فولاد گرمکار چیست ؟

وقتی سخن از ساخت قطعات در دمای بالا به میان می آید اغلب دسته ای از فولاد های ابزار به نام فولاد های گرمکار نقش اساسی ایفا می کنند . این فولاد ها در فرآیند هایی مانند ریخته گری تحت فشار ، اکستروژن و آهنگری امکان تولید قعات ساخته شده از آهن و فلزات غیر آهنی را در دمای بالا فراهم می کنند .

خواص فولاد های گرمکار :

ابزار های ساخته شده از فولاهای گرمکار ، در هنگام استفاده ، نه تنها در معرض دماهای دائمی بالا هستند بلکه در معرض نوسانات حرارتی نیز قرار می گیرند لذا باید به اندازه کافی مقاوم بوده و در اثر فشار و حرارت بالا تغییرات ریز ساختاری در آنها رخ ندهد . به طور کلی فولاد های ابزار گرمکار داری خواص زیر می باشند :

1-مقاومت در برابر تغییر شکل در دمای کار

2- مقاومت در برابر شوک حرارتی

3- مقاومت در برابر ضربه

4- مقاومت در برابر سایش

5- مقاومت در برابر تغییر شکل در حین عملیات حرارتی

6- ماشین کاری خوب در شرایط آنیل شده

طبقه بندی فولاد های ابزار گرمکار :

فولاد های گرمکار براساس ترکیب شیمیایی به سه دسته تقسیم می شوند

1 – فولاد های ابزار گرمکار کروم دار 2- فولاد های ابزار گرمکار تنگستن دار 3- فولاد های ابزار گرمکار مولیبدن دار

فولاد گرمکار پایه کروم :

در این گروه از فولاد های گرمکار عنصر کربن در حدود 0.34 تا 0.4 درصد کربن بوده و حاوی کروم با افزودن مقداری تنگستن ، مولیبدن ، وانادیوم و کبالت می باشند . فولاد های ابزار گرمکار کروم دار در برابر بارگذاری ضربه‌ای دما بالا، نرم شدن در هنگام قرار گرفتن در دماهای بالا و همچنین در برابر خستگی حرارتی مقاوم هستند و این شرایط با استفاده از درصد متوسط کربن و غلظت بالای کروم و دیگر عناصر کاربید ساز قوی برآورده می‌شود .

نام فولاد	عناصر شیمیایی
نام فولاد	C	Cr	V	W	MO	CO
H10	0.4	3.25	0.4	–	2.5	–
H11	0.35	5	0.4	–	1.5	–
H12	0.35	5	0.4	1.5	1.5	–
H13	0.35	5	1	–	1.5	–
H14	0.4	5	–	5	–	–
H19	0.4	4.25	2	4.25	–	4.25

فولاد گرمکار پایه تنگستن :

عناصر آلیاژی این دسته ،کربن ، تنگستن ، کروم و در موارد خاص وانادیوم است . این دسته در مقایسه با فولاد های کروم دار محتوای آلیاژی و بویژه تنگستن بالاتری داشته و به همین سبب مقاومت بیشتری در برابر نرم شدن در هنگام قرار گرفتن در دماهای بالا را دارند .

نام فولاد	عناصر شیمیایی
نام فولاد	C	Cr	V	W	MO	CO
H21	0.35	3.5	–	9	–	–
H22	0.35	2	–	11	–	–
H23	0.3	12	–	12	–	–
H24	0.45	3	–	15	–	–
H25	0.25	4	–	15	–	–
H26	0.5	4	1	18	–	–

فولاد گرمکار پایه مولیبدن :

عناصر آلیاژی اصلی در این گروه مولیبدن، کروم و وانادیم همراه با تنگستن و مقادیر متفاوت کربن هستند . گریدهای مولیبدنی فولادهای کار گرم تقریباً خواص و کاربردهای مشابهی با نوع تنگستن دارند بنابراین بسته به فراوانی و قیمت، جانشینی برای این فولادها است ، در این فولاد ها مولیبدن، دیگر عنصر کاربید ساز قوی منجر به پایداری ریز ساختار در هنگام قرار گرفتن در معرض عملیات شکل دهی در دمای بالا می گردد .

نام فولاد	عناصر شیمیایی
نام فولاد	C	Cr	V	W	Mo	Co
H42	0.6	4	2	6	5	–

کاربرد ها :

چکش فورج گرم ، سندان فورج گرم ، قالب های فورج داغ ، قالب های ریخته گری دایکست ، غلطک نورد گرم ، گیوتین برش ورق داغ و …

عامل اصلی استجکام بخشی اغلب فولاد های گرمکار عنصر کروم است .

بر خلاف فولاد های HSS که سختی ایجاد شده از طریق کاربید های ایجاد شده از سایر عناصر آلیاژی است در فولاد های گرمکار اغلب کروم موجود صرف کاربید سازی شده و علت اصلی سختی این دسته از فولاد هاست و عنصر سلیسیم وظیفه ایجاد مقاومت به اکسیداسیون را بر عهده دارد به همین دلیل رنج کف سیلیسیم در این فولاد ها بسته است .

نکته مهم در فولاد های گرمکار این است که کربن در رنج متوسط قرار دارد چرا که در دمای بالا کاربید آهن پایدار نبوده و با افزایش دما سبب افت سختی فولاد خواهد شد .