ما هو صلب العدة ؟ وما أنواعة - Type of Tool Steels

صلب العدة:

تُصنع أنواع صلب العدة من فولاذ سبائكي عالي الجودة ويتم صهرها في أفران كهربائية بأحجام صغيرة نسبيا مع الحرص الشديد على ضمان التجانس. ويمكن تحسينها أكثر عن طريق نزع الكربنة باستخدام الأرجون والأكسجين (AOD) أو طرق التفريغ أو تنقية خبث الإلكترود (ESR).

Argon/Ooxygen Decarburization (AOD), 

vacuum methods, or Electroslag Refining (ESR)

 ونتيجة لذلك، يُحدد صلب العدة عادةً للتطبيقات المهمة التي تتطلب قوة عالية أو مقاومة عالية للتآكل. وبسبب محتوى السبائك العالي، يجب درفلة أو سحب صلب العدة بعناية لإنتاج قضبان ذات مواصفات مرضية.

لتطوير أفضل خصائصها، يتم دائمًا معالجة صلب العدة حراريا. ولأن الأجزاء قد تتشوه أثناء المعالجة الحرارية، يجب تشطيب القطع الدقيقة جزئيًا ثم معالجتها حراريا ثم الانتهاء من تشطيبها. يكون احتمال التشوه الكبير أعلى أثناء التبريد السائل، لذلك يجب اختيار سبيكة توفر الخصائص الميكانيكية المطلوبة مع أقل عملية تبريد قسوة ممكنة.

 what is Tool Steel?

Tool steel refers to a variety of carbon and alloy steels that are particularly well-suited to be made into tools. Their suitability comes from their distinctive hardness, resistance to abrasion and deformation and their ability to hold a cutting edge at elevated temperatures. As a result tool steels are suited for their use in the shaping of other materials

  

 خصائص صلب العدة:

• الصلابة: قدرة صلب العدة على مقاومة التشوه.
• مقاومة التآكل: قدرة صلب العدة على مقاومة التآكل.
• الصلابة: قدرة صلب العدة على الاحتفاظ بحافته.
• قابلية التشكيل: سهولة تشكيل صلب العدة.
• قابلية المعالجة الحرارية: سهولة معالجة صلب العدة حراريًا.
  

تطبيقات صلب العدة:

• أدوات القطع: مثل المثاقب والمناشير.
• أدوات التشكيل: مثل قوالب الصب وقوالب الضغط.
• أدوات القياس: مثل المساطر والفرجار.
• أدوات التثبيت: مثل البراغي والصواميل.
• أدوات الحدادة: مثل المطارق والأزاميل.

تطبيقات أنواع صلب العدة :

تستخدم أنواع صلب الأدوات المختلفة في مجموعة متنوعة من التطبيقات الصناعية، بما في ذلك:

• صلب السرعة العالية: يستخدم في تطبيقات القطع المختلفة، مثل قطع المعادن والبلاستيك والمطاط.
• صلب التشغيل علي البارد: يستخدم في التشكيل والختم والقص.
• صلب التشغيل علي الساخن: يستخدم في التشغيل علي الساخن والقولبة بالبثق والصب بالقالب.

اختيار نوع صلب العدة المناسب

عند اختيار نوع صلب العدة المناسب لتطبيق معين، يجب مراعاة العوامل التالية:

يعتمد اختيار صلب العدة المناسب على التطبيق المطلوب , و يجب مراعاة العوامل التالية:

• الصلادة المطلوبة: يجب أن يكون صلب العدة صلبًا بما يكفي للحفاظ على حافته ولتحمل التطبيق المطلوب.
• مقاومة التآكل المطلوبة: تتطلب بعض العمليات الصناعية خصائص معينة من صلب العدة، مثل الصلادة أو مقاومة التآكل أو مقاومة الحرارة لذلك يجب أن يكون صلب العدة مقاومًا للتآكل بدرجة كافية ومناسبة
• قابلية التشغيل: يجب أن يكون صلب العدة سهل التشغيل بالشكل المطلوب.
• قابلية المعالجة الحرارية: يجب أن يكون صلب العدة قابل وسهل المعالجة حراريًا.
• التكلفة: تختلف التكلفة طبقا لأنواع صلب العدد المختلفة.

يلعب صلب العدة دورًا مهمًا في العديد من الصناعات. تتوفر أنواع مختلفة من صلب العدة، ولكل منها خصائص وتطبيقاتها الخاصة. عند اختيار نوع صلب العدة المناسب لتطبيق معين، يجب مراعاة العوامل المختلفة المذكورة أعلاه.

أنواع صلب العدة وخصائصها:

يُعرف صلب العدة بأنه نوع من الصلب يستخدم في صناعة الأدوات المستخدمة في العمليات الصناعية المختلفة،

 مثل : عمليات القطع والثقب والتشغيل بالخراطة والفرايز , والتشكيل علي البارد والتشكيل علي الساخن. 

      يتميز صلب العدة بخصائص ميكانيكية مميزة، مثل الصلابة والصلادة العالية والمتانة ومقاومة التآكل، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات الصناعية التي تتطلب أداءً عاليًا.

  : there are six groups of tool steel

water-hardening steel -

cold-work tool steels-

shock-resistingsteel -

 high-speed steel-

hot-work steel-

. and special purpose / plastic mold tools steel. 

The choice of group to select depends on, cost, working temperature, required surface hardness, strength, shock resistance, and toughness requirements. The more severe the service condition (higher temperature, abrasiveness, corrosiveness, loading), the higher the alloy content and consequent amount of carbides required for the tool steel.

 

رموز صلب العدد وفقا ل AISI-SAE

التطبيق	رمز AISI-SAE	الخصائص
تقسية بالماء	W
التشكيل علي البارد	O	تقسية في الزيت
	A	تقسية في الهواء - متوسطة السبائكية
	D	عالية الكربون والكروم
صلب مقاومة للصدمات	S	إضافة رئيسية من التنجستن
صلب السرعات العالية	T	إضافة رئيسية من التنجستن
	M	إضافة رئيسية من الموليبدنم
التشكيل علي الساخن	H	H1-H19: إضافة رئيسية من الكروم H20-H39: إضافة رئيسية من التنجستن H40-H59: إضافة رئيسية من الموليبدنم
صلب القوالب	P
صلب اﻷغراض الخاصة	L	منخفضة السبائكية
	F	إضافات من الكربون والتنجستن

      يوجد العديد من أنواع صلب العدة المختلفة، ولكل منها خصائصه وتطبيقاتها الخاصة. يمكن تصنيف صلب العدة بشكل عام إلى عدة أنواع رئيسية، وهي:

• صلب السرعة العالية:   High Speed Steel 

                                يُعرف أيضًا باسم صلب القطع السريع، وهو مصمم للتطبيقات التي تتطلب معدلات قطع عالية. يتميز صلب السرعة العالية بمحتوى الكربون العالي، مما يعطيه صلابة عالية ومقاومة للحرارة.

  هناك طبقات من الحديد تتصلب بعمق، وتحتفظ بتلك الصلابة في درجات الحرارة العالية، ولها قدرة عالية على مقاومة التاكل والخدش.

  مجموعة صلب العدة عالي السرعات :High speed group

  يستخدم فولاذ العدة من النوع T والنوع M في أدوات القطع عندما يجب الحفاظ على القوة والصلابة في درجات حرارة عالية.

  صلب السرعات العالية  (HSS أو HS) هو مجموعة فرعية من صلب العدة، ويستخدم بشكل شائع في عدد وأدوات القطع. غالبًا ما يستخدم في شفرات المناشير الكهربائية ورؤوس المثقاب. إنه متفوق على أدوات الصلب عالي الكربون القديمة التي تم استخدامها على نطاق واسع خلال الأربعينيات من القرن الماضي في أنه يمكنه تحمل درجات حرارة أعلى دون فقدان الصلادة .

   تسمح هذه الخاصية لـ HSS بالقطع بشكل أسرع من الصلب عالي الكربون، ومن هنا جاء اسم صلب السرعات العالية . في درجة حرارة الغرفة، في معالجتها الحرارية الموصى بها بشكل عام، تُظهر درجات HSS بشكل عام صلادة عالية (أعلى من HRC60) ومقاومة للتآكل (ترتبط بشكل عام بمحتوى التنجستن والفانديوم المستخدم غالبًا في HSS)

  M	M1, M7, M10	Molybdenum
  M	M30, M33, M34, M42, M43, M46, M47	Molybdenum, Cobalt
  M	M2, M3, M4	Molybdenum, Tungsten
  M	M6, M15, M35, M36< M41, M44, M45	Molybdenum, Tungsten, Cobalt
  T	T1, T2, T3, T7, T9	Tungsten
  T	T4, T5, T6, T8, T15	Tungsten, cobalt

  النوع M من أنواع صلب العدة يحتوى على نسبة عالية من الموليبدنيوم في تركيبة مع الكروم أو الفاناديوم.

  النوع T  من أنواع صلب العدة يحتوى على نسبة عالية من التنجستين ويكون في سبيكة مع الكروم، الفاناديوم وفي بعض الحالات مع نسبة عالية من الكوبالت. 

  هذه الانواع من الصلب تستخدم في أدوات القطع مثل ادوالت القطع في المخرطة، الثقب، الاسطمبات...الخ كل هذا يتم استخدامه في أدوات القطع كلها تقريبا.

   النوع M في صلب العدة عالي السرعات، يتم إنتاجه باستبدال التنجستين(W ) في النوع T بالموليبديوم، فهم قابلين للمقارنة في الأداء مع صلب العدة المصنوع من التنجستين.

   الموليبدنيوم النموذجى في صلب العدة عالي السرعات يحتوى على نسبة الموليبدنيوم 

  ( Mo ) حوالى من 4% إلى 8.5% ,4% من الكروم ( Cr ) ، من تنجستين (W ) 1.5 % إلى 6% وحوالى 2% فاناديوم ( V). هذه المواد عرضة للاكسدة بشدة، لذا يجب أن يسخن صلب العدة في حمام من الملح المنصهر أو يطلى بمادة البوراكس.
  

• صلب التشغيل علي البارد:  Cold Working Tool Stee96*l    

                                                  
  

     يُستخدم في التطبيقات التي تتطلب تشكيل المواد عند درجات حرارة منخفضة. يتميز صلب التشغيل البارد بمحتوى الكربون المتوسط، او عالي مما يعطيه صلابة ومتانة جيدة. وهو يعتبر   

     The following steel grades are also in cold work steel group

AISI Code	AISI Designation	Type of Tool steel
W	W1 to W7	High carbon water hardening steel

• صلب العدد التقسية في الماء : Water Hardening Tool Steel  
  

  صلب العدد هو الصلب عالي الكربون الذي يحتوى على المكون الكربونى بنسبة 0.60 %إلى 1.40 % .

• صلب العدة عالي الكربون يحتوى على كمية قليلة من السيليكون والماغنسيوم . بالإضافة إلى أن هناك مجموعة تحتوى على الفانديوم المضاف، ومجموعة تحتوى على الكروم المضاف، ومجموعة أخرى تحتوى على جميع العناصر المشار إليها على شكل خليط بنسبة 1 % كربون. صلب العدد المقسى بالماء يستخدم في أدوات القطع، ويكون عالي الصلادة، متوسط في مقاومة التآكل، قليل في صلادته نسبيا حسب نسبة الكربون . بالرغم من أن التصلب اثناء التشعيل لما تسخن لها قليل إلا أنها تستخدم في أدوات القطع ولكن هذا التطبيق ينفد عندما يكون الحرارة المتولدة من القطع ضئيلة . صلب العدد يستخدم في تصنيع أدوات النجارة بكل أنواعها مثل الأزميل والشاكوش وموسع الثقوب. ويجب الإشارة أنه يجب تبريدها عند وصول درجة حرارة القطع من 1450إلى 1550 فهرنهايت . ولكن درجة الحرارة العادية تكون من 300 إلى 650 فهرنهايت .      للتحويل من الفهرنهايت F الي المئوية C يتم تطبيق القانون:

                      C = (F-32 )* 5/9

• صلب التقسية في الزيت : Oil Hardening Tool Steel                     

   - المجموعة (O steel) متوسطة الصلادة . ومن مميزات هذه الأنواع من الصلب أنها تقاوم التآكل وتتميز بالتصليد الساخن وتقاوم الاستطالة والتشويه  

   - تستخدم كأدوات توسيع الثقوب ولقمة القلاوظ ولقمة التشكيل وفي القياس وفي لقمة صك العملة وفي أدوات التخويش ( و هي أدوات تستخدم لإنشاء ثقوب مخروطية في المواد. تُستخدم هذه الثقوب عادةً لتركيب الأجزاء ، مثل البراغي أو المسامير أو الأعمدة  ).

                       

•  صلب التقسية في  الهواء : Air Hardening Tool Steel

  - (A steel)  تقسى في الهواء . ويجب أن يسخنوا فورياً من درجة حرارة 300 F إلى 1000F وهذا يعتمد على نوع الصلب بعد عملية التقسية.     

  A	A2 – A10	Air hardening, Medium alloys
  D	D2 – D7	High carbon, high chromium
  O	O1 – O7	Oil hardening, Low carbon

• صلب عالي الكربون عالي الكروم :  صلب المجموعة D High Carbon High Chromium Tool Steel

• صلب عالي الكربون عالي الكروم: هو نوع من الصلب السبائكي الذي يحتوي على نسبة عالية من الكربون (1.5٪ -2.1٪) ونسبة عالية من الكروم (12٪ -14٪). يُعرف أيضًا باسم صلب المجموعة D أو صلب التشغيل على البارد. يتميز صلب عالي الكربون عالي الكروم بخصائص متميزة، بما في ذلك:

• الصلابة العالية: يحتوي الصلب على نسبة عالية من الكربون، مما يجعله صلبًا للغاية.
• مقاومة التآكل: يحتوي الصلب على نسبة عالية من الكروم، مما يجعله مقاومًا للتآكل.
• شديد الصلادة: يحتوي الصلب على نسبة عالية من الكربون، مما يجعله متينًا للغاية.                                                                                         

           الاستخدام : يستخدم صلب عالي الكربون عالي الكروم في مجموعة متنوعة من

                                    التطبيقات، كما يلي :

• أدوات العمل على البارد: مثل المطارق والمناشير والمثاقب.
• أدوات القطع: مثل شفرات المنشار والشفرات.
• أجزاء الآلات: مثل أعمدة الدوران ومحامل البكرات.
• الأسلحة النارية: مثل البرميل ( هو الجزء الذي يطلق المقذوف ) والمحلاقات (هي نوع من الأسلحة النارية التي تطلق مقذوفات صغيرة، مثل الرصاص أو الخراطيش للدفاع عن النفس أو للصيد أو للرياضة.)
•  تشكيل القوالب ، والبنشات او السنابك ، وتشكيل البكرات للدرفلة والقلاووظ ، والسكاكين ، والقطع ، وشفرات القص ، والأدوات ، والمروحيات الخردة ، وآلات تمزيق الإطارات وما إلى ذلك.

   *صلب العدة التشغيل علي الساخن:  

 "Hot Working Tool Steel "H          

  - يُستخدم في التطبيقات التي تتطلب تشكيل المواد عند درجات حرارة عالية.

 يتميز صلب التشغيل علي الساخن بمحتوى الكربون المتوسط، مما يعطيه مقاومة للحرارة وصلابة جيدة.

 تم تطوير أنواع H من صلب العدة خصيصًا للحفاظ على القوة والصلا]ة عند التعرض لدرجات حرارة مرتفعة لفترة طويلة.

 تعرف هذه الفئة أيضًا باسم صلب التشغيل علي الساخن وهي مجموعة من الصلب تستخدم لقص أو تشكيل المواد في درجات حرارة عالية. 

صُمم صلب العدة من الفئة H لتحقيق القوة والصلادة أثناء التعرض الطويل لدرجات الحرارة المرتفعة. تتميز هذه الأنواع من صلب العدة بأنها قليلة الكربون وذات نسبة سبائك متوسطة إلى عالية، مما يوفر صلابة حرارية جيدة وصلابة ومقاومة جيدة للتآكل وذلك بسبب كمية كبيرة من الكربيدات. تعتمد فئة H على محتوى السبائك الأساسي لتحديد النوع الفرعي:

• H1 إلى H19: تعتمد على نسبة كروم تبلغ 5%.
• H20 إلى H39: تعتمد على نسبة تنغستن تتراوح بين 9 و 18% ونسبة كروم تتراوح بين 3 و 4%.
• H40 إلى H59: تعتمد على الموليبدينوم كأساس.

H	H 10, H11, H12, H13	Chromium, Molybdenum
	H14, H16, H19, H23	Chromium, Tungsten
	H20, H21, H22, H24, H25, H26	Tungsten
	H15, H41, H42, H43	Molybdenum

 

صلب عدد التشكيل الساخن (H-series) : هذا النوع من الصلب صنف  إلي ثلاث فئات : 

1-نوع صلب قوالب الكروم (H10-series) 

لابد ان تكون مقاومه للتصدعات التي يمكن أن تنتج بسبب درجه الحرارة العالية أثناء العملية أو نتيجه الصدمات الحرارية . عند استخدام قوالب التشكيل الساخن لابد ان لا تتشوه بينما ترتفع درجه الحرارة، وهذه الفئة من صلب العدة تختزل بالكربون . ولذلك التسخين ل 1500 فهرنهيت مطلوب . إذا كان عمق التصلب مطلوب فهذه الأصلاب تسخن عند 1850 فهرنهيت وتبرد بالهواء أو الزيت . هذه الأصلاب تستخدم في قوالب بثق الالومنيوم، الماغنسيوم أو الزنك وقوالب السباكه والقوالب البلاستكيه وقوالب الضغط الساخن .

2-نوع صلب قوالب التنجستين(H20-series)  

تستخدم كميه كبيرة من التنجستين الذي نطاقها من 9-18% بالاشتراك مع 2-4% كروم وحوالي 0.50% الفاناديوم . لديهم اعلي نسبه صلابه بالنسبة الي بقيه أصلاب التشغيل الساخن وأيضا تمتلك خاصيه مقاومه الصدمات جيده .أيضا لديهم مقاومه ضعيفه للصدمات الحرارية ولذلك لا يمكن تبريدها بسرعه أثناء الاستخدام دون المخاطرة بتنميه التصدعات .يستخدموا في الأساس في البثق،الحدادة، قوالب السباكه للمواد الغير حديديه وقوالب التشكيل .هذه الأصلاب تستخدم أيضا في التشكيل الساخن، وتشكيل الأسنان بالدرفله .

3-نوع صلب قوالب المولبديم (H40-series) 

يحل المولبديم محل التنجستين .لديه صلاده جيده وخاصيه مقاومه تاكل معتدله ومتانه معتدله وقابل للاختزال بالكربون . يستخدموا في الأساس لنفس استخدامات صلب قوالب التنجستين.

•صلب مقاومة الصدمات (المجموعة S) :

  يحتوى هذا الصلب على إضافات من المنجنيز والسيليكون والكروم والتنجستن والموليبدنم بتركيبات متعددة، وتحتوى على حوالى 0,5% كربون . 

الكروم يزيد مقاومه التآكل وعمق التصلد. يجب أن يتم تسخينهم عند 1300 درجه فهرنهيت . نطاق التصليد من 1550-1750 فهرنهيت، بشكل عام يتم تبريدهم علي حسب السبائك في الزيت . 

هذه الفئة من الصلب لديها مقاومه خصائص مقاومه صدمات جيده ومتانه ممتازه، مقاومتهم للتأكل منخفضه بعض الشيء، وتمتلك قدره جيده على التصلد. يستخدموا في أدوات التشكيل، القصاصات وشفرات القطع . 

عند وجود التنجستين في صلب المقاوم للصدمات، ينتج صلاده جيده ويمكن استخدامه في أدوات التشكيل البارد والساخن مثل مثقاب الخرسانة أو الحجر، قواطع الانابيب. 

 * صلب قوالب البلاستيك " P ":

يُعرف صلب العدة من النوع P باسم صلب قوالب البلاستيك. تم تصميمها لتلبية متطلبات صب الزنك وقوالب حقن البلاستيك. أنواع الفولاذ الشائعة مثل P20 و 420 إلخ.

P

P1- P20, P21

Low carbon mold steel

 •صلب منخفض السبائكية خاصة الأغراض (المجموعة L) :  

تحتوى هذه السبائك على كميات قليلة من الكروم والفناديوم والنيكل والموليبدنم وكميات من الكربون بين 0,5 و1,1% ، وتقسى بالتسقية في الزيت ولها بنية صغيرة الحبيبات.

L	L1, L3, L7	Carbon > 0.65%, Chromium
	L2	Carbon <0.65%, Chromium
	L6	Carbon > 0.65%, Nickel

  *إضافات من الكربون والتنجستن

 صلب العدة المقاوم للتآكل:

يُعرف صلب العدة من النوع F باسم صلب عدة مقسى بالماء (فئة F) والمقاوم للتآكل . إنه أكثر مقاومة للتآكل بشكل ملحوظ من صلب العدة من النوع W.

F	F1	High carbon, low alloys
	F2, F3	Tungsten

 ترميز صلب العدد حسب  المعهد الأمريكى للحديد والصلب (AISI) والجمعية الأمريكية لمهندسى السيارات (SAE)

رموز صلب العدد وفقاً للمعهد الأمريكى للحديد والصلب و الجمعية الأمريكية لمهندسى السيارات AISI-SAE هي الأكثر شيوعاً لتمييز الأنواع المختلفة من هذا الصلب. فكل سبيكة تأخذ رقماً في مجموعتها; مثل: A2, O1, إلخ.كما بينا سايقا