معرفی فولاد 1.2367
فولاد 1.2367 که در استاندارد DIN آلمان به این نام شناخته می‌شود، یکی از فولاد ابزار گرم‌کار بسیار پرکاربرد در صنایع قالب‌سازی، به‌ویژه برای قالب‌های اکستروژن و عملیات شکل‌دهی فلزات در دمای بالا است. این فولاد با نام‌های معادلی مانند X38CrMoV5-3 یا به‌طور بین‌المللی با استاندارد AISI H11 نیز شناخته می‌شود. فولاد 1.2367 به‌دلیل ترکیب شیمیایی خاص، خواص فیزیکی و مقاومت حرارتی بالا، گزینه‌ای ایده‌آل برای شرایط کاری شدید به شمار می‌رود.
در فرآیندهای اکستروژن فلزات غیرآهنی مانند آلومینیوم، مس و آلیاژهای آن‌ها، قالب‌ها باید در برابر دمای بسیار بالا، فشارهای مکانیکی شدید و سایش مداوم مقاومت کنند. فولاد 1.2367 با ارائه تعادل مناسبی از سختی، چقرمگی و پایداری حرارتی، این نیازها را به خوبی برآورده می‌کند. همچنین در مقایسه با فولادهای گرم‌کار مشابه نظیر 1.2344 (H13)، این فولاد مقاومت بیشتری در برابر شوک حرارتی دارد که آن را برای قالب‌هایی با سیکل کاری سریع و شرایط حرارتی ناپایدار، بسیار مناسب می‌سازد.
در ادامه به بررسی دقیق‌تر ویژگی‌های فنی این فولاد می‌پردازیم تا علت محبوبیت آن در کاربردهای سنگین و حساس روشن‌تر شود.
ترکیب شیمیایی و ساختار متالورژیکی
ترکیب شیمیایی فولاد 1.2367 نقش بسیار مهمی در ایجاد خواص منحصربه‌فرد آن ایفا می‌کند. این فولاد از گروه فولادهای کم‌کربن اما آلیاژی است و عناصر آلیاژی آن شامل کروم، مولیبدن و وانادیم می‌شود. ترکیب معمول این فولاد به شرح زیر است:
کربن (C): حدود 0.38%
کروم (Cr): حدود 5.0%
مولیبدن (Mo): حدود 1.3%
وانادیم (V): حدود 0.4%
منگنز، سیلیکون و فسفر: در مقادیر کنترل‌شده
وجود این عناصر باعث افزایش سختی‌پذیری، مقاومت در برابر خستگی حرارتی، مقاومت به سایش و پایداری در دمای بالا می‌شود. ساختار متالورژیکی فولاد 1.2367 پس از عملیات حرارتی مناسب، عمدتاً از مارتنزیت به همراه کاربیدهای ریز و پراکنده تشکیل شده که موجب افزایش سختی سطحی و مقاومت سایشی می‌شود، در حالی که چقرمگی کلی نیز حفظ می‌شود.
برای مشاهده مقاله بیشتر: کاربرد فولاد 1.2379 (SPK NL) در ساخت ابزارهای صنعتی و دستی کلیک کنید >>
خواص فیزیکی و مکانیکی برجسته
فولاد 1.2367 به دلیل ساختار آلیاژی خاص و قابلیت عملیات حرارتی گسترده، دارای خواص فیزیکی و مکانیکی برجسته‌ای است که در کاربردهای سخت صنعتی بسیار اهمیت دارد. برخی از مهم‌ترین خواص آن عبارتند از:
سختی نهایی: پس از عملیات حرارتی (کوئنچ و تمپر)، سختی این فولاد معمولاً بین 44 تا 50 راکول C است.
چقرمگی بالا: برخلاف بسیاری از فولادهای سخت‌کاری‌شده، فولاد 1.2367 چقرمگی بالایی دارد که موجب مقاومت در برابر ترک‌خوردگی حرارتی می‌شود.
مقاومت به سایش: ساختار کاربیدی یکنواخت باعث افزایش مقاومت در برابر سایش در دماهای بالا می‌شود.
پایداری ابعادی: این فولاد در فرآیندهای حرارتی و تحت بارهای مکانیکی تغییرات ابعادی ناچیزی دارد که برای ساخت قالب‌های دقیق بسیار اهمیت دارد.
در مجموع، این خواص فنی باعث می‌شود فولاد 1.2367 در رده بالاتری نسبت به بسیاری از فولادهای گرم‌کار قرار بگیرد، به‌ویژه در شرایطی که عمر قالب و دقت عملکرد، اولویت دارند.
چرا فولاد 1.2367 برای قالب‌های اکستروژن مناسب است؟
فرآیند اکستروژن، چه برای فلزات آهنی و چه غیرآهنی، شامل فشار دادن یک بیلت فلزی از داخل قالب با دمای بالا و فشار شدید است. این فرآیند به قالب‌هایی با خواص ویژه نیاز دارد، از جمله مقاومت حرارتی، تحمل فشار و پایداری ابعادی. فولاد 1.2367 با فراهم کردن تمام این ویژگی‌ها، یکی از بهترین گزینه‌ها برای قالب‌های اکستروژن فلزات غیرآهنی است.
مقاومت عالی در برابر دمای بالا و شوک حرارتی
یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های فولاد 1.2367 مقاومت آن در برابر دمای بالا است. در قالب‌گیری اکستروژن، دمای کاری می‌تواند تا 600-700 درجه سانتی‌گراد برسد. فولادهای ضعیف‌تر در این دما دچار تغییر فاز، افت سختی یا ترک‌های ناشی از شوک حرارتی می‌شوند. اما فولاد 1.2367 با داشتن عناصر آلیاژی پایدار، ساختار مارتنزیتی مقاوم و کاربیدهای پایدار، به‌خوبی در برابر تنش‌های حرارتی مقاومت کرده و ترک نمی‌خورد. این ویژگی، آن را برای سیکل‌های حرارتی مکرر و طولانی‌مدت بسیار مناسب می‌سازد.
قابلیت تحمل فشارهای بالا در فرآیند اکستروژن
فرآیند اکستروژن نیازمند اعمال فشارهای بسیار بالا (گاهی تا صدها مگاپاسکال) برای شکل‌دهی فلز مذاب است. فولاد 1.2367 با ساختار مقاوم به خزش و فشار، دچار تغییر شکل دائمی نمی‌شود و ترک‌های ناشی از فشار مکانیکی نیز در آن کمتر مشاهده می‌شود. به همین دلیل است که در قالب‌هایی که تحت بارگذاری مداوم و سیکل‌های سنگین کاری هستند، این فولاد عملکرد بسیار بهتری از خود نشان می‌دهد.
پایداری ابعادی در شرایط کاری شدید
دقت ابعادی قالب‌ها در فرآیندهای صنعتی بسیار حیاتی است. انبساط، تغییر فرم یا تابیدگی قالب باعث ناهنجاری در محصول نهایی می‌شود. فولاد 1.2367 با حفظ ساختار پایدار خود حتی در دمای بالا و فشار زیاد، پایداری ابعادی مناسبی دارد. این ویژگی موجب افزایش عمر قالب و کاهش دفعات تعمیر یا تعویض می‌شود که از نظر اقتصادی نیز به‌صرفه است.
کاربرد فولاد 1.2367 در اکستروژن فلزات غیرآهنی
فولاد 1.2367 در صنایع مرتبط با شکل‌دهی فلزات غیرآهنی جایگاه ویژه‌ای دارد. فرآیند اکستروژن آلومینیوم، مس، برنج و سایر آلیاژهای غیرآهنی نیازمند قالب‌هایی با مقاومت حرارتی و مکانیکی بالا هستند. انتخاب فولاد مناسب برای قالب این فرایند تأثیر مستقیمی بر کیفیت نهایی محصول، سرعت تولید و بهره‌وری تجهیزات دارد. فولاد 1.2367 با دارا بودن خواصی همچون مقاومت به سایش، شوک حرارتی و پایداری ابعادی، در این حوزه به‌عنوان یکی از گزینه‌های برتر شناخته می‌شود.
اکستروژن آلومینیوم و آلیاژهای آن
آلومینیوم به‌دلیل وزن کم، قابلیت ماشین‌کاری بالا و رسانایی مطلوب، یکی از پرکاربردترین فلزات در صنایع مختلف است. فرآیند اکستروژن آلومینیوم اغلب در دمایی حدود 450 تا 500 درجه سانتی‌گراد انجام می‌شود، و قالب‌هایی که در این دما کار می‌کنند باید از موادی ساخته شوند که در برابر اکسیداسیون، سایش و شوک حرارتی مقاوم باشند.
فولاد 1.2367 در ساخت قالب‌های اکستروژن آلومینیوم بسیار موفق عمل کرده است. این فولاد با داشتن عناصر آلیاژی مانند کروم و مولیبدن، مقاومت بسیار خوبی در برابر پوسته شدن سطحی (scaling) و تغییر شکل حرارتی دارد. همچنین قابلیت پرداخت‌پذیری سطحی بالای آن باعث می‌شود محصولات اکسترود شده دارای سطحی صاف و بدون نقص باشند، که در صنایع ساختمانی، خودروسازی و لوازم خانگی اهمیت زیادی دارد.
کاربرد در اکستروژن مس و آلیاژهای برنج
در اکستروژن فلزاتی مانند مس و برنج، به دلیل رسانایی حرارتی بالا و خواص مکانیکی خاص، قالب‌ها بیشتر در معرض خوردگی حرارتی و سایش قرار دارند. فولاد 1.2367 با ساختار متالورژیکی پایدار خود، گزینه‌ای ایده‌آل برای این نوع کاربردهاست.
برخلاف فولادهای معمولی که در تماس با فلزات مسی ممکن است دچار خوردگی شیمیایی یا افت عملکرد شوند، فولاد 1.2367 مقاومت مناسبی در برابر واکنش‌های بین فلز قالب و فلز اکسترودشونده دارد. به همین دلیل در ساخت قالب‌هایی که برای تولید قطعات الکتریکی، شیرآلات برنجی یا قطعات تزئینی بر پایه مس استفاده می‌شوند، بسیار مورد توجه قرار گرفته است.
ساخت سنبه، بوش و قالب‌های تحت فشار بالا
در فرآیند اکستروژن، قطعاتی مانند سنبه، بوش، لاینر و قالب اصلی همگی تحت تنش‌های فشاری و حرارتی بالا قرار دارند. فولاد 1.2367 به‌دلیل داشتن مقاومت بالا در برابر خزش، خستگی حرارتی و ترک‌های ناشی از تنش، در ساخت این قطعات به‌کار می‌رود.
سنبه‌هایی که از فولاد 1.2367 ساخته می‌شوند می‌توانند در برابر ده‌ها هزار سیکل کاری بدون افت عملکرد یا تغییر ابعادی دوام بیاورند. این ویژگی باعث می‌شود صنایع تولیدکننده بتوانند با اطمینان بیشتری برنامه‌ریزی تولید خود را انجام دهند و از توقفات ناخواسته جلوگیری کنند.
مزایای استفاده از فولاد 1.2367 در صنعت اکستروژن
استفاده از فولاد 1.2367 در صنعت اکستروژن تنها به دلیل ویژگی‌های فنی آن نیست؛ بلکه در عمل، مزایای اقتصادی و عملیاتی زیادی نیز به همراه دارد. از افزایش طول عمر قالب‌ها گرفته تا بهبود کیفیت محصولات و کاهش هزینه‌های تعمیرات، این فولاد به شرکت‌های صنعتی کمک می‌کند تا بهره‌وری خود را ارتقاء دهند.
افزایش طول عمر قالب و کاهش دفعات تعویض
یکی از مهم‌ترین مزایای فولاد 1.2367 طول عمر بالا در شرایط کاری دشوار است. مقاومت در برابر شوک حرارتی، سایش و خزش باعث می‌شود قالب‌ها مدت‌زمان بیشتری بدون نیاز به تعمیر یا تعویض کار کنند. این ویژگی مستقیماً به کاهش زمان توقف خط تولید، کاهش هزینه‌های عملیاتی و افزایش بهره‌وری منجر می‌شود.
در مقایسه با فولادهایی مانند فولاد 1.2344 یا حتی فولادهای نیتروژن‌دار، فولاد 1.2367 دوام بیشتری در قالب‌های اکستروژن نشان داده است. به‌طور متوسط، قالب‌های ساخته‌شده از این فولاد بین 20 تا 30 درصد طول عمر بیشتری دارند.
بهبود کیفیت سطح محصولات نهایی
سطح داخلی قالب‌ها مستقیماً بر کیفیت سطح قطعه اکسترودشده تأثیر می‌گذارد. فولاد 1.2367 با قابلیت بالای پرداخت‌کاری و مقاومت در برابر اکسیداسیون سطحی، امکان تولید قطعاتی با سطح صاف، یکنواخت و بدون زبری را فراهم می‌کند.
این مزیت برای صنایع حساس مانند تولید قطعات دکوراتیو، سازه‌های آلومینیومی در معماری و قطعات دقیق در صنایع الکترونیک بسیار ارزشمند است، زیرا نیاز به عملیات پرداخت ثانویه را کاهش داده و در نتیجه هزینه نهایی تولید را کم می‌کند.
کاهش هزینه‌های نگهداری و توقف تولید
هر توقف در خط تولید برای تعویض قالب یا انجام تعمیرات می‌تواند منجر به هزینه‌های بالای مستقیم و غیرمستقیم شود. فولاد 1.2367 به‌دلیل عملکرد پایدار و طول عمر بالا، موجب کاهش قابل‌توجهی در دفعات نگهداری، تعمیر و تعویض قالب می‌شود.
از طرف دیگر، پایداری حرارتی و مکانیکی این فولاد باعث می‌شود که قالب‌ها در سیکل‌های کاری شدید نیازی به خنک‌کاری مکرر یا کنترل دقیق دما نداشته باشند، که خود عاملی در کاهش پیچیدگی فرآیند تولید و افزایش بازدهی است.
مقایسه فولاد 1.2367 با دیگر فولادهای قالب‌سازی
در انتخاب فولاد مناسب برای قالب‌سازی، ویژگی‌های مختلفی همچون مقاومت حرارتی، مقاومت در برابر سایش، چقرمگی و پایداری ابعادی اهمیت زیادی دارند. فولاد 1.2367 در مقایسه با دیگر فولادهای قالب‌سازی، ویژگی‌های منحصر به‌فردی دارد که آن را به انتخابی محبوب در بسیاری از فرآیندهای اکستروژن فلزات غیرآهنی تبدیل کرده است. در این بخش، به مقایسه این فولاد با دو فولاد دیگر، 1.2344 و فولادهای کم‌آلیاژ، می‌پردازیم.
تفاوت با فولاد 1.2344 در مقاومت حرارتی
فولاد 1.2344، که مشابه فولاد 1.2367، جزء فولادهای پرکاربرد در قالب‌سازی گرم‌کار است، به‌ویژه در قالب‌های اکستروژن و تزریق پلاستیک. اما تفاوت اصلی این دو فولاد در مقاومت حرارتی آن‌ها است.
فولاد 1.2367، برخلاف 1.2344، دارای ترکیب شیمیایی خاصی است که آن را مقاوم‌تر در برابر شوک حرارتی و دمای بالا می‌سازد. در دماهای بالای 500 درجه سانتی‌گراد، فولاد 1.2344 دچار تغییرات ساختاری و افت سختی می‌شود، در حالی که فولاد 1.2367 با مقاومت بیشتر در برابر اکسیداسیون و تغییرات فازی، در شرایط دمایی بالا عملکرد بهتری ارائه می‌دهد. این ویژگی به‌ویژه در قالب‌های اکستروژن فلزات غیرآهنی که در دماهای بالا و با سیکل‌های حرارتی مکرر کار می‌کنند، مزیت بزرگی محسوب می‌شود.
عملکرد بهتر نسبت به فولادهای کم‌آلیاژ در فشار بالا
فولاد 1.2367 نسبت به بسیاری از فولادهای کم‌آلیاژ از جمله فولادهای ساده کربنی یا حتی فولادهای ابزار با آلیاژ پایین عملکرد بهتری در شرایط فشار بالا دارد. این فولاد به دلیل وجود عناصر آلیاژی مانند کروم و مولیبدن، دارای ویژگی‌هایی مانند مقاومت به خزش، فشار و سایش در دماهای بالا است. در حالی که فولادهای کم‌آلیاژ معمولاً در برابر فشارهای بالا و دماهای شدید دچار افت سختی یا تغییر ابعادی می‌شوند، فولاد 1.2367 عملکرد بهتری در این شرایط نشان می‌دهد.
این ویژگی باعث می‌شود که فولاد 1.2367 در صنایع اکستروژن که نیاز به قالب‌هایی با مقاومت بالا در برابر فشار دارند، گزینه‌ای ایده‌آل باشد. به‌ویژه در قالب‌های آلومینیوم، مس و برنج که تحت فشارهای بسیار بالا قرار می‌گیرند، فولاد 1.2367 دوام و عملکرد بهتری از خود نشان می‌دهد.
نکات فنی در فرآوری، ماشین‌کاری و عملیات حرارتی فولاد 1.2367
برای دستیابی به بهترین عملکرد از فولاد 1.2367، رعایت نکات فنی در فرآوری، ماشین‌کاری و عملیات حرارتی این فولاد ضروری است. این فولاد با توجه به ترکیب شیمیایی خاص خود به‌طور ویژه به فرآیندهای حرارتی و ماشین‌کاری حساس است و نیاز به دقت در انجام عملیات دارد. در این بخش، نکات مهم در پیش‌گرم، کوئنچ و ماشین‌کاری فولاد 1.2367 بیان می‌شود.
توصیه‌های عملی برای پیش‌گرم و کوئنچ
یکی از نکات مهم در عملیات حرارتی فولاد 1.2367، فرآیند پیش‌گرم و کوئنچ آن است. برای دستیابی به خواص مطلوب این فولاد، باید دماهای خاصی در مراحل پیش‌گرم، گرم کردن و کوئنچ رعایت شود:
پیش‌گرم: پیش‌گرم فولاد 1.2367 باید در دمایی حدود 500 تا 600 درجه سانتی‌گراد انجام شود. این کار به‌ویژه در قالب‌های بزرگ یا قطعات با ضخامت زیاد کمک می‌کند تا از تنش‌های حرارتی و ترک‌های ناشی از سرد شدن سریع جلوگیری شود.
گرم کردن: دمای مناسب برای گرم کردن فولاد 1.2367 برای عملیات کوئنچ باید بین 950 تا 1050 درجه سانتی‌گراد باشد. این دما باید به‌طور یکنواخت در تمام سطح فولاد اعمال شود تا از هر گونه انحراف در ترکیب ساختاری جلوگیری گردد.
کوئنچ: پس از گرم کردن فولاد به دمای مناسب، این فولاد باید در محیطی مانند روغن یا آب کوئنچ شود. سرعت کوئنچ باید به‌طور دقیق کنترل شود تا از ترک خوردن یا تغییرات ناخواسته در ساختار میکروسکوپی جلوگیری شود.
این عملیات باعث بهبود سختی، مقاومت به سایش و چقرمگی فولاد می‌شود، به‌ویژه در کاربردهای قالب‌سازی که به این ویژگی‌ها نیاز است.
رعایت الزامات ماشین‌کاری برای جلوگیری از ترک خوردگی
ماشین‌کاری فولاد 1.2367 به‌دلیل سختی و چقرمگی بالا ممکن است با چالش‌هایی روبه‌رو شود. یکی از مشکلات رایج در هنگام ماشین‌کاری، ترک خوردگی سطحی یا داخلی است. برای جلوگیری از این مشکل، رعایت نکات زیر ضروری است:
استفاده از ابزار مناسب: برای ماشین‌کاری فولاد 1.2367 باید از ابزارهای سخت‌کاری شده و مقاوم به سایش استفاده شود. ابزارهایی با پوشش‌های خاص می‌توانند عمر مفید خود را افزایش داده و از ایجاد ترک‌های سطحی جلوگیری کنند.
دما و سرعت ماشین‌کاری: سرعت ماشین‌کاری باید متناسب با دمای قطعه تنظیم شود. ماشین‌کاری در دماهای پایین می‌تواند منجر به ایجاد تنش‌های حرارتی و ترک‌های ناشی از انجماد سریع شود.
روغن‌کاری و خنک‌کاری: استفاده از سیستم‌های روغن‌کاری یا خنک‌کاری مناسب در طول فرآیند ماشین‌کاری بسیار مهم است. این کار کمک می‌کند تا دما در هنگام برش کنترل شود و از ایجاد ترک‌های حرارتی جلوگیری گردد.
ماشین‌کاری تدریجی: برای جلوگیری از ترک‌های داخلی یا سطحی، پیشنهاد می‌شود فرآیند ماشین‌کاری به‌صورت تدریجی انجام شود، به‌ویژه در مناطق با ضخامت بالا یا ویژگی‌های پیچیده.
