Sıcak İş Takım Çeliği Nedir?

Sıcak iş takım çeliği genellikle 200°C'nin (390°F) üzerindeki sıcaklıklarda kullanılır. Yüksek sıcaklıklarda sertliğini ve boyut kararlılığını korur. Buna karşılık, sıradan çelik yüksek sıcaklık ortamlarında sertliğini kaybeder.

Bileşim ve Alaşım Elementleri

Sıcak iş takım çelikleri genellikle 0,35% ile 0,45% arasında değişen orta karbon içeriğine sahiptir. Soğuk işlenmiş çeliklere kıyasla nispeten düşük olan bu karbon içeriği, daha yüksek tokluk sağlar. Yüksek sıcaklıklarda yumuşamaya karşı dirençleri, bileşimlerinin toplam %6% ile % arasında değişen krom, tungsten, molibden ve vanadyum gibi alaşım elementleri ile sağlanır.

• Krom (Cr): Genellikle 3% ila 5% arasında olan birincil alaşım elementi, sıcak sertliğe, aşınma direncine katkıda bulunur ve sertleştirilebilirliği ve oksidasyon direncini artırır.
• Volfram (W): Yüksek sıcaklıklarda yumuşamaya karşı direnç (kırmızı sertlik) ve kararlı karbürler oluşturarak aşınma direnci sağlar. Ayrıca sıcak sertliğe de katkıda bulunur ve tungsten bazlı sıcak iş çeliklerinde önemli miktarlarda (örneğin, 9% ila 19%) bulunabilir. Ancak, yüksek tungsten içeriği tokluğu ve termal şok direncini azaltarak, çalışma sırasında su soğutması için uygunsuz hale getirebilir.
• Molibden (Mo): Tungsten gibi, sıcak sertlik, temperlemeye karşı artan direnç ve aşınmaya dayanıklı karbürler için hayati önem taşır. Molibden, sıcak sertlik üzerindeki etkisi bakımından tungstenin yaklaşık iki katı güce sahiptir.
• Vanadyum (V): Aşınma direncini ve sıcak sertliğini önemli ölçüde artıran çok sert karbürler (MC tipi) oluşturur.
• Kobalt (Co): Eklendiğinde, öncelikle sıcak sertliği artırarak yüksek takım sıcaklıklarında kesme verimliliğini artırır. Kobalt içeren çelikler genellikle daha yüksek sıcak sertlik gösterir.

Özellikler

1. Sıcak Sertlik (Kırmızı Sertlik)Bu, yüksek sıcaklıklarda, genellikle 650°C'ye (1200°F) kadar veya daha yüksek sıcaklıklarda kısa süreler için sertliğini koruyabilme yeteneğini ifade eden en önemli özelliktir.
2. Aşınma DirenciSıcak iş takımları, sıcak metallerin aşındırıcı etkisine maruz kalır ve yüksek sıcaklıklarda eroziv aşınma (yıkama) dahil olmak üzere aşınmaya karşı direnç gerektirir.
3. SertlikBu, mekanik ve termal şok altında kırılmaya, çatlamaya ve çatlak ilerlemesine karşı direnç gösterme yeteneğidir. Tokluk genellikle sertlik ve aşınma direnciyle dengelenir, çünkü birini artırmak diğerini azaltabilir.
4. Isıl Yorgunluğa Karşı Direnç (Isı Kontrolü)Bu, takım yüzeyinde ince çatlak ağları oluşmadan tekrarlanan hızlı ısıtma ve soğutma döngülerine dayanma kabiliyetini ifade eder. Isıl kontrol, kalıp döküm kalıplarında yaygın bir arıza türüdür.
5. Yüksek Sıcaklık MukavemetiYüksek sıcaklıklarda sürekli yüklere plastik deformasyona uğramadan dayanma kapasitesi.
6. SertleştirilebilirlikSıcak iş çelikleri, genellikle hava soğutmasıyla derin sertleştirme için tasarlanmıştır; bu, ısıl işlem sırasında bozulmayı en aza indirmeye yardımcı olur.

Sınıflandırma

Burada, Amerikan'a göre sınıflandırıyoruz AISI Standart (AISI H Serisi). Sıcak iş takım çelikleri temel olarak AISI H serisi altında sınıflandırılır. Başlıca alaşım elementlerine göre üç ana gruba ayrılırlar:

• Krom Sıcak İşlenmiş Çelikler (H10-H19): Bunlar özellikle en yaygın kullanılanlardır H11, H12 ve H13Mükemmel tokluk ve darbe direnci, ısıyla yumuşamaya karşı iyi direnç ve yüksek sertleşebilirlik gibi özelliklerin iyi bir dengesini sunarlar. Sertleşme sırasında düşük bozulma ile karakterize edilirler ve genellikle çatlama olmadan kullanım sırasında suyla soğutulabilirler.
• Tungsten Sıcak İşlenmiş Çelikler (H21-H26): Yüksek tungsten içerikleri nedeniyle yüksek sıcaklıkta yumuşamaya ve yıkanmaya karşı çok yüksek dirençleriyle bilinirler. Ancak, genellikle daha düşük tokluğa sahiptirler ve kırılgan kırılmaya ve termal şoka daha yatkındırlar, bu da kullanım sırasında hızlı su soğutmayı riskli hale getirir.
• Molibden Sıcak İşlenmiş Çelikler (H42, H43): Bu çelikler, özellikleri ve kullanımları bakımından tungsten sıcak iş çeliklerine benzer olup, yüksek sıcaklıklarda yumuşamaya karşı benzer direnç gösterirler. Genellikle tungsten türlerine göre ısıl işleme daha dayanıklıdırlar, ancak dekarbürizasyonu önlemek için dikkatli bir ısıl işlem gerektirirler.

Isıl İşlem

Optimum performans elde etmek için, sıcak iş takım çeliğinin su verme ve temperleme de dahil olmak üzere ısıl işlemden geçirilmesi gerekir. Çoğu sıcak iş takım çeliği, malzeme deformasyonu riskini azaltmaya yardımcı olan hava ile sertleşen çeliklerdir.

Uygulamalar

Sıcak iş takım çelikleri, malzemelerin yüksek sıcaklıklarda şekillendirilmesi, biçimlendirilmesi veya kesilmesini içeren imalat işlemlerinde yaygın olarak kullanılır. Yaygın uygulama alanları şunlardır:

• Sıcak Dövme Kalıpları: Çelik dövme, alüminyum ve magnezyum için.
• Ekstrüzyon Kalıpları: Alüminyum, magnezyum, pirinç ve çelik için.
• Pres Döküm Kalıpları: Alüminyum, çinko ve magnezyum için ve pirinç için.
• Sıcak Kesme Bıçakları: Isıtılmış malzemelerin kesimi için.
• Sıcak Haddehane Ruloları: Orta ve uzun tirajlı işler ve yüksek sıcaklıklardaki özel malzemeler için.
• Plastik Enjeksiyon Kalıpları: Çalışma sıcaklıklarının 250°C'ye (480°F) kadar çıkabildiği yerler.
• Diğer araçlar: Sıcak iş uygulamaları için mandrel, delgeç ve delme uçları.

Diğer Takım Çeliklerinden Farkı

• Soğuk İş Takım Çeliklerine Karşı: Sıcak iş çelikleri 200°C'nin (390°F) üzerindeki sıcaklıklar için tasarlanmıştır, oysa soğuk i̇ş takim çeli̇kleri̇ Genellikle 200°C'nin (390°F) altındaki sıcaklıklarda, çoğunlukla oda sıcaklığında kullanılırlar. Sıcak işlenmiş çelikler genellikle daha düşük karbon içeriğine sahiptir ve nihai sertlikleri, maksimum aşınma direncinden ziyade istenen tokluğa göre belirlenir (soğuk işlenmiş çelikler için 40-50 HRC'ye kıyasla ~60 HRC). Sıcak uygulamalarda soğuk işlenmiş çeliklerin kullanılması, termal şok nedeniyle tavlama veya çatlamaya yol açar.
• Yüksek Hızlı Takım Çeliklerine (HSS) Karşı: Sırasında yüksek hızlı çelikler Ayrıca mükemmel sıcak sertlik (650°C/1200°F veya daha yüksek sıcaklıklara kadar keskin bir kesme kenarı) sergileyen bu çelikler, öncelikle yüksek hızlarda metal kesme işlemleri için geliştirilmiştir. Sıcak iş çelikleri, özellikle şekillendirme ve şekillendirme uygulamaları için tasarlanmış olup, sıcak sertlik, tokluk ve termal yorulma direnci arasında bir denge sunar. Yüksek hızlı çelikler genellikle daha yüksek aşınma direncine ve sıcak sertliğe sahiptir, ancak birçok sıcak iş çeliğine kıyasla daha düşük tokluğa sahip olabilir.

SSS