فولادهای ابزار بسته به نوع فرآیند کاری که در آن ها استفاده می شوند، به دو دسته اصلی فولادهای ابزار سردکار و فولادهای ابزار گرم کار تقسیم می شوند. در این مقاله به بررسی تفاوت های فولاد سردکار و گرم کار می پردازیم. ابتدا به این سوال پاسخ می دهیم که فولاد سردکار(فولاد ابزار سردکار) چیست؟ فولادهای ابزار سردکار و گرم کار را از نظر کلی بررسی کرده و تفاوت های آن ها را از جنبه های مختلف مانند ترکیبات شیمیایی، دمای کاری، قیمت انواع ورق تولید شده از این روش ها و کاربرد مقایسه خواهیم کرد.
تولید فولاد سردکار و گرم کار دو فرآیند مهم در صنعت فولادسازی هستند که هر کدام ویژگی ها و کاربردهای خاص خود را دارند. فولاد گرم کار در فرآیند تولید خود به دمای بالا (بین 1100 تا 1300 درجه سانتی گراد) شکل می گیرد و به دلیل این دمای بالا، ساختار دانه ای آن خواص مکانیکی مطلوبی دارد. این نوع فولاد به‌طور معمول برای قطعاتی که نیاز به استحکام و مقاومت در برابر فشار و حرارت دارند، استفاده می شود.
از سوی دیگر، فولاد سردکار در دمای کمتر از نقطه آهنگری شکل می گیرد و به علت دمای کمتر، دارای سختی بیشتر و ترکیب شیمیایی متفاوتی است که آن را برای برخی کاربردهای خاص مانند صنایع خودروسازی، لوله کشی، و بسته بندی مناسب می سازد. در مقایسه کلی، انتخاب بین فولاد سردکار و گرم کار بستگی به خواص مورد نیاز در کاربرد خاص دارد، از جمله استحکام، سختی، دوام، و قابلیت فرم دهی مورد نظر.
فولاد ابزار سردکار (Cold Work Tool Steel) به گروهی از فولادهای آلیاژی گفته می شود که برای ابزارهایی که در دماهای پایین (زیر ۲۰۰ درجه سانتی گراد) کار می کنند، طراحی شده اند. این فولادها از عناصر آلیاژی مختلفی مانند کروم، منگنز، مولیبدن و تنگستن تشکیل شده اند که به افزایش سختی و مقاومت آن ها در برابر سایش کمک می کند. از فولادهای سردکار در ساخت انواع قالب های برش، پانچ ها، تیغه های برشی، ابزارهای پرس و قطعاتی که نیاز به استحکام بالا در دماهای پایین دارند، استفاده می شود.
فولاد ابزار گرم کار (Hot Work Tool Steel) نوعی فولاد آلیاژی است که برای استفاده در دماهای بالا (بالاتر از ۲۰۰ درجه سانتی گراد) طراحی شده است. این فولادها به دلیل ترکیب شیمیایی خاص خود، مقاومت بالایی در برابر تغییرات حرارتی و شوک های دمایی دارند. سختی قرمز به توانایی فولاد در حفظ سختی و استحکام در دماهای بالا گفته می شود. این خاصیت باعث می شود ابزارهای ساخته شده از فولاد گرم کار، در برابر تغییر شکل و کاهش مقاومت هنگام گرم شدن، پایدار باقی بمانند.
اطلاع از خصوصیات و تفاوت های هر کدام از فولادهای گرم کار و سرد کار به ما کمک می کند تا با انتخاب صحیح، طول عمر قطعات و عملکرد آنها را افزایش دهیم. در ادامه به این تفاوت ها اشاره خواهیم داشت:
قیمت فولادهای ابزار به عوامل مختلفی مانند ترکیب شیمیایی، فرآیند تولید، میزان سختی و کاربرد بستگی دارد. به طور کلی، فولادهای گرم کار به دلیل نیاز به مقاومت در دماهای بالا و استفاده از عناصر آلیاژی گران قیمت تر مانند مولیبدن و وانادیوم، قیمت بالاتری نسبت به فولادهای سردکار دارند.
در مقابل، فولادهای سردکار با داشتن ترکیبات ساده تر و قابلیت سخت کاری بالا، قیمت پایین تری دارند. در این میان قیمت آهن آلات به صورت مستقیم و غیر مستقیم می تواند بر هزینه نهایی تولید، صرفه جویی اقتصادی و تصمیم گیری در استفاده از فولاد گرم کار یا سردکار نقش تعیین‌کننده ای داشته باشد.
فولادهای ابزار سردکار و گرم کار برای کاربردهای مختلفی طراحی شده اند. مثلا فولاد سردکار در ابزارهایی استفاده می شود که تحت دماهای پایین کار می کنند، مانند:
و فولاد گرم کار در ابزارهایی به کار می رود که در معرض حرارت بالا هستند، از جمله:
یکی از مهم ترین تفاوت های فولادهای ابزار سردکار و گرم کار، محدوده دمای کاری آنها است. این تفاوت تاثیر مستقیمی بر عملکرد، استحکام و دوام آن ها در شرایط کاری مختلف دارد:
ترکیب شیمیایی این دو نوع فولاد تاثیر مستقیمی بر خواص آن ها دارد:
در ادامه یک جدول ساده تهیه کرده ایم که تفاوت‌های اصلی بین این دو نوع فولاد را در یک نگاه نمایش می‌دهد:
| ویژگی | فولاد گرمکار | فولاد سردکار |
|---|---|---|
| روش تولید | با حرارت بالا و نورد در دمای بالا | نورد در دمای محیط بدون حرارت دهی بالا |
| قوت کششی | کمتر | بیشتر |
| استحکام | پایین تر | بالاتر |
| دوام | پایین تر | بالاتر |
| ضخامت | معمولا بیشتر | معمولا دقیق تر و یکنواخت تر |
| قیمت تقریبی | ارزان تر از سردکار | گران تر از گرم کار |
| کاربرد معمول | قطعات سازه ای، تیرآهن، ورق های ساختمانی | ابزارها، قالب ها، قطعات ماشین آلات دقیق |
جمع بندی
فولادهای ابزار سردکار و گرم کار هر کدام برای کاربردهای خاصی طراحی شده اند و انتخاب مناسب بین آنها بستگی به شرایط کاری، دمای محیط و نیازهای مکانیکی دارد. فولادهای سردکار برای ابزارهایی که در دماهای پایین کار می کنند، مناسب اند و سختی بالایی دارند. در مقابل، فولادهای گرم کار برای دماهای بالا طراحی شده اند و مقاومت خوبی در برابر حرارت دارند. شناخت تفاوت های این دو نوع فولاد به صنایع مختلف کمک می کند تا انتخاب بهتری برای ابزارهای خود داشته باشند.
سوالات متداول
مهم ترین تفاوت این دو فولاد در دمای کاری آنها است. فولاد سردکار برای دماهای پایین و فولادهای گرم کار برای دماهای بالا طراحی شده اند.
سختی قرمز (Red Hardness) به توانایی فولاد در حفظ سختی و مقاومت مکانیکی در دماهای بالا (معمولا بالای 400°C) گفته می شود. این ویژگی در فولادهای ابزار مخصوصا گرمکار اهمیت دارد تا در شرایط حرارتی شدید دچار افت عملکرد نشوند.
فولاد سردکار به‌دلیل ساختار میکروسکوپی و آلیاژهای کم مقاومت به حرارت، در دماهای بالا دچار کاهش سختی، تغییر شکل و افت خواص مکانیکی می شود. بنابراین برای کاربردهای دمای بالا، استفاده از فولاد گرمکار با پایداری حرارتی بالا توصیه می شود.
چون فولاد سردکار دقت ابعادی، استحکام و کیفیت سطح بالاتری دارد. البته اگر شما فولاد گرمکار خاص (مثلاً H13 یا DIN 1.2344) را با یک سردکار معمولی مقایسه کنید، ممکن است قیمت گرمکار بیشتر باشد.
مرکزآهن، مرجعی تخصصی و به روز برای کسب دانش و اطلاع از آخرین تحولات بازار آهن و فولاد است. با وبلاگ جامع ما، همیشه از آخرین اخبار و اطلاعات این صنعت آگاه باشید.