فولاد 1.2344 چیست؟

فولاد گرمکار 1.2344 یکی از فولادهای کارگرم شده است و جزء فولادهای ابزار کرومی به شمار می‌آید. در ساخت این فولاد، از عنصر وانادیم به عنوان عامل استحکام‌بخش استفاده است. وجود حدود پنج درصد عنصر کروم در این آلیاژ کمک می‌کند تا در برابر نرم‌شدگی (softening)، سایش، فرسایش و خستگی در دمای بالا مقاومت بالایی پیدا کند. این فولاد می‌تواند انتخاب خوبی برای گسترۀ وسیعی از کاربردهای کار گرم و کار سرد باشد. سختی، چقرمگی و استحکام بالا از ویژگی‌های این فولاد است.

این فولاد در صنعت با چه نام‌هایی مشهور است؟

فولاد 1.2344 در استاندارد DIN (مؤسسۀ ملی استاندارد آلمان) با نام X 40 CrMoV 5-1، در استاندارد AFNOR (مؤسسۀ ملی استاندارد فرانسه) با Z 40 CDV 5، در استاندارد AISI با H13 / H13 ESR و در ایتالیا به X 40 CrMoV 5-1 KU شناخته می‌شود.

برای خرید فولاد 1.2344 باید به چه نکته‌هایی توجه کرد؟

در هنگام خرید فولاد 2344 نیاز است به برخی موارد توجه کرد تا تصمیم در تهیه فولاد بهتری بگیریم. برخی از این مشخصه‌ها شامل:

ترکیب شیمیایی فولاد 1.2344

این فولاد حاوی عنصرهای شیمیایی کربن، گوگرد، سیلسیوم، کروم، منگنز، مولیبدن، فسفر و مولیبدن است. در جدول زیر ترکیب شیمیایی این فولاد دقیق‌تر آورده شده است

کابردهای فولاد 1.2344

فولاد گرمکار 1.2344 اساساً برای شکل‌دهی قالب‌های اکستروژن به کار می‎رود. کاربردهای مرسوم آن شامل قالب‎‌های ریخته‌گری آلومینیوم، منیزیوم، روی، مس و قالب‌های اکستروژن آلومینیوم، آسترها (liners)، دوک‌ها (spindles)، پدهای فشاری (pressure pad) و حلقه آداپتور مس و برنج می‌شود. هم‌چنین، از فولاد 1.2344 برای تولید قالب‌زنی داغ، آهنگری قالب اکستروژن، قالب‌های پرچ‌کاری گرم، قالب‌های جیگ (گیره)، گرم‌کوبی، ابزارهای زائده‌بری (trimming tools) استفاده می‌شود.

انواع عملیات‌ها و عملیات حرارتی فولاد 1.2344 (X 40 CrMoV 5-1)

فولاد H13 برای داشتن بهترین عمل‌کرد باید تحت یک فرآیند عملیات حرارتی قرار گیرد تا بتواند برای مدت طولانی در محیط سخت دمای بالا و فشار بالا به طور پایدار کار کند. به‌طور‌کلی فولاد ابزار H13 می‌تواند تحت یک یا چند تا از عملیات حرارتی‌های زیر قرار بگیرد:

شکل‌دهی (forging):

به آرامی تا دمای 750°C پیش‌گرم شود و سپس دما با سرعت بیشتری تا 1050-1100 °C گرم شود. توجه کنید که دمای فرجینگ هرگز نباید به زیر 850°C برسد. توجه به این نکته ضروری است که فولاد 1.2344 بعد از فرجینگ و شکل‌دهی باید به آرامی در کوره یا ورمیکولیت (vermiculite) خنک شود.

سخت‌کاری (HARDENING):

فولاد باید در دمای 780-820°C پیش‌گرم شود. در حین این‌که کاملاً در دمای مشخص غوطه‌ور می‌شود، سپس دما به سرعت به دمای مخصوص سخت‌کاری، یعنی 1000 تا 1030°C برسد. زمانی که فولاد به این دما رسید، در حدود سی دقیقه کاملاً غوطه‌ور شود. فولاد می‌تواند در هوا خنک شود؛ اما قطعه‌های بزرگ بهتر است در روغن خنک شوند. برای کاهش دکربوره شدن یا مقیاس ما معمولاً عملیات حمام نمک ذوب شدۀ هم‌دما را پیشنهاد می‌دهیم؛ بنابراین فولاد 1.2344 در دمای 780-820°C در نمک پیش‌گرم شود؛ سپس به حمام نمک در دمای 1000-1030°C انتقال داده شود و در آن دما غوطه‌ور شود. پس از آن دمای حمام به 500 -550°C برسد و در نهایت در هوا خنک شود. از طرف دیگر، این فولاد ابزار ممکن است در خلاء سخت شده یا بسته‌بندی شده باشد.

تمپر شدن (TEMPERING):

این فولاد باید به آرامی و یک‌نواخت به دمای مجاز برای تمپر شدن برسد. زمان تمپر شدن به ازای هر 25 میلی‌متر ضخامت، دو ساعت است. بعد از عملیات تمپر کردن باید از کوره خارج شود و در هوا خنک شود. معمولاً تمپر کردن و بازپخت ثانویه شدیداً پیشنهاد می‌شود؛ چون این فولاد بعد از سریع‌ سرد کردن به سختی بالایی می‌رسد و این سختی بالا چقرمگی مناسبی ندارد. طبق تجربه، بعد از کوئنچ‌ کردن (سریع سرد کردن) تنش‌های داخلی زیادی در این فولاد شکل می‌گیرد و اگر این تنش‌ها آزاد نشود، هنگام استفاده این فولاد ترک می‌خورد. درنتیجه برای به‌دست‌آوردن بهترین عمل‌کرد گاهی بین دو تا سه بار تمپرکردن لازم است. فولاد گرمکار 1.2344 بهتر است بین این تمپرها تا دمای محیط خنک شود. معمولاً دمای تمپرکردن فولاد 1.2344 با توجه به سختی مطلوب بین 550 تا 650°C است. لازم به یادآوری است که زمان تمپر ثانویه حدود 20 تا 25 درصد و دمای آن حدود 10°C کمتر از تمپر اولیه است.

آنیلینگ (ANNEALING):

فولاد 1.2344 باید قبل از خنک شدن در کوره، با بیشینۀ سرعت 20°C در ساعت تا دمای 600°C برسد و به طور کامل در دمای 840 تا 860°C غوطه‌ور شود و سپس در هوا خنک شود.

گرفتن تنش پسماند (STRESS RELIEVING):

زمانی که ابزارهای ساخته شده از فولاد 1.2344 بسیار ماشین‌کاری شوند، آزاد کردن کرنش‌های داخلی امری اجتناب‌ناپذیر است تا وقتی فولاد عملیات سخت‌کاری خود را آغاز می‌کند، احتمال اعوجاج به حداقل مقدار خود برسد؛ بنابراین آزاد کردن تنش‌های پیسماند بعد از ماشین‌کاری‎‌های سنگین الزامی است. برای آزاد کردن این تنش‌ها، اجزا باید به دقت تا دمای 700°C گرم شوند و اجازه دهید زمان غوطه‌وری کامل طی شود (برای هر 25 میلی‌متر ضخامت باید دو ساعت گرم شود). پس از آن قطعه‌ها در کوره یا هوا خنک می‌شود.

عملیات سطحی (Surface Treatments):

به علت دمای بالای تمپر کردن این آلیاژ بهتر است تحت عملیات حرارتی‌های سطح مرسوم مانند نیتریده کردن یا تیتانیوم ـ نیتریده‎ کردن قرار بگیرد. بعد از عملیات نیتریده کردن سختی سطح می‌تواند به 60 تا 65 HRC برسد. در طول آهنگری و فرجینگ، فولاد معمولاً نرم‌تر می‌شود. برای جلوگیری از خمش زیاد، طول محصولات ماشین‌های فرجینگ معمولی نباید بیش از نُه متر شود. در حین تولید، شمش‌های فولاد H13 باید به آرامی سرد شوند. بعد از این‌که شمش‌ها از قالب خارج شوند، بهتر است قبل از فرجینگ، عملیات آنیل شود.

کوئنچ کردن (Quenching):

کوئنچ کردن یکی از مهم‌ترین بخش‌های عملیات حرارتی فولاد گرمکار 1.2344 است. در طول فرایند کوئنچ کردن آستنیت در دمای بالا به مارتنزیت تبدیل می‌شود. ساختار مارتنزیت سختی و استحکام بالای قالب‌ها و عمر طولانی آن‌ها را تضمین می‌کند. معمولاً دو نمونه ازا تجهیزات کوئنچ کردن وجود دارد: اول، گرمایش در خلاء و کوئنچ کردن و دوم، کوره‌های الکتریکی با اتمسفر کنترل شده.

این فولاد گرمکار معمولاً در دو مرحله حرارت داده می‌شود. معمولاً مرحلۀ اول پیش‌گرم در حدود 600°C و مرحلۀ دوم حدود 850°C انتخاب می‌شود. هدف از این دو مرحله حرارت دادن این است که داخل و خارج قطعه کاملاً یک‌نواخت و همگن گرم شوند؛ زیرا معمولاً تنش‌های پسماند به علت این اختلاف دمایی به وجود می‌آیند که بعدتر می‌توانند باعث اعوجاج قطعه شوند. برای به‌دست آوردن بالاترین چقرمگی و جلوگیری از ترک‌ها بهتر است از حد پایین محدودۀ دمایی آستنیته‌شدن کمک گرفته شود.

جوش‌کاری فولاد 1.2344

هر چند به‌طور عمومی جوش‌کاری فولادهای ابزار پیشنهاد داده نمی‌شود؛ اما در شرایطی لازم است تا این فولاد جوشکاری شود. ممکن است بعد از جوش‌کاری و حین‌ سرد شدن فولاد ترک بخورد؛ مگر این‌که ملاحظاتی برای آن در نظر گرفته شود. معمولاً جوش‌کاری با قوس و گاز محافظ آرگون از روش‌های مناسب برای اتصال‌دهی این آلیاژ به شمار می‌آید. چند نکتۀ مهم:

مطلوب است این فولاد قبل از جوش‌کاری آنیل شود و بعد از عملیات جوش‌کاری تمپر شود.
بسیار مهم است که قالب را تا دمای 300 تا 350°C پیش‌گرم کنید و این دما حین جوشکاری حفظ شود.
پس از اتمام جوش‌کاری، به مدت یک ساعت در دمای 300-500°C نگهداری شود و سپس قالب به آرامی در کوره یا مواد خنک شود.
اگر قطعه قبل از جوش‌کاری آنیل شد، لازم است قبل از عملیات سخت‌کاری در دمای 700°C تنش پسماند آن گرفته شود.
اگر ابزار قبل از جوشکاری آنیل نشده است، حداقل به مدت 2 ساعت در دمای 550-650°C تمپر شود.