Thép công cụ là gì?

Định nghĩa của thép công cụ

Về mặt sử dụng, thép công cụ là loại thép được sử dụng để chế tạo nhiều loại công cụ như dụng cụ cắt, khuôn mẫu và thước đo. Trong số các loại vật liệu thép khác nhau, thép công cụ là loại đầu tiên được phát triển và sử dụng. Vào đầu những năm 1900, hầu hết các loại thép công cụ chính đã được sản xuất.

Về mặt sản xuất, so với thép cacbon thông thường, thép công cụ đáp ứng hai điều kiện: thép hợp kim được trộn vào và phải qua quá trình xử lý nhiệt trước khi sử dụng.

Tên gọi của thép công cụ

Thép công cụ được chỉ định theo các hệ thống khác nhau trên toàn thế giới, khiến việc định nghĩa và so sánh chính xác trở nên khó khăn. Tiêu chuẩn ASTM, được sử dụng rộng rãi ở Hoa Kỳ, chỉ định một chữ cái và một số để biểu thị các cấp cụ thể, phản ánh các đặc tính hoặc ứng dụng.

Kiểu	Biểu tượng	Ví dụ về điểm
Làm cứng nước	T	W1
Chống sốc	S	S7
Làm nguội bằng dầu	Ồ	O1, O2
Làm cứng bằng không khí	MỘT	A2
Khuôn có hàm lượng carbon/crom cao	D	Ngày 2, Ngày 3
Khuôn nhựa	P	P20
Gia công nóng (crom/vonfram)	H	H11, H13
Vonfram tốc độ cao	T	T1, T2
Molypden tốc độ cao	Tôi	M2

Phân loại thép công cụ

Có 4 phân loại phổ biến, thép công cụ làm việc nguội, thép công cụ làm việc nóng, thép khuôn nhựa và thép tốc độ cao. Chúng tôi giới thiệu từng loại một.

1. Thép công cụ làm việc nguội được sử dụng để định hình kim loại ở nhiệt độ phòng, tạo khuôn như dập, kéo, dập đầu, đùn, dập nổi và khuôn lăn. Nó được phân loại thành ba loại. Chúng là thép dụng cụ làm việc nguội hợp kim thấp (ví dụ, thép AISI 01), mthép dụng cụ làm việc nguội hợp kim edium (ví dụ, thép A2) và Thép dụng cụ gia công nguội hợp kim cao (ví dụ, thép D2. Loại thép này cũng thường được phân loại là thép công cụ có hàm lượng carbon cao, hàm lượng crom cao. Hàm lượng carbon của nó là 1,4%~1,6%)
2. 2. Thép công cụ làm việc nóng được sử dụng cho khuôn kim loại ở nhiệt độ cao, chẳng hạn như rèn nóng, đùn, đúc khuôn và cắt. Các loại thép này thường có các nguyên tố hợp kim như vonfram, molypden, crom và vanadi, có thể tăng cường hiệu suất nhiệt độ cao của khuôn. Ở Trung Quốc, thép công cụ gia công nóng điển hình H13 được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy hợp kim nhôm làm vật liệu xây dựng. Chúng tôi chia thép công cụ gia công nóng thành ba loại dựa trên hàm lượng hợp kim và mục đích sử dụng. Chúng là thép khuôn làm việc nóng hợp kim thấp (ví dụ, 5CrNiMo, 5CrMnMo),  thép khuôn làm việc nóng hợp kim trung bình (ví dụ, H13, H11, H12, H10) và Thép khuôn gia công nóng hợp kim cao (ví dụ, H21)
3. Thép tốc độ cao được sử dụng trong sản xuất dụng cụ cắt. Khi sử dụng kim loại này để cắt, nó có thể giữ được độ cứng và độ sắc bén trong quá trình tốc độ cao và nhiệt độ cao, vì vậy chúng tôi gọi nó là thép tốc độ cao. Lý do là việc bổ sung vonfram, crom, molypden, coban, vanadi và các loại thép hợp kim khác giúp nó có khả năng chống mài mòn và độ cứng đỏ tuyệt vời ở nhiệt độ cao.
4. Thép khuôn nhựa là vật liệu dùng để tạo khuôn để sản xuất các sản phẩm nhựa. Vì các sản phẩm nhựa khác nhau cần các loại khuôn khác nhau, nên thép làm khuôn nhựa có nhiều loại chuyên dụng. Sau đây là các loại phổ biến:

• Thép kết cấu cacbon: Cơ bản và được sử dụng cho các khuôn đơn giản.
• Thép cacbon hóa: Được xử lý để làm cho bề mặt cứng hơn.
• Thép đã được tôi cứng trước (ví dụ: P20, P20+Ni): Được làm cứng trước để gia công dễ dàng hơn.
• Thép tăng độ cứng theo tuổi: Mạnh mẽ hơn theo thời gian.
• Thép chống ăn mòn: Chống ăn mòn, lý tưởng cho các loại nhựa đặc biệt.
• Thép cắt tự do (ví dụ: P20+S): Dễ dàng xử lý.
• Thép Martensitic: Có độ bền và độ cứng tốt.
• Thép đánh bóng gương: Cung cấp bề mặt siêu mịn cho các khuôn chất lượng cao.

Hướng dẫn dễ dàng để lựa chọn thép làm khuôn

Sau đây là hướng dẫn đơn giản và được sắp xếp lại để lựa chọn thép làm khuôn. Hướng dẫn tập trung vào hiệu suất sử dụng và khả năng dễ gia công trong quá trình sản xuất.

---

Sử dụng hiệu suất (Cách thức hoạt động của khuôn)

Phần này đề cập đến khả năng chịu lực của khuôn trong điều kiện làm việc.

• Sức mạnh
  • Độ cứng: Khuôn cần phải cứng để chống biến dạng. Thép khuôn làm việc nguội thường có độ cứng khoảng 60HRC, trong khi thép khuôn làm việc nóng dao động từ 40-55HRC. Ngay cả với cùng độ cứng, các thành phần thép khác nhau có thể hoạt động khác nhau.
  • Độ cứng màu đỏ: Đối với khuôn làm việc nóng, độ cứng phải chịu được nhiệt độ cao. Thép cacbon thông thường có thể chịu được 180-250°C, trong khi thép crom-molypden chịu được 550-600°C.
  • Độ bền nén và uốn: Khuôn phải chịu được áp lực và uốn cong. Kiểm tra độ bền phản ánh việc sử dụng thực tế tốt hơn là chỉ kiểm tra độ cứng.
• Độ bền
  • Khuôn phải chịu được va đập mà không bị nứt hoặc vỡ. Độ bền phụ thuộc vào thành phần thép, độ tinh khiết, kích thước hạt và xử lý nhiệt. Đó là sự đánh đổi giữa độ bền, độ bền và khả năng chống mài mòn.
• Chống mài mòn
  • Khuôn phải chịu được ma sát và mài mòn. Độ cứng cao và cacbua phân bố đều làm giảm mài mòn do tác động cơ học, quá trình oxy hóa hoặc nóng chảy.
• Khả năng chống mỏi nhiệt
  • Khuôn làm việc nóng phải chịu được nhiệt độ cao và các chu kỳ gia nhiệt-làm mát lặp đi lặp lại mà không bị nứt. Các yếu tố chính bao gồm tuổi thọ mỏi nhiệt (thời gian trước khi vết nứt hình thành), tốc độ phát triển vết nứt và độ bền gãy (khả năng chống lan rộng vết nứt).
• Sức đề kháng cắn
  • Khuôn phải tránh bị dính hoặc “hàn cố định” vào phôi. Độ bền tốt hơn được đo thông qua các thử nghiệm ma sát.

Hiệu suất quy trình (Làm khuôn dễ như thế nào)

Phần này tập trung vào tính dễ gia công của thép trong quá trình sản xuất.

• Khả năng gia công
  • Làm việc nóng:Thép có thể dễ dàng định hình ở nhiệt độ cao.
  • Làm việc lạnh: Bao gồm cắt, mài và đánh bóng. Thép khuôn cứng và khó gia công, nhưng việc thêm các nguyên tố như lưu huỳnh hoặc chì có thể cải thiện khả năng gia công.
• Khả năng tôi và khả năng tôi
  • Khả năng dập tắt: Thép phải cứng đều, đặc biệt là đối với khuôn lớn. Điều này phụ thuộc vào thành phần của nó.
  • Độ cứng: Độ cứng chủ yếu phụ thuộc vào hàm lượng cacbon, yếu tố rất quan trọng đối với khuôn làm việc nguội.
• Nhiệt độ làm nguội và biến dạng xử lý nhiệt
  • Phạm vi nhiệt độ làm nguội rộng giúp đơn giản hóa sản xuất. Khuôn, đặc biệt là khuôn chính xác, phải ít bị biến dạng trong quá trình xử lý nhiệt.
• Độ nhạy oxy hóa và khử cacbon
  • Việc gia nhiệt có thể gây ra quá trình oxy hóa hoặc mất cacbon, làm giảm độ cứng và khả năng chống mài mòn. Thép rất nhạy cảm với điều này và cần được xử lý đặc biệt, như xử lý chân không.

Ứng dụng thép công cụ

Theo ứng dụng, chúng tôi đã phân loại THÉP CÔNG CỤ mà công ty chúng tôi cung cấp.

Loại	Cấp thép	Các lĩnh vực ứng dụng chính	Ví dụ sử dụng cụ thể
Thép công cụ làm việc nguội	Ngày 2	Khuôn và dụng cụ làm việc nguội	Khuôn dập, Khuôn định hình, Dụng cụ cắt, Khuôn đùn nguội, Dụng cụ cầm tay
	Ngày 3	Khuôn và dụng cụ làm việc nguội	Khuôn dập, Khuôn định hình, Dụng cụ cắt, Khuôn đùn nguội, Dụng cụ cầm tay
	A2	Khuôn dập nguội và dụng cụ cắt	Đục, Khuôn dập, Khuôn định hình, Dụng cụ cắt chế biến gỗ
	O1	Dụng cụ và khuôn dập nguội đa năng	Dụng cụ cắt đa năng, Khuôn dập, Dụng cụ cắt, Lò xo
	O2	Dụng cụ và khuôn dập nguội đa năng	Dụng cụ cắt đa năng, Khuôn dập, Dụng cụ cắt, Lò xo
Thép công cụ chống sốc	S7	Dụng cụ làm việc lạnh tác động cao	Đục, Kéo, Khuôn chạy ngắn, Khuôn dập
Thép công cụ làm việc nóng	H11	Khuôn và dụng cụ gia công nhiệt độ cao	Khuôn rèn nóng, Khuôn đúc khuôn, Dụng cụ cắt nóng, Dụng cụ đùn
	H13	Khuôn và dụng cụ gia công nhiệt độ cao	Khuôn rèn nóng, Khuôn đúc khuôn, Dụng cụ cắt nóng, Dụng cụ đùn
Thép công cụ tốc độ cao	M2	Dụng cụ cắt tốc độ cao	Mũi khoan, Máy cắt phay, Lưỡi cưa, Dụng cụ cắt ren, Dao phay
	M35	Dụng cụ cắt tốc độ cao (có chứa Coban, độ cứng đỏ cao hơn)	Mũi khoan, Máy cắt phay, Lưỡi cưa, Dụng cụ cắt ren, Dao phay
	M42	Dụng cụ cắt tốc độ cao (có chứa Coban, độ cứng đỏ cao hơn)	Mũi khoan, Máy cắt phay, Lưỡi cưa, Dụng cụ cắt ren, Dao phay
Thép Khuôn	P20	Khuôn ép nhựa	Khuôn ép nhựa, Đế khuôn, Khuôn đúc khuôn, Khung khuôn lớn
	P20+Ni	Khuôn ép nhựa (Tăng khả năng chống ăn mòn)	Khuôn ép nhựa, Đế khuôn, Khuôn đúc khuôn, Khung khuôn lớn
	P20+S	Khuôn ép nhựa (Khả năng gia công nâng cao)	Khuôn ép nhựa, Đế khuôn, Khuôn đúc khuôn, Khung khuôn lớn