فولاذ الأدواتيُستخدم فولاذ الأدوات في صناعة أدوات القطع، والمقاييس، والقوالب، والأدوات المقاومة للتآكل. يتميز فولاذ الأدوات العام بصلابة عالية، ويحافظ على هذه الصلابة، بالإضافة إلى مقاومته العالية للتآكل ومتانته المناسبة عند درجات الحرارة المرتفعة. تشمل المتطلبات الخاصة الأخرى انخفاض التشوه الناتج عن المعالجة الحرارية، ومقاومة التآكل، وسهولة التشغيل. يُصنف فولاذ الأدوات، وفقًا لتركيبه الكيميائي، إلى ثلاث فئات: فولاذ الأدوات الكربوني، وفولاذ الأدوات السبائكي، وفولاذ السرعات العالية (وهو في الأساس فولاذ أدوات عالي السبائك). كما يُصنف، وفقًا للغرض، إلى ثلاث فئات: أدوات القطع.فولاذ الأدوات، وفولاذ القوالب، وفولاذ القياس.
فولاذ الأدوات الكربوني:
نسبة الكربون في فولاذ الأدوات الكربوني مرتفعة نسبيًا، تتراوح بين 0.65% و1.35%. بعد المعالجة الحرارية، يكتسب سطح فولاذ الأدوات الكربوني صلابة ومتانة أعلى، بينما يتميز لبّه بقابلية تشكيل أفضل. تكون صلابة التلدين منخفضة (لا تتجاوز 207 برينل)، وأداء التشكيل جيد، لكن صلابة التصليد ضعيفة. عند بلوغ درجة حرارة التشغيل 250 درجة مئوية، تنخفض صلابة الفولاذ ومقاومته للتآكل بشكل حاد، وتقل الصلابة عن 60 HRC. يتميز فولاذ الأدوات الكربوني بقابلية تصليد منخفضة، ولا يمكن تصليد الأدوات الكبيرة (يبلغ قطر التصليد في الماء 15 مم). تختلف صلابة الطبقة السطحية المتصلبة عن صلابة الجزء المركزي اختلافًا كبيرًا أثناء التبريد بالماء، مما يجعله عرضة للتشوه أو التشقق أثناء التبريد. إضافةً إلى ذلك، فإن نطاق درجة حرارة التبريد ضيق، ويجب التحكم بدرجة الحرارة بدقة أثناء التبريد لمنع ارتفاع درجة الحرارة الزائد، وفقدان الكربون، والتشوه. يُسبق فولاذ الأدوات الكربوني بالحرف "T" لتجنب الخلط بينه وبين أنواع الفولاذ الأخرى: يشير الرقم في رقم الفولاذ إلى نسبة الكربون، مُعبرًا عنها بأجزاء من الألف من متوسط نسبة الكربون. على سبيل المثال، يشير T8 إلى متوسط نسبة كربون تبلغ 0.8%. أما بالنسبة للفولاذ ذي نسبة المنجنيز الأعلى، فيُضاف الحرف "Mn" في نهاية رقم الفولاذ، على سبيل المثال "T8Mn". تكون نسبة الفوسفور والكبريت في فولاذ الأدوات الكربوني عالي الجودة أقل من نسبتها في فولاذ الأدوات الكربوني عالي الجودة العادي، ولذلك يُضاف الحرف A بعد رقم الفولاذ لتمييزه.
فولاذ الأدوات السبائكي
يشير مصطلح "فولاذ الأدوات المُسبَّك" إلى الفولاذ الذي أُضيفت إليه بعض العناصر لتحسين أدائه. تشمل هذه العناصر الشائعة التنجستن (W)، والموليبدينوم (Mo)، والكروم (Cr)، والفاناديوم (V)، والتيتانيوم (Ti)، وغيرها. لا تتجاوز النسبة الإجمالية لهذه العناصر عادةً 5%. يتميز فولاذ الأدوات المُسبَّك بقابلية أعلى للتصليد، ومقاومة للتآكل، ومتانة أكبر من فولاذ الأدوات الكربوني. يُمكن تقسيمه، حسب الغرض، إلى ثلاث فئات رئيسية: أدوات القطع، والقوالب، وأدوات القياس. يُمثل إنتاج فولاذ القوالب حوالي 80% من إنتاج فولاذ الأدوات المُسبَّك. يُستخدم الفولاذ ذو المحتوى الكربوني العالي (أكثر من 0.80%) في الغالب لتصنيع أدوات القطع، وأدوات القياس، وقوالب التشكيل على البارد. تصل صلابة هذا النوع من الفولاذ بعد التبريد السريع إلى أكثر من 60 HRC، ويتمتع بمقاومة كافية للتآكل. أما الفولاذ ذو المحتوى الكربوني المتوسط (0.35% إلى 0.70%) فيُستخدم في الغالب لتصنيع قوالب التشكيل على الساخن. تكون صلابة هذا النوع من الفولاذ بعد التبريد أقل قليلاً، عند HRC50~55، ولكن مع متانة جيدة.
فولاذ الأدوات عالي السرعة
هو فولاذ أدوات عالي السبائك، ويُعرف عمومًا باسم فولاذ عالي السرعة. تتراوح نسبة الكربون فيه عادةً بين 0.70 و1.65%، بينما تكون نسبة العناصر المضافة فيه مرتفعة نسبيًا، حيث تصل إلى 10-25%، وتشمل الكربون والمنغنيز والسيليكون والكروم والفاناديوم والتنغستن والموليبدينوم والكوبالت. يُستخدم هذا الفولاذ في صناعة أدوات القطع الدورانية عالية السرعة، ويتميز بصلابة عالية عند درجات الحرارة المنخفضة، ومقاومة جيدة للتآكل، وقوة عالية، كما أن نسبة الكروم والفاناديوم والتنغستن والموليبدينوم فيه مرتفعة نسبيًا. حتى عند درجات حرارة قطع تصل إلى 600 درجة مئوية، لا تنخفض صلابته بشكل ملحوظ. يُنتج عادةً في فرن كهربائي باستخدام طريقة تعدين المساحيق، مما يؤدي إلى توزيع الكربيدات بشكل متجانس على المادة الأساسية على هيئة جزيئات دقيقة للغاية، الأمر الذي يُطيل عمر الخدمة. تُشكل أدوات الفولاذ عالي السرعة حوالي 75% من إجمالي إنتاج الأدوات في السوق المحلية.
تاريخ النشر: 16 مايو 2025