فولاد ابزار گرم کار

متن کامل علل تابیدگی حین عملیات مارتمپرینگ را می توانید با کلیک بر روی عبارت ((فولاد ابزار گرمکار)) مشاهده نمایید.

بررسی علل تابیدگی در حین عملیات حرارتی مارتمپرینگ روی صفحات کم ضخامت دو نوع فولاد گرم کار DIN1.2344 و DIN1.2312

تابیدگی و اعوجاج قطعات در حین عملیات حرارتی همیشه به عنوان یک مشکل جدی وجود داشته است. و این مشکل روی مقاطع کم ضخامت بیشتر بروز می کند. در این پژوهش روشی ارایه می گردد تا علاوه بر به دست آوری خواص مکانیکی مطلوب. در فرآیند عملیات حرارتی مارتمپرینگ، کمترین میزان تغییر در ابعاد نیز حاصل شود. یا رویکرد بررسی علل و نیل به حداقل تابیدگی و اعوجاج، از دو نوع فولاد ابزار گرم کار با ضخامت های مختلف استفاده شد. پس از انجام آزمایشات متعدد سیکل مارتمپرینگ پله ای حاصل گردید، تا حداقل میزان تابیدگی و تغییر در شکل هندسی را به همراه داشته است.

کلمات کلیدی: عملیات حرارتی، فولاد گرم کار، مارتمپرینگ، تابیدگی و اعوجاج.

فولادها به عنوان مواد پلی مورفیسم این امکان را دارند. که با انجام عملیات حرارتی مناسب روی آنها به بهترین خواص مرتبط با عملکرد دست پیدا کنند. ولی عملیات حرارتی روی نمونه های فولادی کم ضخامت جهت افزایش میزانی سختی-که اغلب باعث مقاومت به سایش نیز می گردد. تابیدگی و اعوجاجی را به همراه دارد.

که در بسیاری موارد باعث معیوب شدن قطعات می گردد [1]. به عنوان نمونه مدل های ریختگری در فرآیند قالب گیری، بخصوص قالب گیری ماشینی-بدلیل در معرض قرارگیری پاشش ماسه. به صورت مستمر، دچار سایش می گردند. و به منظور افزایش مقاومت به سایش و در نهایت افزایش عمر مفید مدل های ریختگری می توانیم آنها را از جنس فولادی تهیه. و در پروسه عملیات حرارتی با افزایش میزان سختی به افزایش مقاومت به سایش آنها کمک کنیم.

اما بدلیل دقت ابعادی بالای این صفحه مدل ها و داشتن تلرانس های محدود، امکان انجام عملیات حرارتی روی آنها وجود ندارد. زیرا تابیدگی و اعوجاج یاد شده باعث از بین رفتن دقت های ابعادی می گردد. در بسیاری از موارد با در نظر گرفتن اضافات تراش برای بعد از عملیات حرارتی. تابیدگی های به وجود آمده را با ماشین کاری اصلاح می کنند. این روش به دلیل دشوار بودن باربرداری بعد از سخت شدن-بخصوص در قطعات پیچیده-روش مناسبی نیست. و در صورت انجام، بسیار وقت گیر و همراه با هزینه های ماشین کاری زیادی است [2].

از آنجایی که مواد بر اثر حرارت دچار تغییر در خواص ذاتی خود شامل خواص متالورژیکی و مکانیکی می گردند. بنابراین ممکن است تحت شرایطی که بر آنها حاکم می گردد. رفتاری متناسب با ویژگی های جدید ارائه دهند. تغییر شکل یا اعوجاج یعنی تغییر در ابعاد و شکل هندسی قطعه. که در اثر تغییر حجم حاصله از دگرگونی فازها و یا تنش های حرارتی و ساختاری رخ می دهد. اعوجاج مخصوصاً در هنگامی که گرم کردن قطعه نامنظم و سریع باشد. یا وضع قرار گیری قطعه در کوره یا هنگام سرد شدن ناقض و نامناسب باشد، پیش می آید. از طرفی باید دقت داشت که عمل سرمایش آرام و تدریجی باشد تا از ایجاد تنش های پسماندی. که به دلیل وجود گرادیان های دمایی به وجود می آیند، جلوگیری شود. با این وجود جلوگیری از اعوجاج قطعات طول و نازک بسیار مشکل است [3].

لذا هدف از این پژوهش بررسی علل مرتبط با شکل گیری تابیدگی در حین عملیات حرارتی. و ارائه راه حلی برای رسیدن به کمترین مقدار تابیدگی است. تا پس از عملیات حرارتی یا نیازی به ماشینکاری نباشد و یا با حداقل باربرداری نتیجه مطلوب حاصل گردد. از آنجا که عدم یکنواختی در شیب های حرارتی هنگام گرم و سرد شدن قطعه یکی از دلایل تابیدگی در عملیات حرارتی می باشد [4]، لذا پروسه ((مارتمپرینگ)) جهت به حداقل رسانیدن شیب های حرارتی و یکسان شدن دما در سطح و مغز قطعه، انتخاب گردید.

بنابراین چشم انداز این پژوهش روی ((صفحه های فولادی با ضخامت کم)) چنین تعریف گردید:

1- انتخاب مناسب ترین مواد از نظر ترکیب شیمیایی جهت کاهش میزان تابیدگی و اعوجاج.

2-انتخاب بهترین پروسه عملیات حرارتی برای کاهش میزان تابیدگی و اعوجاج.

3- در نظر گرفتن اثر ضخامت با توجه به نسبت مستقیم بین اندازه ضخامت و میزان تابیدگی.

فولاد رسول دلاکان

با سالها تجربه ارزشمند و گرانبها در عرصه تأمین و توزیع انواع ورق آلیاژی و انواع فولاد آلیاژی با گواهینامه ها و آنالیزهای معتبر با ضمیمه نمودن آن به محصولاتش آنرا به مشتریان خویش ارائه داده است. که توانسته رضایتمندی آنان را همواره فراهم آورد. صنعتگر شریف و گرامی از اینکه ما را جهت خرید کالا (فولاد آلیاژی) مورد نیاز خویش، انتخاب می نمایید از شما سپاسگزاریم.

متن کامل اثر فرآیند مارتمپرینگ پله ای را می توانید با کلیک بر روی عبارت ((فولاد ابزار)) مشاهده نمایید.

اثر فرآیند مار تمپرینگ پله ای و ناهمسانگردی بر میزان تابیدگی و اعوجاج فولاد ابزار گرم کار نورد سرد شده

در این تحقیق نقش ناهمسانگردی ساختاری ناشی از نورد سرد بر میزان تابیدگی و اعوجاج یک فولاد ابزار گرم کار. مورد استفاده در قالب سازی قبل و بعد از عملیات حرارتی سخت کاری مورد مطالعه واقع شد. برای عملیات سخت کاری از فرآیند مارتمپرینگ پله ای استفاده شد. میزان تاپیدگی در سه وضعیت شامل پس از ماشین کاری. پس از تنش گیری و پس از مارتمپرینگ از طریق فاکتور تختی مورد سنجش واقع شد. به منظور بررسی تأثیر ناهمسانگردی بر میزان اعوجاج فولاد، نسبت به جهت نورد نمونه هایی در سه وضعیت هندسی تهیه شدند.

میزان تابیدگی در نمونه ها قبل از مارتمپرینگ بسیار ناچیز و تابع جهت گیری نمونه ها نبوده و یک خاصیت همسانگرد می باشد. نتایج نشان داد که انجام مارتمپرینگ موجب اعوجاج فولاد میشود و این تابیدگی به نسبت به هندسه نمونه برداری متفاوت است. که مبین آن است که تابیدگی در فولادی سخت می باشد یک خصوصیت ناهمسانگرد است. کمترین اعوجاج مربوط به نمونه هایی بود که عمود بر جهت نورد ایجاد و مهیا بودند. اندازه گیری سختی نمونه ها نشان داد که بر خلاف تابیدگی. سختی قبل و بعد از سخت کاری یک ویژگی همسانگرد و مستقل از جهت نمونه برداری است.

از آنجا که تابیدگی و اعوجاج در حین عملیات حرارتی همیشه به عنوان یک مشکل جدی وجود داشته است. لذا نیاز است با شناخت و بررسی عوامل مرتبط با این مشکل بتوان به ارائه راهکارهایی مناسب برای به حداقل رسانیدن تابیدگی. در حین عملیات حرارتی قطعات دست یافت. شیب حرارتی ایجاد شده در قطعات در حین عملیات حرارتی به واسطه انتقال حرارت متفاوت در نقاط مختلف قطعه از اصلی ترین دلایل اعوجاج قطعات فولادی محسوب می شود [1-3]. از این رو، استفاده از سیکل های حرارتی که این شیب را به حداقل برساند. می تواند راهکاری مفید در جهت کاهش و حذف این مشکل باشد. انجام فرآیند مارتمپرینگ فولاد در صورت امکان یکی از روش های عملیات در راستای این امر می تواند باشد [4].

ترکیب شیمیایی فولاد در کیفیت ساختاری آن که تحت تأثیر روش تولید آن می باشد قابلیت انتقال حرارت و در نتیجه میزان تابیدگی در حین عملیات حرارتی آن مؤثر است [5-7]. فولادهای ریختگی به علت وجود مشکلات ریخته گری در ساختارشان در مقایسه با فولادهای نورد شده از استعداد بیشتری برای بروز تابیدگی در حین عملیات حرارتی برخوردارند [8-9]. از این رو، در کارکردهایی که برای رسیدن به خواص مکانیکی مطلوب نیاز به عملیات حرارتی سخت کاری است و نیز با رویکرد کاهش اعوجاج و تابیدگی در قطعات صنعتی از فولادهای نورد شده استفاده می گردد [10].

در حین عملیات حرارتی فولادهای ابزار دو گونه اصلی اعوجاج و تغییر ابعادی رخ می دهد. که شامل تغییر در اندازه و شکل است. تغییر در اندازه مربوط به تغییرات حجمی است که ناشی از انبساط و انقباض های حرارتی. و نیز تغییرات در ساختار کریستالی به واسطه استحاله های فازی صورت می پذیرد حین عملیات حرارتی است. در حالی که اعوجاج شکلی عمدتاً ناشی از خمش و پیچش است [11 و 12]. نسبت به نوع استحاله صورت می پذیرد تغییر حجم متفاوت است.

که این خود تحت تأثیر حجم مخصوص فازهای مختلف در فولاد است [13 و 14]. همچنین علاوه بر نوع فاز، ترکیب آن نیز بر حجم مخصوص آن اثرگذار است. مثلاً مقدار کربن محلول در آستنیت و مارتنزیت تأثیر قابل توجهی بر حجم مخصوص لذا میزان تابیدگی پس از عملیات حرارتی دارد [14 و 16]. با وجود آنکه عملیات حرارتی مناسب بر مبنای در تغییرات فیزیکی و استحاله های فازی توام با سخت کاری. تغییرات ابعادی را به حداقل رسانی یا جبران می کند. ولی با این حال پیش بینی دقیق تغییرات ابعادی. در اثر سخت کاری به ویژه در قطعات با اشکال پیچیده نیاز به بررسی های دقیق دارد.

فولاد رسول دلاکان

با سالها تجربه ارزشمند و گرانبها در عرصه تأمین و توزیع انواع ورق آلیاژی و انواع فولاد آلیاژی با گواهینامه ها و آنالیزهای معتبر با ضمیمه نمودن آن به محصولاتش آنرا به مشتریان خویش ارائه داده است. که توانسته رضایتمندی آنان را همواره فراهم آورد. صنعتگر شریف و گرامی از اینکه ما را جهت خرید کالا (فولاد آلیاژی) مورد نیاز خویش، انتخاب می نمایید از شما سپاسگزاریم.

متن کامل بررسی رفتار فولاد ابزار W360 را می توانید با کلیک بر روی عبارت ((فولاد ابزار)) مشاهده نمایید.

بررسی رفتار تغییر شکل گرم فولاد ابزار W360 با استفاده از آزمایش فشار گرم

در این پژوهش، به بررسی رفتار تغییر شکل گرم فولاد ابزار گرم کار W360. با انجام آزمایش فشار گرم در محدوده دمایی 1000 تا 1200 درجه سانتی گراد و نرم خای کرنش 1,0/1,0/01,0/001 بر ثانیه مورد بررسی قرار گرفت. مطابق نتایج حاصل، تبلور مجدد دینامیکی مهم ترین عامل ترمیم این آلیاژ حین تغییر شکل گرم است. در فولاد w360 با افزایش دما و افزایش نرخ کرنش، تبلور مجدد افزایش یافت. در دمای 1000 درجه سانتی گراد و نرخ کرنش یک بر ثانیه ساختار کاملاً تبلور مجدد یافت و حاصل گردید.

و در دمای 1200 درجه سانتی گراد وقوع رشد دانه کاملاً مشهود است. همچنین با رسم نقشه فرایند این فولاد، محدوده بهینه تغییر شکل گرم آن تعیین شد. تصاویر ریزساختاری حاصل از آزمایش فشار گرم نشان داد که در دمای 1000 درجه سانتی گراد و نرخ کرنش 0/01 بر ثانیه. تبلور مجدد آغاز شد و با افزایش دما و افزایش نرخ کرنش، به دلیل افزایش انرژی ذخیره شد. و در نتیجه افزایش مکان های مساعد برای جوانه زنی، تبلور مجدد توسعه می یابد. نتایج حاصل از رسم نقشه فرایند نشان داد. منطقه مناسب تغییر شکل گرم فولاد مورد بررسی، محدوده دمای 1050 تا 1150 درجه سانتی گراد و نرخ کرنش 0/1 تا 1 بر ثانیه است.

فولاد ابزار گرم کار W360 با توجه به نیاز بازار به عنوان فولاد ابزار قالب ها و پانچ ها در آهنگری گرم و داغ. از طریق توسعه فولادهای گرم کار توسط شرکت بوهلر تولید شده است. فولادهایی نظیر فولاد گرم کار H10 و H13 که پیش از آن در آهنگری گرم استفاده می شدند. به سرعت دچار سایش یا تغییر شکل می شد و از دقت ابعادی خارج می شدند. فولاد W360 ضمن حفظ سختی در دماهای بالا، چقرمگی بالایی نیز دارد. که ترکیب این دو ویژگی، استفاده آن را در فولاد ابزار قالب ها در آهنگری گرم مناسب می سازد.

این فولاد، با انجام عملیات حرارتی آستنیته در محدوده دمایی 1050 تا 1070 درجه سانتی گراد، به سختی حدود 58HRC می رسد. که در این حالت، چقرمگی آن معادل چقرمگی سایر فولادهای گرم کار با سختی حدود 45HRC است. یکی از مراحل تولید این فولاد انجام کارگرم است. دانش رفتار تغییر شکل ماده حین و پس از فرایند کارگرم اثر مهمی در کنترل خواص و شکل محصولات دارد. بنابراین در فرایندهای ترمودینامیکی، شناخت رفتار سیلان و همچنین رابطه بین ریزساختار و کارپذیری اهمیت قابل ملاحظه ای دارد.

حضور کربن و سایر عناصر آلیاژی در فولادهای ابزار، سبب تشکیل کاربیدهایی می شود. که در محدوده کارگرم حل نمی شوند. و از این رو شکل دهی آنها را با مشکل مواجه می کنند. عموماً فولادهای ابزار در رده مواد با انرژی نقص در چیده شدن (SEE) پایین قرار دارند. و بنابراین مکانیزم غالب در آنها حین کار گرم، تبلور مجدد است. بنابراین این فولاد جین کارگرم سریع تبلور مجدد می یابند. حین فرایند تغییر شکل گرم میزان کرنش، دما و نرخ کرنش بر ریزساختار اثر می گذارد.

با افزایش دما و کاهش نرخ کرنش مقار کارسختی با افت همراه خواهد بود. نرم شوندگی در اثر تغییر شکل می تواند به عملکرد مکانیزم های مختلف مانند گرمای تغییر شکل، بازیابی دینامیکی و تبلور مجدد دینامیکی مربوط شود. کاهش تنش سیلان حاصل از افزایش دمای تغییر شکل می تواند به افزایش نرخ فرایندهای ترمیم و کاهش نرخ کرنش سختی نسبت دهی شود. چراکه تشکیل جوانه های تبلور مجدد دینامیکی در دماهای تغییر شکل بالاتر، آسانتر از دماهای پایین رخ داد. و مقدار کرنش بحرانی (εc) کمتری برای آغاز تبلور مجدد دینامیکی لازم دارد. علاوه بر این، حرکت مرزدانه های در حال رشد با بالاتر رفتن دمای تغییر شکل موجب افزایش نرخ تبلور مجدد دینامیکی می شود.

آزمایش فشار گرم یکی از مهم ترین آزمایش ها برای بررسی رفتار کار گرم آلیاژ است. با وجود اهمیت کارگرم فولادهای ابزار گرم کار، در این زمینه پژوهش های کمی گزارش گردید.

در پژوهشی که روی فولاد ابزار 95MnWcr5 انجام پذیرفت. پس از انجام آزمایش فشار گرم در محدوده دمایی 850 تا 1150 درجه سانتی گراد و نرخ کرنش 0/001 تا 10 بر ثانیه. نقشه بازده مصرف انرژی فولاد در کرنش 0/9 ترسیم شد. طبق نتایج، بازه ای که در آن تبلور مجدد دینامیکی رخ داد، محدوده دمایی 970 تا 1120 درجه سانتی گراد. و نرخ کرنش 0/01 تا 1 بر ثانیه بود. که در این محدوده بیشترین بازده مصرف انرژی 40 درصد حاصل گردید. که در دمای 1005 درجه سانتی گراد و نرخ کرنش 0/1 برثانیه حاصل گردید.

در پژوهش دیگری که روی فولاد ابزار M2 انجام پذیرفت. بر اساس نقشه بازده مصرف انرژی این فولاد. در دماهای به نسبت کم (زیر 1100 درجه سانتی گراد) و نرخ های کرنش بالا (بالای 1/0 بر ثانیه). بازده مصرف انرژی بسیار کم (زیر 20 درصد) است. در مقابل، در دمای بالای 1100 درجه سانتی گراد صرف نظر از میزان نرخ کرنش. بازده مصرف انرژی زیادی (بیشتر از 30 درصد) حاصل می شود. بیشترین بازده مصرف انرژی (45 درصد) در حدود دمای 1150 درجه سانتی گراد و نرخ کرنش 10 بر ثانیه حاصل می شود. از این رو کار گرم فولاد تندبر M2 می تواند در حدود دمای 1150 درجه سانتی گراد. و نرخ کرنش 3 تا 10 بر ثانیه انجام شود.

فولاد W360 در مقاله منتشر شده در سال 2002 معرفی شده است. و تا کنون پژوهش های محدودی درباره آن انجام گردید. که در آنها بیشتر به بررسی سختی و سختی پذیری این فولاد پرداخته شده است. همچنین در رابطه با رفتار کارگرم فولاد w360 اطلاعاتی گزارش نشده است. در پژوهش پیشین، کارپذیری گرم این آلیاژ با استفاده از آزمایش کشش گرم بررسی گردید. در پژوهش حاضر نیز به رفتار تغییر شکل گرم کار فولاد ابزار گرم کار W360. و تعیین منطقه بهینه کارگرم آلیاژ از طریق ترسیم نقشه فرایند با استفاده از دیتاهای حاصل از آزمایش فشار گرم پردازش گردید.

فولاد رسول دلاکان

با سالها تجربه ارزشمند و گرانبها در عرصه تأمین و توزیع انواع ورق آلیاژی و انواع فولاد آلیاژی با گواهینامه ها و آنالیزهای معتبر با ضمیمه نمودن آن به محصولاتش آنرا به مشتریان خویش ارائه داده است. که توانسته رضایتمندی آنان را همواره فراهم آورد. صنعتگر شریف و گرامی از اینکه ما را جهت خرید کالا (فولاد آلیاژی) مورد نیاز خویش، انتخاب می نمایید از شما سپاسگزاریم.

متن کامل فولاد ابزار را می توانید با کلیک بر روی عبارت ((فولاد ابزار)) مشاهده نمایید.

فولاد ابزاری (Tool Steel) به دسته ای از فولادهای کربنی. و آلیاژی گفته می شود که برای ساخت ابزار و قالب مناسب هستند. این خواص شامل سختی بالا، مقاومت به سایش. مقاومت به تغییر شکل و دفورمه شدن و قابلیت حفظ لبه برش دهنده در دماهای بالا است. به همین دلیل فولادهای ابزاری برای شکل دهی به سایر مواد مناسب هستند.

فولاد های ابزاری معمولاً در کوره های قوس الکتریکی و تحت شرایط و الزامات ویژه فولادهای ابزاری ذوب می شوند. فولادهای ابزاری در حقیقت فولادهایی هستند که اقبلیت سخت کاری و  تمپرینگ دارند. درصد بالای عناصر آلیاژی و میکروساختار مناسب کاربردهای طاقت فرسا و شدید، باعث شده که تولید این فولادها دشوار باشد.

خواص اصلی فولاد ابزار شامل مقاومت به سایش، سختی بالا. و قابلیت حفظ شکل و در دماهای فوق العاده بالا باعث استفاده از آن در ساخت ابزارهایی مانند مته. برقو، کارتها، قالب های فورجینگ و قالب های تزریق پلاستیک شده است.

بازار فولاد ابزار در سال 2017 بیش از 4.5 میلیارد دلار ارزش داشت. و انتظار می رود تا سال 2024 صنعت به بیش از 2.5 تن فولاد ابزار نیاز داشته باشد. بزرگترین شرکت های تولید کنند فولاد ابزاری در جهان عبارتند از.ناچی -فوجیکوشی، هیتاچی متالز، وست آلپاین، ساموئل سان اند کو، ارامت، تیانگونگ اینترنشنال، شرکت فولاد پنسیلوانیا، کی او اسپشال استیل.

طبقه بندی فولادهای ابزاری

تعداد بسیار زیادی از فولادهای ابزار به طور مؤثری توسط مؤسسه آهن و فولاد آمریکا (AISI) طبقه بندی شده است. که توسط کشورهای بسیاری پذیرفته شده و استفاده می شود. سیستم طبقه بندی AISI فولادهای ابزار را بر اساس مشخصه برجسته آنها مانند آلیاژ. کاربرد یا عملیات حرارتی آنها به گروه های مختلفی تقسیم بندی می مکند.

فولاد رسول دلاکان

با سالها تجربۀ ارزشمند و گرانبها در عرصه تأمین و توزیع انواع ورق آلیاژی و انواع فولاد آلیاژی. با گواهینامه ها و آنالیزهای معتبری با ضمیمه نمودن آن محصولاتش به مشتریان خویش ارائه داده است. توانسته، رضایتمندی مشتریان خویش را همواره فراهم آورد.

صنعتگر شریف و گرامی از اینکه ما را جهت خرید کالا (فولاد آلیاژی) مورد نیاز خویش. انتخاب می نمایید از شما سپاسگزاریم.