เหล็กกล้าเครื่องมือหมายถึงเหล็กกล้าคาร์บอนและโลหะผสมหลายชนิดที่เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการทำเครื่องมือ ความเหมาะสมของมันเกิดจากความแข็งที่โดดเด่น ความทนทานต่อการเสียดสีและการเสียรูป และความสามารถในการยึดคมตัดที่อุณหภูมิสูง ดังนั้นเหล็กกล้าเครื่องมือจึงเหมาะสำหรับใช้ขึ้นรูปวัสดุอื่นๆ
เหล็กกล้าเครื่องมือมีหกกลุ่ม: การชุบแข็งด้วยน้ำ เหล็กกล้าเครื่องมือเย็น ทนแรงกระแทก ความเร็วสูง งานร้อน และเหล็กกล้าวัตถุประสงค์พิเศษ/แม่พิมพ์พลาสติก ตัวเลือกของกลุ่มที่จะเลือกขึ้นอยู่กับต้นทุน อุณหภูมิในการทำงาน ความแข็งของพื้นผิวที่ต้องการ ความแข็งแรง ความทนทานต่อแรงกระแทก และข้อกำหนดด้านความเหนียว ยิ่งเงื่อนไขการบริการรุนแรงมากขึ้น (อุณหภูมิ การสึกกร่อน การกัดกร่อน การรับโหลด) ยิ่งสูง ปริมาณโลหะผสมและปริมาณคาร์ไบด์ที่จำเป็นสำหรับเหล็กกล้าเครื่องมือก็จะยิ่งสูงขึ้น
1. กลุ่มน้ำกระด้าง
ตั้งชื่อนี้เนื่องจากคุณสมบัติที่จำเป็นในการทำให้เย็นตัวในน้ำ เหล็กกล้าเครื่องมือกลุ่มนี้โดยพื้นฐานแล้วเป็นเหล็กกล้าธรรมดาคาร์บอนสูง เป็นที่นิยมใช้เพราะต้นทุนต่ำ
เหล็กกล้าเครื่องมือกลุ่ม W ได้ชื่อมาจากคุณสมบัติที่จำเป็นในการชุบแข็งด้วยน้ำ เหล็กกล้ากลุ่ม W เป็นเหล็กกล้าคาร์บอนสูงที่เรียบ เหล็กกล้าเครื่องมือกลุ่มนี้เป็นที่นิยมใช้มากที่สุดเนื่องจากมีต้นทุนต่ำเมื่อเปรียบเทียบกับเหล็กกล้าชนิดอื่น ใช้งานได้ดีกับชิ้นส่วนขนาดเล็กและการใช้งานที่ไม่มีอุณหภูมิสูง เหนือ 150 องศา (302 องศาฟาเรนไฮต์) มันเริ่มอ่อนลงอย่างเห็นได้ชัด ความสามารถในการชุบแข็งต่ำ ดังนั้นเหล็กกล้าเครื่องมือกลุ่ม W จะต้องผ่านกระบวนการชุบแข็งอย่างรวดเร็ว ซึ่งต้องใช้น้ำ เหล็กกล้าเครื่องมือเหล่านี้มีความแข็งสูง (มากกว่า HRC 66) และค่อนข้างเปราะเมื่อเทียบกับเหล็กกล้าเครื่องมือชนิดอื่น เหล็ก W ยังคงขายอยู่ ส่วนใหญ่ใช้สำหรับสปริง แต่ใช้น้อยกว่าในศตวรรษที่ 19 และต้นศตวรรษที่ 20 มาก ส่วนหนึ่งเป็นเพราะเหล็ก W เสียรูปและแตกระหว่างการอบมากกว่าเหล็กที่ดับด้วยน้ำมันหรืออากาศ
2. กลุ่มงานเย็น
เป็นกลุ่มของเหล็กกล้าเครื่องมือ 3 ชนิด ได้แก่ ชุบน้ำมัน ดับด้วยอากาศ และคาร์บอน-โครเมียมสูง เหล็กกล้าในกลุ่มนี้มีความสามารถในการชุบแข็งและต้านทานการสึกหรอสูง มีความเหนียวปานกลาง มักใช้ในการผลิตชิ้นส่วนขนาดใหญ่หรือชิ้นส่วนที่ต้องการการบิดเบี้ยวขั้นต่ำเมื่อชุบแข็ง
ทั้งการดับด้วยน้ำมันและการดับด้วยอากาศช่วยลดการบิดเบี้ยวและความเครียดที่เพิ่มขึ้นซึ่งเกิดจากการดับอย่างรวดเร็วในน้ำ ดังนั้นการแตกร้าวจึงเกิดขึ้นน้อยลง
2.1. การชุบแข็งด้วยน้ำมัน
เหล็กกล้าชุบแข็งด้วยน้ำมันทั่วไปคือเหล็กกล้า O1 เป็นเหล็กกล้าทำงานเย็นที่ดีมาก และยังทำมีดและส้อมได้ดีมากอีกด้วย สามารถชุบแข็งได้ถึงประมาณ 57-61 HRC
2.2. การชุบแข็งด้วยอากาศ
เหล็กกล้าเครื่องมือเกรดชุบแข็งด้วยอากาศชนิดแรกคือเหล็กกล้าทรงกระบอก ซึ่งในเวลานั้นรู้จักกันในชื่อเหล็กกล้าชุบแข็งด้วยอากาศ
เหล็กกล้าชุบแข็งด้วยอากาศสมัยใหม่มีลักษณะการบิดเบี้ยวต่ำระหว่างการอบชุบด้วยความร้อน เนื่องจากมีปริมาณโครเมียมสูง แปรรูปได้ดีและมีความสมดุลระหว่างความทนทานต่อการสึกหรอและความเหนียว (เช่น ระหว่างเกรด D และทนต่อแรงกระแทก)
23. ปริมาณคาร์บอนโครเมียมสูง
2.3.1. ประเภท ง
ประเภท D จากกลุ่มเหล็กกล้าเครื่องมืองานเย็น มีโครเมียมอยู่ระหว่าง 10 เปอร์เซ็นต์ถึง 13 เปอร์เซ็นต์ เหล็กกล้าเหล่านี้คงความแข็งไว้ที่อุณหภูมิ 425 องศา (797 องศาฟาเรนไฮต์) การใช้งานทั่วไปสำหรับเหล็กกล้าเครื่องมือเหล่านี้ ได้แก่ แม่พิมพ์ตีขึ้นรูป บล็อกหล่อขึ้นรูป และแม่พิมพ์เขียนแบบ เนื่องจากมีปริมาณโครเมียมสูง เหล็กกล้าเครื่องมือประเภท D มักจะถูกพิจารณาว่าเป็นเหล็กกล้าไร้สนิมหรือกึ่งสเตนเลส แม้ว่าความต้านทานการกัดกร่อนจะจำกัดมากเนื่องจากการตกตะกอนของโครเมียมและส่วนประกอบคาร์บอนส่วนใหญ่ในรูปของคาร์ไบด์ .
เหล็กกล้าเครื่องมือ D2 มีความทนทานต่อการสึกหรอสูง แต่ไม่แข็งแรงเท่าเหล็กกล้าผสมที่ต่ำกว่า คุณสมบัติทางกลของ D2 นั้นไวต่อการอบชุบมาก มีการใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการผลิตใบมีดเฉือน ใบกบ และเครื่องมือตัดอุตสาหกรรม บางครั้งใช้สำหรับใบมีด
| ถึง | A2–A10 | การชุบแข็งด้วยอากาศ โลหะผสมปานกลาง |
| ง. | D2–D7 | ปริมาณคาร์บอนและโครเมียมสูง |
| ทั้ง | O1–O7 | น้ำมันชุบแข็ง คาร์บอนต่ำ |
2.3.2. พิมพ์ 1.2767
ISO 1.2767 หรือที่เรียกว่า DIN X 45 NiCrMo 4, AISI 6F7 และ BS EN 20 B เป็นเหล็กกล้าเครื่องมือชุบแข็งด้วยอากาศที่มีองค์ประกอบหลักผสมนิกเกิล มีความเหนียวดี เกรนคงรูป และขัดเงาได้ดี ใช้เป็นหลักสำหรับแม่พิมพ์ในงานฉีดพลาสติกที่มีความเค้นสูง การใช้งานอื่นๆ ได้แก่ แม่พิมพ์ตัด แม่พิมพ์ตีขึ้นรูป และใบมีดอุตสาหกรรม
เกรดเหล็กต่อไปนี้เป็นส่วนหนึ่งของกลุ่มเหล็กงานเย็น
| รหัส AISI | การกำหนด AISI | ประเภทเหล็กกล้าเครื่องมือ |
| ว | W1 ถึง W7 | เหล็กนิรภัยน้ำคาร์บอนสูง |
| W1A–1B | คาร์บอน | |
| W2–W3 | คาร์บอนวานาเดียม | |
| W4–W5 | คาร์บอนโครม | |
| w7 | คาร์บอนโครมวาเนเดียม |
3. กลุ่มต้านทานแรงกระแทก
ชั้นนี้มีความทนทานต่อแรงกระแทกสูงและสามารถชุบแข็งได้ดี ได้รับการออกแบบมาให้ทนต่อแรงกระแทกทั้งที่อุณหภูมิต่ำและสูง นอกจากนี้ยังมีความทนทานต่อแรงกระแทกสูงมากและมีความต้านทานต่อการขีดข่วนค่อนข้างต่ำ
โลหะผสมคาร์ไบด์มีความทนทานต่อการขัดถู ความสามารถในการชุบแข็ง และลักษณะการทำงานที่ร้อนที่จำเป็น เหล็กกล้าตระกูลนี้มีความเหนียวต่อแรงกระแทกสูงมากและมีความต้านทานต่อการสึกกร่อนค่อนข้างต่ำ และมีความแข็งค่อนข้างสูง (HRC 58/60) ในสหรัฐอเมริกา ความเหนียวมักจะมาจากซิลิคอน 1 ถึง 2 เปอร์เซ็นต์ และโมลิบดีนัม 0,5-1 เปอร์เซ็นต์ ในยุโรป เหล็กกันกระแทกมักประกอบด้วยคาร์บอน 0.5 เปอร์เซ็นต์ถึง 0.6 เปอร์เซ็นต์ และนิกเกิลประมาณ 3 เปอร์เซ็นต์ นิกเกิล 1.75 เปอร์เซ็นต์ถึง 2.75 เปอร์เซ็นต์ยังคงใช้ในเหล็กอัลลอยด์ต่ำ (HSLA) ที่มีความแข็งแรงสูงและเหล็กกล้ากระแทก เช่น L6, 4340 และเหล็กกล้าเลื่อยของสวีเดน แต่มีราคาค่อนข้างแพง ตัวอย่างการใช้งานในการผลิตดอกสว่านสำหรับเจาะทะลุ
4. กลุ่มความเร็วสูง
เหล็กกล้าเครื่องมือประเภท T และ M ใช้สำหรับเครื่องมือตัดซึ่งจำเป็นต้องรักษาความแข็งแรงและความแข็งที่อุณหภูมิสูง
เหล็กกล้าความเร็วสูง (HSS หรือ HS) เป็นส่วนย่อยของเหล็กกล้าเครื่องมือที่ใช้กันทั่วไปในดอกสว่านและเครื่องมือตัด มักใช้กับใบเลื่อยไฟฟ้าและดอกสว่าน เหนือกว่าเหล็กกล้าเครื่องมือคาร์บอนสูงรุ่นเก่าที่ใช้กันอย่างแพร่หลายจนถึงปี 1940 เนื่องจากสามารถทนต่ออุณหภูมิที่สูงขึ้นได้โดยไม่สูญเสียอารมณ์ (ความแข็ง) คุณสมบัตินี้ทำให้ HSS สามารถตัดได้เร็วกว่าเหล็กกล้าคาร์บอนสูง จึงได้ชื่อว่าเหล็กกล้าความเร็วสูง ที่อุณหภูมิห้อง ในการบำบัดความร้อนที่แนะนำโดยทั่วไป เกรด HSS มักจะแสดงความแข็งสูง (สูงกว่า HRC60) และต้านทานการสึกกร่อน (โดยทั่วไปจะเชื่อมโยงกับปริมาณทังสเตนและวานาเดียมที่มักใช้ใน HSS) เมื่อเทียบกับคาร์บอนและเหล็กกล้าเครื่องมือทั่วไป
| ม | M1, M7, M10 | โมลิบดีนัม |
| เอ็ม30 เอ็ม33 เอ็ม34 เอ็ม42 เอ็ม43 เอ็ม46 เอ็ม47 | โมลิบดีนัม โคบอลต์ | |
| M2, M3, M4 | โมลิบดีนัมทังสเตน | |
| เอ็ม6 เอ็ม15 เอ็ม35 เอ็ม36< M41, M44, M45 | โมลิบดีนัม ทังสเตน โคบอลต์ | |
| คุณ | T1, T2, T3, T7, T9 | ทังสเตน |
| T4, T5, T6, T8, T15 | ทังสเตน, โคบอลต์ |
5. กลุ่มงานร้อน
เหล็กกล้าเครื่องมือกลุ่ม H ได้รับการพัฒนาเป็นพิเศษเพื่อรักษาความแข็งแรงและความแข็งในขณะที่สัมผัสกับอุณหภูมิสูงเป็นเวลานาน
เหล็กงานร้อนเป็นกลุ่มเหล็กที่ใช้ในการตัดหรือขึ้นรูปวัสดุที่อุณหภูมิสูง เหล็กกล้าเครื่องมือกลุ่ม H ได้รับการพัฒนาเพื่อรักษาความแข็งแรงและความแข็งระหว่างการสัมผัสกับอุณหภูมิสูงเป็นเวลานาน เหล็กกล้าเครื่องมือเหล่านี้มีคาร์บอนต่ำและโลหะผสมปานกลางถึงสูง ซึ่งให้ความแข็งที่ดีและมีความเหนียวขณะร้อน และต้านทานการสึกหรอได้ดีเนื่องจากมีปริมาณคาร์ไบด์มาก เหล็กกล้า H1 ถึง H19 ขึ้นอยู่กับปริมาณโครเมียม 5 เปอร์เซ็นต์; H20 ถึง H39 ขึ้นอยู่กับเนื้อหาของทังสเตน 9-18 เปอร์เซ็นต์และเนื้อหาโครเมียม 3-4 เปอร์เซ็นต์; H40 ถึง H59 ขึ้นอยู่กับโมลิบดีนัม
| ชม. | H10, H11, H12, H13 | โครเมียม โมลิบดีนัม |
| H14, H16, H19, H23 | โครเมียม, ทังสเตน | |
| H20, H21, H22, H24, H25, H26 | ทังสเตน | |
| H15, H41, H42, H43 | โมลิบดีนัม |
6. กลุ่มเฉพาะกิจ / เหล็กแม่พิมพ์พลาสติก
เหล็กกล้าเครื่องมือชนิด P ย่อมาจากเหล็กกล้าแม่พิมพ์พลาสติก ได้รับการออกแบบมาเพื่อตอบสนองความต้องการของแม่พิมพ์ฉีดสังกะสีและแม่พิมพ์ฉีดพลาสติก เกรดเหล็กทั่วไป เช่น P20, 420 เป็นต้น
เหล็กกล้าเครื่องมือประเภท L ย่อมาจากเหล็กกล้าเครื่องมือโลหะผสมต่ำสำหรับวัตถุประสงค์พิเศษ L6 นั้นแข็งแกร่งมาก
เหล็กกล้าเครื่องมือ Type F ชุบแข็งด้วยน้ำและทนทานต่อการสึกหรอได้ดีกว่าเหล็กกล้าเครื่องมือ Type W อย่างมาก
| ฉ | F1 | คาร์บอนสูง โลหะผสมต่ำ |
| F2, F3 | ทังสเตน | |
| แอล | L1, L3, L7 | คาร์บอน > 0,65 เปอร์เซ็นต์ โครเมียม |
| L2 | คาร์บอน<0,65%, Cromo | |
| L6 | คาร์บอน > 0,65 เปอร์เซ็นต์ นิกเกิล | |
| ส | S1, S3 | ทังสเตน |
| S2, S4, S5, S6 | ซิลิคอน | |
| S7 | โครเมียม | |
| พี | ป1- ป20, ป21 | เหล็กกล้าแม่พิมพ์คาร์บอนต่ำ |
เหล็กกล้าเครื่องมือเป็นเหล็กกล้าอัลลอยด์สูงที่ "สะอาด" ทางโลหะวิทยา ซึ่งจะหลอมที่อุณหภูมิค่อนข้างต่ำในเตาเผาไฟฟ้า และผลิตด้วยความใส่ใจเป็นพิเศษต่อความเป็นเนื้อเดียวกัน สามารถปรับปรุงเพิ่มเติมได้โดยการแยกคาร์บูไรเซชันด้วยอาร์กอน/ออกซิเจน (AOD) วิธีสุญญากาศ หรือการกลั่นด้วยตะกรัน (ESR) ด้วยเหตุนี้ เหล็กกล้าเครื่องมือจึงมักถูกระบุสำหรับการใช้งานที่สำคัญที่มีความแข็งแรงสูงหรือทนทานต่อการสึกหรอ เนื่องจากมีปริมาณโลหะผสมสูง เหล็กกล้าเครื่องมือจึงต้องถูกรีดหรือตีขึ้นรูปอย่างระมัดระวังเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์แท่งที่น่าพอใจ
เพื่อพัฒนาคุณสมบัติที่ดีที่สุด เหล็กกล้าเครื่องมือจะได้รับความร้อนเสมอ เนื่องจากชิ้นส่วนอาจบิดเบี้ยวได้ในระหว่างการอบชุบด้วยความร้อน ชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำจึงต้องกึ่งสำเร็จ อบชุบด้วยความร้อน และจากนั้นจึงเสร็จสิ้น การบิดเบี้ยวอย่างรุนแรงมีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นระหว่างการดับด้วยของเหลว ดังนั้นควรเลือกโลหะผสมที่จะให้คุณสมบัติทางกลที่จำเป็นด้วยการดับที่รุนแรงน้อยที่สุด
หากคุณต้องการเหล็กกล้าเครื่องมือหรือมีคำถามใดๆ เกี่ยวกับเหล็กกล้าเครื่องมือ โปรดแสดงความคิดเห็นหรือติดต่อเราได้ตลอดเวลา
