نظرة عامة تقنية على الفولاذ 9CrWMn

1. نظرة عامة والخصائص الرئيسية

نظرة عامة فنية على الفولاذ 9CrWMn: 9CrWMn فولاذ أدوات العمل البارد منخفض السبائك، موثوق به، ويُستخدم على نطاق واسع في تصنيع مختلف الأدوات والقوالب. ميزته الرئيسية تكمن في صغر حجمه وتغير أبعاده أثناء عملية التبريد، ويُطلق عليه غالبًا اسم فولاذ "التشوه الدقيق". هذا الثبات الاستثنائي يجعله خيارًا ممتازًا لتصنيع مكونات معقدة وعالية الدقة، حيث يُعد الحفاظ على تحمّلات دقيقة بعد المعالجة الحرارية أمرًا بالغ الأهمية.

يوفر هذا الصنف توازنًا قويًا بين الخصائص الأساسية:

• صلابة جيدة: يحقق صلابة ثابتة، حتى في الأقسام الأكثر سمكًا، عندما يتم تبريده بشكل صحيح.
• مقاومة عالية للتآكل: يوفر متانة ممتازة ضد التآكل، مما يطيل عمر الأداة.
• صلابة يمكن الاعتماد عليها: يوفر مقاومة كافية للكسر عند المعالجة الحرارية الصحيحة.

العناصر السبائكية المحددة لها أهمية كبيرة لأدائها:

• الكروم (Cr): يعزز القدرة على التصلب ويزيد من مقاومة التآكل بشكل كبير.
• التنغستن (W): يساهم بشكل أكبر في مقاومة التآكل، ويساعد في تحسين بنية الحبوب (تحسين الصلابة)، ويقلل من الحساسية لارتفاع درجة الحرارة أثناء المعالجة الحرارية.
• المنغنيز (Mn): يلعب أيضًا دورًا رئيسيًا في تحسين قابلية صلابة الفولاذ.

2. التركيب الكيميائي للفولاذ 9CrWMn

التركيب الكيميائي القياسي لـ 9CrWMn، وفقًا لـ GB/T 1299 هو:

• الكربون (C): 0.85 – 0.95%
• السيليكون (Si): ≤ 0.40%
• المنغنيز (Mn): 0.90 – 1.20%
• الكروم (Cr): 0.50 – 0.80%
• التنغستن (W): 0.50 – 0.80%
• الفوسفور (P): ≤ 0.030%
• الكبريت (S): ≤ 0.030%

ملاحظة: توجد معادلات دولية مثل AISI O1 وDIN 1.2510 وJIS SKS3، ولكن قد تكون هناك اختلافات طفيفة في نطاقات التركيب. يُرجى دائمًا الرجوع إلى المعيار المحدد إذا كنتَ بحاجة إلى الامتثال الدقيق.

3. الدرجات المكافئة

9CrWMn درجة راسخة ومعترف بها عالميًا. تشمل المعادلات الشائعة ما يلي:

• الولايات المتحدة الأمريكية (AISI/ASTM): O1 (UNS T31501)
• ألمانيا (DIN): 1.2510 (يُعرف أيضًا باسم 100MnCrW4)
• اليابان (JIS): إس كي إس 3
• روسيا (GOST): 9ХВГ (أو 9XC)
• ايزو: 95MnWCr1
• المملكة المتحدة (BS): BO1
• السويد (SS / ASSAB / أوديهولم): 2140 / DF-3 / أرن
• فرنسا (NF): 90MnWCrV5

تسلط هذه المجموعة الواسعة من المعادلات الضوء على استخدامها الثابت في مختلف الصناعات في جميع أنحاء العالم.

4. خصائص الفولاذ 9CrWMn

4.1 قابلية التصلب

يتميز 9CrWMn بصلابة ممتازة، مما يسمح له بالتصلب بفعالية عبر مقطعه العرضي عن طريق التبريد بالزيت، خاصةً للمقاطع التي يصل سمكها إلى 40-50 مم. ويتحقق ذلك من خلال التأثير المشترك للمنجنيز والكروم والتنغستن.

4.2 مقاومة التآكل

يُتوقع مقاومة عالية للتآكل بعد التصلب والتلطيف المناسب في درجات حرارة منخفضة. يُوفر محتوى الكربون العالي، إلى جانب تكوّن كربيدات الكروم والتنغستن الصلبة داخل المصفوفة المارتنسيتية، متانة ممتازة ضد التآكل الكاشط.

4.3 المتانة

عند المعالجة الحرارية الصحيحة - عادةً ما يتم إخماده عند حوالي 800 درجة مئوية، متبوعًا بتلطيف حراري منخفض - يُظهر 9CrWMn توازنًا موثوقًا في المتانة لتطبيقات العمل البارد. مع ذلك، توخَّ الحذر عند التلطيف عند حوالي 300 درجة مئوية، لأن هذا النطاق الحراري قد يُقلل من متانة الصدمات.

4.4 قابلية التصنيع

تُعتبر قابلية التشغيل الآلي مناسبة لفولاذ الأدوات بهذا المستوى من الصلابة. يُعدّ إجراء عملية التلدين الكروي المناسبة قبل التشغيل الآلي أمرًا ضروريًا لتحقيق أفضل النتائج وسهولة المعالجة.

4.5 الاستقرار الأبعادي (المعالجة الحرارية)

على الرغم من شهرتها بانخفاض خصائص التشوه (التشوه الدقيق)، إلا أن بعض التغيرات في الأبعاد أثناء الإخماد لا تزال ممكنة. تؤثر عوامل مثل هندسة الأجزاء، وتجانس التسخين، وتقنية الإخماد على النتيجة النهائية. يمكن تقليل التشوه بفعالية من خلال اتباع الإجراءات المناسبة، مثل التسخين المسبق الصحيح، أو استخدام الإخماد بالزيت الساخن (حوالي 100 درجة مئوية) للأجزاء الأصغر، أو استخدام أساليب الإخماد الحراري/الإخماد المتساوي الحرارة.

4.6 هيكل الكربيد

كما هو الحال مع العديد من أنواع فولاذ الأدوات، يُمكن أن يُشكّل 9CrWMn شبكات كربيد، خاصةً إذا لم يُعالَج بشكل صحيح، مما قد يؤثر سلبًا على متانته. يُنصح باتباع ممارسات تشكيل دقيقة ودورات معالجة حرارية مناسبة، بما في ذلك التطبيع قبل التلدين، لتحسين بنية الكربيد ومنع الشبكات الضارة.

4.7 مقاومة درجات الحرارة

مقاومة التليين عند درجات الحرارة المرتفعة (مقاومة التصلب) متوسطة. تنخفض صلابته بشكل ملحوظ عند التصلب عند درجات حرارة أعلى (مثلاً، فوق 400-500 درجة مئوية). لذلك، يُعد التصلب عند درجات حرارة منخفضة (عادةً 160-200 درجة مئوية) إجراءً قياسيًا للحفاظ على أقصى صلابة ومقاومة للتآكل.

4.8 درجات الحرارة الرئيسية (تقريبية)

إن فهم درجات حرارة التحول الحرجة أمر حيوي لنجاح المعالجة الحرارية:

• Ac1 (بداية الأوستنيتية): ~750 درجة مئوية
• Accm (الأوستنيت الكامل): ~900 درجة مئوية
• Ar1 (بداية تكوين الفريت/البيرلايت عند التبريد): ~700 درجة مئوية
• السيدة (بداية مارتنسيت): ~205 درجة مئوية

5. فولاذ 9CrWMn المعالجة الحرارية

5.1 التلدين (للقدرة على التصنيع)

لتحقيق أقصى قدر من قابلية التشغيل:

1. سخنيها بالتساوي حتى تصل إلى 770-790 درجة مئوية.
2. احتفظ بها في درجة الحرارة لمدة كافية من النقع.
3. قم بالتبريد ببطء داخل الفرن (معدل ≤ 30 درجة مئوية/ساعة) حتى يصل إلى 550 درجة مئوية.
4. تبريد الهواء من 550 درجة مئوية. الصلابة المتوقعة: ≤ 217 وزن الجسم. ملحوظة: التطبيع عند 960-980 درجة مئوية قبل يوصى بشدة بالتلدين لتكرير الكربيدات.

5.2 التصلب (التبريد)

1. قم بتسخينه جيدًا.
2. التسخين إلى درجة حرارة الأوستنيت: 800-830 درجة مئوية (استخدم الطرف السفلي من النطاق للأقسام الأكبر أو الأكثر تعقيدًا).
3. استمر في الضغط لمدة كافية لضمان الحصول على درجة حرارة موحدة.
4. الإخماد السريع في الزيت. بالنسبة للأجزاء التي يتراوح حجمها بين 30 و50 مم أو أقل، يُساعد الإخماد في الزيت المُسخّن إلى حوالي 100 درجة مئوية على تقليل خطر التشوه والتشقق. الصلابة المتوقعة (بعد الإخماد): ≥ 62 HRC، وغالبًا ما تصل إلى 64-66 HRC.

5.3 التلطيف

قم بالتلطيف فورًا بعد التبريد لتخفيف الضغوط الداخلية والحصول على الخصائص النهائية المطلوبة:

1. قم بتسخينه بالتساوي حتى يصل إلى درجة الحرارة المحددة (عادة 160-300 درجة مئوية).
2. امسكها لمدة 1-2 ساعة لكل بوصة (25 مم) من السمك (ساعتين على الأقل).
3. هواء بارد. نطاقات التلطيف النموذجية والصلابة الناتجة:
   
   • 160-180 درجة مئوية: ~61-64 HRC (للحصول على أقصى قدر من الصلابة ومقاومة التآكل)
   • 200-230 درجة مئوية: ~60-62 درجة مئوية
   • 250-275 درجة مئوية: ~56-60 درجة مئوية حذر: تجنب التبريد في نطاق 275-325 درجة مئوية، حيث قد تقل الصلابة (هشاشة التبريد).

5.4 المعالجات الحرارية المتقدمة

لتلبية متطلبات محددة، مثل تقليل التشوهات أو زيادة المتانة، يمكن النظر في عمليات مثل التبريد المتساوي الحرارة (المعالجة الحرارية) أو معالجات الكربيد فائقة التكرير المتخصصة. وتتطلب هذه العمليات دورات تسخين وتبريد أكثر تعقيدًا.

6. تطبيقات فولاذ 9CrWMn

الخصائص المتوازنة لـ 9CrWMn تجعله فولاذًا متعدد الاستخدامات لمجموعة واسعة من أدوات العمل الباردة والمكونات:

• يموت: قوالب القطع، قوالب التثقيب (خاصة للصفائح المعدنية ≤6 مم)، قوالب الختم، أدوات التشكيل، قوالب الانحناء، قوالب السحب العميق، مثاقب الثقب، أدوات القطع الدقيقة، قوالب التشكيل البارد، قوالب لف الخيوط، وإدخالات القالب المتنوعة التي تتطلب مقاومة جيدة للتآكل واستقرارًا أبعاديًا.
• أدوات: مقاييس الدقة، وأدوات القياس، وكتل المقاييس، والمثاقب، والصنابير، وقوالب الخيوط، وأدوات القطع الأصغر التي تتطلب احتفاظًا كبيرًا بالحافة، وبطانات الحفر، وشفرات القص للمواد الأرق.
• عناصر: أعمدة توجيهية مقواة وبطانات (الهدف 58-62 HRC)، ودبابيس القذف، والقوالب، والمكونات الخاصة بالقوالب البلاستيكية الصغيرة، وقوالب النقش على المجوهرات.