیز شناخته می‌شود، یک فولاد سردکار با کربن بالا است که به دلیل ترکیب شیمیایی خود، ویژگی‌های مقاومتی و سختی بسیار خوبی دارد. آموتیت 1.2842 به‌ویژه برای تولید ابزارهایی مانند قالب‌های برش، سنبه‌ها، تیغه‌های برش و ابزارهای پرسکاری که به استحکام و دوام بالا نیاز دارند، استفاده می‌شود.

فولاد 1.2842 قابلیت سختکاری و عملیات حرارتی عالی دارد و پس از این عملیات، مقاومت خوبی در برابر سایش و فشار از خود نشان می‌دهد. این فولاد همچنین پایداری ابعادی مناسبی دارد و برای کاربردهای دقیق در صنایع مختلف به‌کار می‌رود.

فولاد سردکار 1.2210 (میلگرد نقره ای)

فولاد 1.2210، که به نام فولاد ابزار 115CrV3 نیز شناخته می‌شود، یک فولاد سردکار با کربن متوسط است که به دلیل دارا بودن عناصر کروم و وانادیوم، مقاومت به سایش و سختی مناسبی دارد. میلگرذ نقره ای 1.2210 اغلب در تولید ابزارهایی مانند مته‌ها، تیغه‌های برش، ابزارهای اندازه‌گیری و قطعاتی که نیاز به سختی بالا و مقاومت به خوردگی دارند، استفاده می‌شود.

فولاد 1.2210 علاوه بر سختی، به دلیل داشتن کروم، قابلیت مقاومت در برابر زنگ‌زدگی نیز دارد و با حفظ پایداری ابعادی پس از عملیات حرارتی، برای کاربردهای دقیق مناسب است.

فولاد سردکار 1.2721

فولاد 1.2721، که به نام فولاد ابزار 50CrMo4 نیز شناخته می‌شود، یک فولاد سردکار آلیاژی است که دارای ترکیب شیمیایی شامل کروم و مولیبدن است. این فولاد به دلیل خواص مکانیکی عالی مانند استحکام بالا، سختی خوب و مقاومت در برابر سایش، در تولید قطعاتی که تحت فشار و تنش‌های بالا قرار دارند، کاربرد دارد.

فولاد سردکار 1.2721 به‌طور گسترده در ساخت ابزارهای برش، قالب‌ها، محورهای ماشین‌آلات، و قطعات خودرو و صنایع سنگین استفاده می‌شود. این فولاد پس از عملیات حرارتی، پایداری ابعادی مطلوبی دارد و به دلیل ویژگی‌های خود، برای کاربردهایی که نیاز به استحکام و عمر طولانی دارند، مناسب است.

فولاد 1.2601

فولاد 1.2601، که به نام فولاد ابزار 75Cr1 نیز شناخته می‌شود، یک فولاد سردکار با کربن بالا و ترکیب شیمیایی شامل کروم است که به دلیل سختی و مقاومت عالی در برابر سایش، برای ساخت ابزارهای برش و قطعات صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این فولاد به‌ویژه در تولید قالب‌های برش، تیغه‌های پرسکاری و سنبه‌ها کاربرد دارد.

فولاد 1.2601 پس از عملیات حرارتی، سختی بالایی پیدا می‌کند و می‌تواند در شرایط کاری سخت و فشارهای بالا عملکرد خوبی از خود نشان دهد. همچنین، این فولاد پایداری ابعادی مناسبی دارد که آن را برای کاربردهای دقیق مناسب می‌سازد.

تسمه آموتیت 1.2542

فولاد 1.2542، که با نام فولاد ابزار 55Cr3 نیز شناخته می‌شود، یک فولاد سردکار با کربن متوسط و کروم بالا است که به دلیل ترکیب شیمیایی خود، سختی و انعطاف‌پذیری مناسبی دارد. این فولاد برای ساخت ابزارهایی که نیاز به استحکام بالا و مقاومت به ضربه دارند، مانند فنرها، ابزارهای برش و قطعات تحت فشار و تنش استفاده می‌شود.

فولاد 1.2542 قابلیت سختکاری خوبی دارد و پس از عملیات حرارتی، پایداری ابعادی و استحکام لازم را برای کاربردهای صنعتی ارائه می‌دهد.

فولاد 1.2510

فولاد 1.2510، که با نام فولاد سردکار O1 نیز شناخته می‌شود، یک نوع فولاد ابزار است که به دلیل ترکیب عالی از سختی، مقاومت به سایش و قابلیت تراشکاری بالا بسیار محبوب است. فولاد 1.2510 در دسته فولادهای سردکار قرار دارد و برای ساخت ابزارهایی مانند قالب‌ها، تیغه‌های برش، ابزارهای دقیق و قطعاتی که نیاز به دقت بالا و مقاومت به سایش دارند، استفاده می‌شود.

ترکیب شیمیایی فولاد 1.2510 شامل حدود ۰.۹۵ درصد کربن، ۰.۶ درصد منگنز، ۰.۵ درصد کروم و مقدار کمی وانادیوم است که به آن سختی و مقاومت بیشتری می‌بخشد. این فولاد قابلیت سختکاری خوبی دارد و به دلیل پایداری در ابعاد، در حین عملیات حرارتی و خنک‌کاری، تغییر شکل کمتری پیدا می‌کند که این ویژگی آن را برای تولید قطعاتی که نیاز به دقت بالا دارند، ایده‌آل می‌کند.

به‌طور کلی، فولاد 1.2510 برای کاربردهایی که نیاز به سختی و مقاومت در برابر سایش دارند و در دماهای پایین کار می‌کنند، انتخاب مناسبی است.

فولاد سردکار 1.2419

فولاد 1.2419، یا فولاد ابزار 105WCr6، نوعی فولاد سردکار با مقدار متوسط کربن و درصد بالایی از کروم و تنگستن است. این ترکیب باعث می‌شود فولاد 1.2419 مقاومت خوبی در برابر سایش و سختی مناسبی داشته باشد.

فولاد 1.2419 در ساخت ابزارهایی مانند تیغه‌های برش، قالب‌های سنبه و ماتریس، و قطعاتی که به دقت بالا و دوام نیاز دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرد. فولاد 1.2419 همچنین پایداری ابعادی خوبی پس از عملیات حرارتی دارد و می‌تواند بدون تغییر شکل زیاد به سختی مطلوب برسد.

فولاد ابزار 1.2436

فولاد 1.2436، که با نام فولاد ابزار X210CrW12 نیز شناخته می‌شود، یک فولاد سردکار با کربن بالا و مقادیر قابل توجهی از کروم و تنگستن است. این فولاد به دلیل سختی بسیار بالا و مقاومت عالی در برابر سایش، برای ساخت ابزارهایی مانند قالب‌های برش، پانچ‌ها، و تیغه‌های برش دقیق به‌کار می‌رود.

فولاد 1.2436 همچنین پس از عملیات حرارتی پایداری ابعادی خوبی دارد، اما به دلیل سختی بالا، در برابر ضربه کمی شکننده است و بیشتر در کاربردهایی با فشار ثابت و بدون شوک مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مقایسه فولادهای سردکار و گرمکار

فولادهای سردکار و گرمکار به عنوان دو نوع مهم فولاد ابزاری، از نظر ویژگی‌ها و کاربردها تفاوت‌های قابل‌توجهی دارند. در ادامه به بررسی این تفاوت‌ها می‌پردازیم:

دمای عملکرد

مهم‌ترین تفاوت این دو نوع فولاد، محدوده دمای کاری آن‌ها است. فولاد سردکار برای دماهای پایین‌تر از ۱۰۰ درجه سانتی‌گراد طراحی شده و در این بازه دمایی خواص خود را حفظ می‌کند. در مقابل، فولاد گرمکار توانایی تحمل دماهای بالا تا حدود ۷۰۰ درجه سانتی‌گراد را دارد. این ویژگی باعث می‌شود فولاد گرمکار در کاربردهایی که با دماهای بالا همراه هستند، مانند قالب‌سازی داغ یا ابزارهای ریخته‌گری، عملکرد بهتری داشته باشد.

ترکیب شیمیایی

فولادهای سردکار معمولاً دارای محتوای کربن بالایی هستند که سختی و مقاومت آن‌ها در برابر سایش و ضربه را افزایش می‌دهد. این نوع فولادها در مقایسه با فولادهای گرمکار، مقادیر کمتری از عناصر آلیاژی مانند کروم، مولیبدن، و وانادیوم دارند.

از سوی دیگر، فولادهای گرمکار به دلیل کاربرد در شرایط حرارتی بالا، دارای کربن کمتر و مقادیر بالاتری از عناصر آلیاژی مانند کروم، نیکل، منگنز، و سیلیسیم هستند. این ترکیب شیمیایی باعث افزایش مقاومت به اکسیداسیون و استحکام حرارتی آن‌ها می‌شود.

کاربردها

ویژگی‌های متفاوت این دو نوع فولاد، کاربردهای آن‌ها را نیز متمایز می‌کند:

• فولادهای سردکار: به دلیل سختی و مقاومت بالا، بیشتر در تولید ابزارهای برش، قالب‌های پرس، و قطعاتی که نیاز به مقاومت در برابر سایش دارند، به کار می‌روند.
• فولادهای گرمکار: به دلیل تحمل حرارتی بالا، در ساخت قالب‌های فورج، ابزارهای ریخته‌گری، و قطعاتی که تحت حرارت زیاد قرار می‌گیرند، استفاده می‌شوند.