فولادهای عملیات حرارتی پذیر

فولاد عملیات‌حرارتی‌پذیر یعنی چه

فولاد عملیات‌حرارتی‌پذیر فولادی است که پس از آستنیته، کوئنچ و تمپر خواص مکانیکی تضمین‌شده می‌گیرد. مرجع تحویل این خانواده در اروپا DIN EN 10083-1 تا 3:2006 است؛ بخش ۲ غیرآلیاژی و بخش ۳ آلیاژی. جانشین جاری همین خانواده ISO 683-1 و ISO 683-2:2018 اعلام شده است. سمانته، فنر، ابزار و نسوز هر کدام مدرک جدا دارند و در جدول زیر با همان مدرک آمده‌اند، نه با حدس.

کف کربن در خود EN 10083-2 گرید ویژهٔ C22E (1.1151) با کربن ۰٫۱۷ تا ۰٫۲۴ درصد است. گریدهای کیفی همین مدرک از C35 با کربن ۰٫۳۲ تا ۰٫۳۹ درصد شروع می‌شوند. ST37-2 در DIN 17100 عدد ماده 1.0037 دارد و در EN 10025-2:2004 همان خانواده S235JR با عدد 1.0038 است. حداکثر کربن ۰٫۱۷ درصد برای ضخامت تا ۱۶ میلی‌متر است و حداقل کربن ندارد؛ خواص بر حسب تنش تسلیم سازه است، نه حالت +QT. به‌همین دلیل در این خانواده نیست.

جدول مرجع گریدها

نام بازاری را از کد استاندارد جدا نگه دارید. کربن آنالیز ذوب است. ستون سختی‌پذیری عدد جامینی نیست؛ سقف مقطع در جدول خواص همان مدرک است.

منبع کربن و سقف مقطع: C45E و C60E جدول ۳ و ۹ EN 10083-2:2006؛ 42CrMo4 و 34CrNiMo6 جدول ۳ و ۸ EN 10083-3:2006؛ C75S ترکیب EN 10132-4 در کارت Salzgitter؛ 21CrMoV5-7 EN 10269:2013؛ 16MnCr5 جدول ۳ EN 10084:2008؛ 51CrV4 جدول ۳ EN 10089:2002؛ X210Cr12 EN ISO 4957:2018؛ X10CrAlSi25 جدول ۱ EN 10095:1999؛ X10CrAlSi18 همان مدرک، از بانک مواد Einsal. نام‌های MO40، VCN، CK45، CK60، CK75 و SPK در خود این مدرک‌ها designation نیستند.

حرف «k» در نام‌های قدیمی DIN مثل Ck45 همان چیزی است که امروز «E» می‌گوید: فسفر و گوگرد کنترل‌شده. کارت فنی Lucefin برای C45E فسفر حداکثر ۰٫۰۳۰ و گوگرد حداکثر ۰٫۰۳۵ درصد می‌دهد و برای C45 ساده (1.0503) هر دو را تا ۰٫۰۴۵. کربن و خواص +QT دو گونه یکی است. اگر فروشنده C45 ساده بدهد، گرید نزدیک است ولی همان CK45 نیست.

سازه‌ای کوئنچ‌وتمپر

غیرآلیاژی‌ها — CK45 / C45E و CK60 / C60E — کربن کافی برای سخت‌کاری دارند ولی کروم و مولیبدن تضمین‌شده ندارند. جدول ۹ EN 10083-2 برای C45E در +QT و d ≤ 16 mm تنش تسلیم حداقل ۴۹۰ مگاپاسکال و استحکام ۷۰۰ تا ۸۵۰ می‌دهد؛ برای C60E به‌ترتیب ۵۸۰ و ۸۵۰ تا ۱۰۰۰. روی شفت کلفت مغز نرم می‌ماند. چرخهٔ کامل عملیات حرارتی CK60 و قاعدهٔ انتخاب گرید بر اساس قطر شفت در راهنمای عملیات حرارتی CK45، CK60 و شفت آمده است.

آلیاژی‌ها عمق را عوض می‌کنند. فولاد MO40 / 42CrMo4 در جدول ۸ EN 10083-3 تا قطر ۲۵۰ میلی‌متر ردیف +QT دارد. VCN را در بازار ایران با 34CrNiMo6 (1.6582) می‌شناسند؛ نیکل ۱٫۳۰ تا ۱٫۷۰ درصد سختی‌پذیری را از 42CrMo4 بالاتر می‌برد. گونهٔ 30CrNiMo8 (1.6580) کربن ۰٫۲۶ تا ۰٫۳۴ و نیکل ۱٫۸۰ تا ۲٫۲۰ درصد دارد. 1.7709 / 21CrMoV5-7 کوئنچ‌وتمپر است ولی مدرکش EN 10269 برای بست در دمای بالا است، نه جدول ماشین‌سازی EN 10083.

فولادهای فنر

CK75 نام بازاری کربن بالاست. کارت Salzgitter گرید C75S (1.1248) را زیر EN 10132-4 با کربن ۰٫۷۰ تا ۰٫۸۰ درصد می‌آورد؛ کارت Matthey همان عدد ماده را Ck75 / C75E می‌نویسد. این گرید در جدول ۳ EN 10083-2 نیست — سقف آن مدرک C60 است. عملیات حرارتی‌اش برای نوار و مقطع نازک است، نه شفت ۲۵۰ میلی‌متری. شرح کامل‌تر انتخاب و عملیات حرارتی فولاد فنر در راهنمای انتخاب فولاد فنر CK75 و 1.8159 آمده است.

فنر آلیاژی شاخص 51CrV4 (1.8159) در EN 10089:2002 است: کربن ۰٫۴۷ تا ۰٫۵۵، کروم ۰٫۹۰ تا ۱٫۲۰، وانادیم ۰٫۱۰ تا ۰٫۲۵ درصد. تسمه فنر را با این گرید یا با C75S سفارش می‌دهند؛ روی برگه عدد ماده را بنویسید. CK60 هم در کارت AUSA برای فنر مارپیچ و تخت آمده، ولی کربنش از C75S پایین‌تر است.

ابزار و نسوز

SPK نام بازاری X210Cr12 (1.2080) در EN ISO 4957:2018 است: کربن ۱٫۹۰ تا ۲٫۲۰ و کروم ۱۱ تا ۱۳ درصد. این فولاد ابزار سردکار است، نه سازه‌ای کوئنچ‌وتمپر. سختی آنیل حداکثر ۲۴۸ برینل و پس از سخت‌کاری حداقل ۶۲ راکول سی در همان مدرک آمده. عمق عملیات حرارتی در صفحهٔ آشنایی با SPK است، نه اینجا.

فولاد 1.4762 / X10CrAlSi25 در EN 10095 فولاد نسوز فریتی است. کربن حداکثر ۰٫۱۲ درصد، کروم ۲۳ تا ۲۶ و آلومینیم ۱٫۲۰ تا ۱٫۷۰ درصد. عملیاتش آنیل ۸۰۰ تا ۸۶۰ درجه است، نه کوئنچ‌وتمپر. اگر به‌جای MO40 سخت‌کاری‌اش کنید، مارتنزیت مفید نمی‌گیرید. کاربردش قطعهٔ کوره با بار مکانیکی کم است، تا حدود ۱۱۵۰ درجه در هوا طبق همان مدرک. گونهٔ کم‌کروم‌تر همین خانواده 1.4742 / X10CrAlSi18 است: کروم ۱۷ تا ۱۹، آلومینیم ۰٫۷۰ تا ۱٫۲۰ و سیلیسیم ۰٫۷۰ تا ۱٫۴۰ درصد، با همان سقف کربن ۰٫۱۲. «۴۷۴۲» و «۴۷۶۲» بازار همین دو گریدند و هیچ‌کدام برای سخت‌کاری خریده نمی‌شوند.

استاندارد عملیات حرارتی فولادها

«استاندارد عملیات حرارتی» دو معنا دارد و باید جدا شوند. یکی زبان مشترک است: تعریف آنیل، نرماله، کوئنچ، تمپر و سخت‌کاری سطحی. مرجع این واژه‌نامه EN ISO 4885 است که جای EN 10052 را گرفته. دیگری مدرک تحویل هر خانواده است: همان سندی که ترکیب، دمای عملیات و خواص تضمین‌شده را می‌دهد و روی سفارش و گواهی می‌آید. جدول زیر هر خانواده را به مدرک و عملیات شاخص خودش وصل می‌کند.

ستون عملیات از همان مدرک‌هایی است که در جدول گریدها نام برده شد و در بخش‌های بالا شرح داده شد. دمای دقیق هر مرحله گرید به گرید فرق می‌کند و باید از جدول همان گرید خوانده شود، نه از این خلاصه.

چطور گرید را انتخاب کنیم

1. مقطع حاکم را اندازه بگیرید. غیرآلیاژی تا حدود ۱۰۰ میلی‌متر در EN 10083-2 ردیف دارد؛ 42CrMo4 و 34CrNiMo6 تا ۲۵۰ میلی‌متر.
2. اگر سطح باید سخت باشد و مغز چقرمه، سمانته با کربوره است نه کربن ۰٫۴ درصد در مغز.
3. اگر قطعه فنر است، 51CrV4 یا C75S را با مدرک فنر سفارش دهید، نه با جدول سازه.
4. اگر قالب سرد است، 1.2080؛ اگر نسوز است، 1.4762 — این دو با هم عوض نمی‌شوند.
5. برای بست گرم، 1.7709 را از EN 10269 بخوانید، نه از EN 10083.

سختی نهایی را از دمای تمپر و مقطع بخواهید، نه از نام بازاری. عدد بدون حالت تحویل در این خانواده بی‌معنی است. برای قطعهٔ تحت فشار، سازهٔ باربر و ایمنی‌بحرانی، انتخاب گرید و حالت تحویل باید با استاندارد پروژه و تأیید مهندس ناظر باشد. این صفحه جایگزین آن تأیید نیست.

سفارش و برشکاری

روی سفارش عدد ماده، نام EN و حالت تحویل (+QT یا +A) را بنویسید. نام بازاری به‌تنهایی کافی نیست. CK75 / C75S نوار است نه میلگرد سازه‌ای؛ 1.7709 را با EN 10269 بخواهید. برش را در حالت آنیل یا +S بگیرید؛ جدول ۷ EN 10083-3 برای 42CrMo4 حداکثر ۲۴۱ برینل در +A می‌دهد. عملیات حرارتی نهایی روی قطعه است، نه روی شاخهٔ انبار.

برای انتخاب گرید و مقطع، با کارشناس فروش پیشگام فولاد هماهنگ کنید.