A2 در مقابل. فولاد ابزار O1: تفاوت های کلیدی

1. مقدمه

در میان فولادهای سرد کار, A2 vs O1 Tool Steel موقعیت های برجسته ای را در استانداردهای AISI/SAE و ASTM A681 اشغال می کند.

در حالی که آنها طبقه بندی را به عنوان فولادهای ابزار کار سرد به اشتراک می گذارند, مکانیسم های سخت شدن متفاوت آنها-سخت شدن هوا در مقابل سخت کردن روغن-رفتارهای متمایز در پردازش, عملکرد, و مناسب بودن برنامه.

فولادهای ابزار برای مقاومت در برابر سایش مهندسی شده اند, سختی, و ثبات ابعادی - ویژگی های ضروری برای برش, تشکیل, و شکل دادن به مواد در شرایط سخت صنعتی.

در این مقاله مقایسه مفصلی بین فولادهای ابزار A2 و O1 ارائه شده است,

بررسی ترکیب آنها, عملیات حرارتی, خواص مکانیکی, ماشین کاری, مقاومت در برابر خوردگی, و موارد استفاده صنعتی برای راهنمایی متخصصان در انتخاب مواد آگاهانه.

2. فولاد ابزار سخت سازی A2 چیست؟?

فولاد ابزار A2 متعلق به گروه A ASTM A681 است, تعیین "A" خود را با سخت شدن در هوا به جای روغن یا آب به دست می آورد.

به عنوان فولاد با کار سرد, این همه شکل گیری و ماشینکاری را در زیر دمای تبلور مجدد خود قرار می دهد, ارائه کنترل ابعادی استثنایی و سطح سطح در مقایسه با آلیاژهای گرم.

ترکیب شیمیایی

عنصر	محتوا (%)	تابع
کربن (سی)	0.95 – 1.05	سختی بالا و مقاومت در برابر سایش را امکان پذیر می کند
کروم (Cr)	4.75 – 5.50	سخت بودن و مقاومت در برابر سایش را ارتقا می بخشد
مولیبدن (مو)	0.90 – 1.20	مقاومت و مقاومت در برابر خلق و خوی را افزایش می دهد
وانادیوم (V)	0.25 – 0.40	اندازه دانه را اصلاح می کند و سخت شدن ثانویه را تقویت می کند
منگنز (منگنز)	0.20 – 0.80	استحکام و سختی را بهبود می بخشد
سیلیکون (و)	0.20 – 0.50	به اکسیداسیون کمک می کند و قدرت را تقویت می کند

خصوصیات و مزایای اصلی

• مکانیزم سخت سازی هوا: بعد از تقریباً آمریكايي 1 020 درجه سانتی گراد, A2 در هوا به مارتنزیت تبدیل می شود, اجتناب از شیب شدید حرارتی و اعوجاج - که همراه با روغن یا خاموش شدن آب است.
• سختی: A2 به درستی تحت درمان با گرما قرار می گیرد 57-62 HRC, با تشکر از کروم آن, مولیبدن, و آلیاژ وانادیوم.
• سایش و سختی: اگرچه فاقد کروم کافی برای واجد شرایط بودن به عنوان ضد زنگ است (≥ 11 %),
  A2 5 % محتوای CR هنوز یک فیلم منفعل قوی برای مقاومت در برابر سایش خوب و چقرمگی ضربه.
• قابلیت ماشین سازی و حفظ لبه: در حالت آنیل شده, دستگاه های A2 به راحتی. بعد از سخت شدن, آن را نگه می دارد تیز, لبه بادوام, ایده آل برای خالی کردن می میرد, مشت, و ابزار دقیق.

3. فولاد ابزار سخت سازی روغن O1 چیست؟?

فولاد ابزار O1 متعلق به گروه O از استاندارد ASTM A681, متمایز از نیاز آن برای نفتی برای ایجاد سختی کامل.

به عنوان فولاد با کار سرد, O1 تحت شکل گیری و ماشینکاری زیر دمای تبلور مجدد آن قرار می گیرد,

اما به خنک کننده سریع روغن متکی است تا ریزساختار آن را به یک سایش تبدیل کند, حالت سختگیرانه.

ترکیب شیمیایی

عنصر	محتوا (%)	تابع
کربن (سی)	0.85 – 1.00	سختی اصلی و مقاومت در برابر سایش را فراهم می کند
منگنز (منگنز)	1.00 – 1.40	سخت بودن و مقاومت کششی را افزایش می دهد
کروم (Cr)	0.40 – 0.60	سخت بودن و مقاومت در برابر سایش را بهبود می بخشد
تنگستن (دبلیو)	0.40 – 0.60	سختی گرم و مقاومت در برابر سایش را تقویت می کند
وانادیوم (V)	0.10 – 0.30	ساختار دانه را اصلاح می کند و از تشکیل کاربید پشتیبانی می کند
سیلیکون (و)	0.10 – 0.30	به اکسیداسیون کمک می کند و ماتریس فولادی را تقویت می کند

خصوصیات و مزایای کلیدی

• سختی بالا: O1 می رسد 60-63 HRC پس از حرکت, ایده آل برای ابزارهایی که نیاز به تیز دارند, لبه های ماندگار-مانند سنج, مشت, و چاقوهای نجاری.
• ماشینکاری عالی: در حالت آنیل شده, نمرات O1 در اطراف 65% در نمودارهای ماشینکاری (با AISI 1112 به عنوان 100%), اجازه دادن سریعتر و کاهش هزینه های ابزار.
• کنترل ابعادی محکم (بخش های کوچک): خاموش کردن روغن میزان خنک کننده متوسطی را ارائه می دهد که متناسب با اجزای نازک تر است (تا 15 میلی متر),
  اگرچه بخش های بزرگتر نقاط نرم یا اعوجاج را در صورت عدم تحریک یکنواخت خطر می کنند.
• مقرون به صرفه بودن: محتوای آلیاژ پایین تر به هزینه ماده ای تقریباً ترجمه می شود $2- 3 دلار در هر کیلوگرم, به علاوه ماشینکاری کارآمد و عملیات حرارتی ساده.

4. عملیات حرارتی & پاسخ سختگیری

عملیات حرارتی خصوصیات نهایی فولادهای ابزار A2 و O1 را تعریف می کند.

در این بخش, ما چرخه های حرارتی توصیه شده آنها را مقایسه می کنیم, رسانه های خاموش, سختگیرانه, و رژیم های معتدل برای دستیابی به سختی و سختی هدف.

چرخه سخت شدن هوا A2

1. بذله گویی

• • دما: 1 015–1 035 درجه سانتی گراد
  • زمان نگه داشتن: 30-45 دقیقه
  • در این محدوده, A2 کاربیدهای آلیاژ را حل می کند و یک ماتریس آستنیتی یکنواخت را تشکیل می دهد.

2. خاموش کردن

• • متوسط: هنوز در دمای محیط هوا
  • میزان خنک کننده: کند, کاهش شیب حرارتی تا حداکثر 70 % در مقایسه با خاموش کردن روغن
  • در نتیجه, A2 با حداقل استرس و اعوجاج به مارتنزیت تبدیل می شود.

3. معتدل کردن

• • اولین دما: 150-200 درجه سانتیگراد برای تسکین استرس
  • درجه دوم: 500-540 درجه سانتیگراد به سختی خیاطی
  • سختی در نتیجه: 57-62 HRC (بسته به دمای دما و زمان)
  • سخت شدن ثانویه: مولیبدن و کاربیدهای وانادیوم رسوب می کنند, تقویت قدرت درجه حرارت بالا.

چرخه سخت سازی روغن O1

1. بذله گویی

• • دما: 780-820 درجه سانتیگراد
  • زمان نگه داشتن: 20-30 دقیقه
  • این دمای پایین بخش بالاتری از کاربیدهای ریز را حفظ می کند, به نفع مقاومت در برابر سایش.

2. خاموش کردن

• • متوسط: روغن آشفته در 50-70 درجه سانتیگراد
  • میزان خنک کننده: تقریبا 150 ° C/S در محدوده مارتنزیت
  • استفاده از روغن مانع از ترک خوردگی و اعوجاج مشترک با خاموش شدن آب می شود اما استرس بیشتری نسبت به خنک کننده هوا ایجاد می کند.

3. معتدل کردن

• • دمای معمولی: 150-220 درجه سانتیگراد, چرخه تک یا دو
  • سختی در نتیجه: 60-63 HRC
  • دمای دمای پایین تر حداکثر سختی O1 را حفظ می کند اما بهبود سختی را محدود می کند.

سختگیری و عمق سخت شدن

فولاد	عمق به 50 % مارتنسیت	سختی اصلی در 40 عمق میلی متر
A2	40 میلی متر پوند	55-58 HRC
O1	12 میلی متر پوند	45-48 HRC

• در نتیجه, A2 سختی بالایی را در اعماق بخش حفظ می کند, در حالی که O1 برای جلوگیری از هسته های نرم به سطح مقطع نازک تر یا وسایل خاموش کننده خاص نیاز دارد.
• علاوه بر این, مکانیسم برگشت هوا A2 خطر ترک خوردگی را کاهش می دهد, آن را برای مرگ و مشت های بزرگتر مناسب می کند.

رژیم های معتدل توصیه می شود

• برای حداکثر سختی (A2): دمای 520-540 درجه سانتیگراد برای 2 × 2 ساعت, دستیابی به 57 HRC با K_IC > 28 MPA · √m.
• برای حداکثر سختی (O1): در دمای 150-180 درجه سانتیگراد برای 1 × 2 ساعت, حفظ 62 ~ HRC اما با چقرمگی محدود به 18 مگاپاسکال پوند · mm.
• به صورت جایگزین, یک خلق و خوی دو برابر در 200 درجه سانتیگراد می تواند سختی O1 را با هزینه سختی 1-2 HRC تقویت کند.

5. خصوصیات مکانیکی A2 در مقابل. فولاد ابزار O1

محتوای آلیاژ بالاتر A2 افزایش می یابد سختی و مقاومت در برابر سایش, آن را کمتر مستعد تراش و ترک خوردگی در محیط های بارگذاری شده یا ضربه می زند.

O1, هر چند کمی سخت تر, سختی برای ثبات لبه معامله می کند, ایده آل برای برنامه های دقیق.

6. ماشین کاری & ساخت

• رتبه بندی های ماشینکاری AS-ANNEALED:

• • O1: 65 ~ (نسبت به SAE 1112)
  • A2: 50 ٪ پوند

O1 قبل از سخت شدن ماشین و اتمام آسانتر است, مناسب ساختن آن برای برنامه هایی که چرخش سریع بسیار مهم است.

A2 به دلیل سختی بیشتر و محتوای آلیاژ به ابزار قوی تری نیاز دارد.

EDM و حفاری: هر دو ماده به خوبی به ماشینکاری تخلیه الکتریکی پاسخ می دهند, اما A2 به دلیل ساختار دقیق تر کاربید از EDM سازگار تر بهره می برد.

قابلیت جوشکاری: O1 با مراقبت قابل جوش است, اما قبل از گرم شدن و عملیات حرارتی پس از جوش ضروری است. A2, آلیاژ تر, خطر ترک خوردگی بالاتری را نشان می دهد مگر اینکه استرس را تسکین دهد.

7. ثبات ابعادی & تحریف

سخت شدن هوا A2 را در دقت بعدی به A2 می بخشد.

برخلاف O1, که ممکن است در هنگام خنک کننده سریع روغن تحریف یا پیچیده شود, تحول آهسته A2 تضمین می کند تغییر شکل حداقل پس از خم شدن.

برای ابزار تحمل نزدیک, A2 نیاز به سنگ زنی و اصلاحات ثانویه را کاهش می دهد.

8. مقاومت در برابر خوردگی

در حالی که نه A2 و نه O1 از جنس استنلس است, A2 5% کروم محتوا ارائه می دهد مقاومت در برابر خوردگی خفیف, به خصوص در محیط های خشک یا به آرامی مرطوب.

O1, با کمتر از 1% کروم, است مستعد اکسیداسیون سطح و زنگ زدگی بدون پوشش محافظ.

9. برنامه های معمولی A2 vs. فولاد ابزار O1

انتخاب بین A2 و O1 لولا در تطبیق نقاط قوت هر فولاد با کارهای خاص ابزار.

A2 Air Hardening Tool Steel

به لطف سخت بودن زیادش, مقاومت در برابر سایش عالی, و حداقل اعوجاج, A2 عالی در:

• خالی کردن و سوراخ کردن می میرد: A2 تحمل های محکم را در طول تولید طولانی حفظ می کند (50 000+ سکته مغزی) بدون تقویت مکرر.
• ابزارهای تشکیل و تمبر: چقرمگی آن در برابر بارهای ضربه تا مقاومت در برابر آن مقاومت می کند 1 200 MPa, ایده آل برای عملیات عمق و خم شدن.
• مؤلفه های پیشرونده: سختی یکنواخت A2 در اعماق 40 MM مشت زدن به سوراخ مداوم را تضمین می کند, پیرایش, و تشکیل در چند ایستگاه می میرد.
• تیغه های برشی سرد: با سختی تا 62 HRC و پراکندگی کاربید خوب, A2 برش های تمیز در ورق فلز را تا 3 میلی متر ضخیم.

فولاد ابزار سخت سازی روغن O1

O1 سختی خوبی را با ماشینکاری برتر ترکیب می کند, ساختن آن به انتخابی برای ابزار پایین یا نمونه اولیه است:

• چاقوهای برش و برش: O1 دارای لبه تیز و تیز است (62-63 HRC) برای کارهایی مانند برش وینیل, کاغذ, و لاستیک.
• سنج و ابزارهای اندازه گیری: ضمانت سطح و سختی سطح آن در شاخه ها و پین های GO/No-Go تضمین شده است.
• با حجم کم می میرد: مهر و موم کوچک یا تشکیل می میرد (طول اجرا < 10 000 سکته مغزی) از چرخش سریع O1 و هزینه مواد پایین تر بهره مند شوید.
• تیغه های نجاری و چرمی: صنعتگران برای اسکنه ها به O1 تکیه می کنند, تیغه های هواپیما, و چاقوهای چرمی که نیاز به تغییر شکل آسان دارند.

جدول مقایسه کاربرد

برنامه	فولاد ابزار A2	فولاد ابزار O1
خالی & سوراخ کردن می میرد	با حجم بالا (50 000+ سکته مغزی), عمق, حداقل اعوجاج	توصیه نمی شود., خطر هسته نرم
شکل گیری & ابزارهای خمش	مشت های عمیق, شکل گیری با بار بالا	ایجاد نور, نمونه اولیه می میرد
مؤلفه های پیشرونده	چند ایستگاه می میرد, بخش های بزرگ	کوچک, ساده می میرد
برش & تیغه های بریده شده	برش ورق سنج سنگین	وینیل, کاغذ, لاستیک
سنج & پین ها	با دوام تحت استفاده مکرر	سنجهای دقیق, برنامه های کم لباس
تیغه های صنایع دستی (چوب/چرم)	استفاده گاه به گاه - درخواست های تقویت کننده	تغییر شکل مکرر, احتباس لبه خوب
نمونه اولیه در مقابل. تولید	بهترین برای تولید > 20 000 تکه	بهترین برای نمونه سازی و دویدن < 10 000 تکه

10. نتیجه گیری

A2 vs O1 Tool Steel دو راه حل اثبات شده برای برنامه های کار سرد را نشان می دهد, هر یک متناسب با عملکرد خاص و نیازهای اقتصادی.

سختی عالی A2, مقاومت در برابر سایش, و ثبات بعدی استفاده از آن را در خواستار توجیه می کند, عملیات با حجم بالا.

در ضمن, O1 احتباس و ماشینکاری استثنایی را با هزینه کمتری فراهم می کند, آن را به یک انتخاب قابل اعتماد برای ابزار ساده تر یا کم تولید تبدیل کنید.

اگرچه تفاوت هایی در خصوصیات بدنی این دو فولاده وجود دارد, فولادهای ابزار A2 و O1 هر دو مواد مقرون به صرفه هستند که برای بسیاری از برنامه های یکسان مناسب هستند.

 

سوالات متداول

کدام فولاد به مقاومت در برابر سایش بالاتر می رسد?

A2 به دلیل کروم بالاتر ، مقاومت در برابر سایش برتر را فراهم می کند (4.75–5.50 %) و محتوای وانادیوم, کدام شکل خوب است, کاربیدهای یکنواخت پراکنده.

O1, با سطح آلیاژ پایین تر, عملکرد سایش متوسط ​​را ارائه می دهد اما با وضوح لبه ای عالی جبران می کند.

کدام ابزار فولاد پایداری ابعادی بهتری ارائه می دهد?

A2 سخت شدن هوا شیب های حرارتی ملایم را ایجاد می کند, کاهش اعوجاج تا 70 % در مقایسه با خاموش کردن روغن O1.

طراحان A2 را برای مستان های بزرگ یا پیچیده ترجیح می دهند که با حداقل اصلاحات پس از خاکستری تحمل محکم دارند.

چگونه آنها در برابر خوردگی مقاومت می کنند?

A2 ~ 5 % محتوای کروم مقاومت در برابر خوردگی خفیف را نشان می دهد, مناسب برای محیط های خشک یا به آرامی.

O1, با 1 % کروم, برای جلوگیری از زنگ زدگی سطحی در بیشتر شرایط عملیاتی ، به روغنهای محافظ یا روکش نیاز دارد.

کدام ابزار فولاد عملکرد خستگی بهتری را ارائه می دهد?

A2 به طور معمول محدودیت خستگی را نشان می دهد 45 % از قدرت کششی نهایی آن, در حالی که محدودیت خستگی O1 در اطراف است 40 %.

در برنامه های بارگذاری چرخه ای-از جمله مهر و موم یا تشکیل سرماخوردگی-A2 خطر خرابی خستگی را در طول طولانی مدت کاهش می دهد.