מידע כללי

השם פלדות כלים מתייחס למגוון רחב של פלדות פחמן ופלדות מסוגסגות המתאימות במיוחד לייצור של כלים. ההתאמה שלהן נובעת מרמת הקשיות הייחודית שלהן, ההתנגדות שלהן לשחיקה ולעיוות, והיכולת שלהן לשמור על קצה להב חד  גם בטמפרטורות גבוהות. כתוצאה מכך, פלדות כלים מתאימות לשימוש בעיצוב של חומרים אחרים.

עם ריכוז פחמן של בין 0.5% ל-1.5%, פלדות כלים מיוצרות בתנאים מבוקרים בקפידה עלמנת לקבל את האיכות הנדרשת מהן. הנוכחות של קרבידים במטריצה שלהן מהווה את האפקט הדומיננטי בתכונות של פלדות הכלים. ארבעת אלמנטי הנתך העיקריים המייצרים קרבידים בפלדות הכלים הם: טונגסטן, כרום, ונדיום ומוליבדן. קצב הדיפוזיה של הקרבידים השונים לתוך המבנה האוסטיניטי של הברזל הוא שקובע את הביצועים של הפלדות בטמפרטורות גבוהות (ככל שהקצב איטי יותר הפלדה עמידה יותר בחום). טיפול תרמי תקין של פלדות אלה חשוב לביצועים נאותים. אחוז המנגן נשמר נמוך לעתים קרובות כדי למזער את האפשרות של היווצרות סדקים במהלך חיסום במים.

ישנן שש קבוצות של פלדות כלים: חיסום במים, עבודה בקור, עמידה בזעזועים, מהירות עיבוד גבוהה, עבודה בחום, ופלדות למטרות מיוחדות. הבחירה של קבוצת הפלדה תלויה בעלות, בטמפרטורת עבודה, בקשיות הנדרשת, בחוזק הנדרש, בהתנגדות לזעזועים הנדרשת ובדרישות הקשיחות. ככל שהדרישות גבוהות יותר (טמפרטורה גבוהה יותר, שחיקה, קורוזיביות, עומס נדרש), כך גדלה תכולת המסגסגים והכמות הקרבידים הנובעת מהם ונדרשת עבור הפלדה.

פלדות כלים משמשים לחיתוך, כבישה, אקסטרוזיה, והטבעה של מתכות וחומרים אחרים. השימוש בהן, כגון ייצור של תבניות הזרקה, הוא חיוני, בשל ההתנגדות שלהן לשחיקה, שהוא קריטריון חשוב עבור תבניות המשמשות לייצר מאות ואלפי חלקים.

הסיווג של AISI-SAE של פלדות הכלים הוא הסולם הנפוץ ביותר המשמש לזיהוי נתכים שונים. הסגסוגות הספציפיות בתוך המשפחה מקבלות מספר, לדוגמה: A2, O1 וכו '

משפחות פלדות כלים

קבוצת חיסום במים- קבוצה W

קבוצת פלדות כלים זו מקבלת את שמה מן המאפיין המגדיר את הסגסוגות שבה- הצורך לחיסום במים. כבוצה זו היא למעשה פלדות עם אחוז פחמן גבוה. זו הקבוצת פלדות הכלים הנפוצה ביותר עכב העלות הנמוכה שלה בהשוואה לקבוצות האחרות. השימוש בפלדות בקבוצה זו מתאים עבור שימוש לחלקים קטנים שלא דורשים שימוש בטמפרטורות גבוהות. מעל 302°C הפלדות תתחיל להתרכך במידה ניכרת. כושר החיסום של הפלדות ממשפחה זו נמוך יחסית, ולכן הן חייבות לעבור חיסום מהיר, המחייב את השימוש במים. פלדות אלה יכולות להשיג רמת קשיות גבוהה (מעל HRC 66) אבל, הן פריכות למדי בהשוואה לפלדות כלים אחרות. הפלדות במשפחה זו עדיין נמכרות, במיוחד עבור קפיצים, אבל הן הרבה פחות בשימוש מאשר היו במאות ה -19 ותחילת המאה ה -20. בעיקר בגלל העובדה שהן נוטות להתעוות ולהסדק מהלך החיסום הרבה יותר מפלדות חיסום בשמן או באוויר.

Please reload

פלדות כלים

 
 
יש לך עוד שאלות?
ניתן לפנות אלינו בכל שאלה בתחום מטלורגיה, בדיקות, חומרים וחקרי כשל בטלפון: 
052-5912775
 
או במייל:
info@metallabs.co.il
בנוסף, ניתן לפנות אלינו בכל שאלה:
יש ערך נוסף שאתה מעוניין בו או שאתה רוצה להוסיף ערך נוסף?
פנה אלינו בטלפון: 
052-5912775
 
או במייל:
info@metallabs.co.il
בנוסף, ניתן לפנות אלינו בכל בקשה:
Please reload

Please reload

הקשיחות של פלדות כלים לחיסום במים מתקבלת על ידי סיגסוג עם מנגן, סיליקון ומוליבדן. על מנת לשמור על גודל הגרעינים במהלך הטיפול התרמי, מוסיפים עד 0.20% ונדיום.

יישומים אופייניים עבור תכולות פחמן שונות של פלדות כלים ממשפה זו:

0.60-0.75% פחמן: חלקי מכונות, אזמלים, מברגים. כלים הדורשים קשיות בינונית עם קשיחות טובה והתנגדות טובה להלם.
0.76-0.90% פחמן: תבניות הטבעה ופטישים.
0.91-1.10% פחמן: כלים המשמשים ליישומים הדורשים איזון טוב של התנגדות לשחיקה וקשיחות, כגון מקדחים, כלי חיתוך ומספרי גזירה.
1.11-1.30% פחמן: מקדחות קטנות, כלי חריטה, להבי גילוח, ויישומים אחרים הדורשים התנגדות לשחיקה ללא צורך בקשיחות גבוהה. פלדה המכילה כ-0.8% פחמן תהייה בעלת רמת קשיות דומה לפלדה המכילה אחוז פחמן גבוה יותר, אבל פלדה המכילה 1% או 1.25% פחמן תכיל חלקיקי ברזל-קרביד אשר יאפשרו לה לשמור על קצה להב חד יותר לאורך זמן. עם זאת, הקצה עדיין כנראה יחליד מהר יותר משהוא ישחק, אם הוא ישמש לחיתוך באווירה חומצית.

קבוצת עבודה בקור

פלדות כלים לעבודה בקור כוללות את קבוצת O (חיסום בשמן), את קבוצת A (חיסום באוויר) ואת קבוצת D (פחמן-כרום). פלדות אלה משמשות לחתוך או ליצור חומרים הנמצאים בטמפרטורות נמוכות. קבוצה זו בעלת כושר חיסום והתנגדות לשחיקה גבוהים וקשיחות ועמידה בטמפרטורות גבוהות ממוצעים. הן משמשות בייצור של חלקים גדולים או חלקים הדורשים עיוות מינימלי במהלך החיסום. החיסום בשמן או באוויר מסייע בהפחתת העיוות, תוך הימנעות מהלחצים הגבוהים הנגרמים במהלך החיסום המהיר במים. כמות המסגסגים המשמשים בפלדות אלה גבוהה יותר, בהשוואה לפלדות כלים לחיסום במים ולכן, גם מחירן גבוה יותר.  יש להן רמת קשיות גבוהה יותר וכתוצאה מכך הן משמשות לעתים קרובות לייצור להבי סכינים. כושר העיבוד השבבי של סגסוגות החיסום בשמן הוא גבוה אבל של סגסוגות הפחמן-כרום נמוך.

  • ​קבוצה O- קבוצת חיסום בשמן- סדרה זו כוללת את נתכים O1, O2, O6 ונתך O7. כל הפלדות בקבוצה זו עוברות חיסום בשמן מטמפרטורה של כ-800°C, ולאחר מכן הרפיה בטמפרטורה הגבוהה מ-200°C.

  • קבוצה A- קבוצת חיסום באוויר- הנתך הראשון של פלדת כלים לחיסום באוויר פלדה מושט, אשר היה ידוע בשם פלדת חיסום אוויר באותה עת. פלדות חיסום באוויר מודרניות מאופיינות בעיוות נמוך במהלך הטיפול התרמי כתוצאה מאחוז הכרום הגבוה שלהן. כושר העיבוד השבבי שלהן טוב ויש להן איזון של התנגדות לשחיקה וקשיחות.

  • קבוצה D- קבוצת פחמן-כרום- הקבוצה כללה במקור את נתכים D2, D3, D6, ו- D7, המכילים בין 10% ל-13% כרום (אחוז גבוה באופן יוצא דופן). פלדות אלה יכולות לשמור על רמת הקשיות שלהן עד לטמפרטורה של 425 מעלות צלזיוס. יישומים נפוצים לפלדות מקבוצה זו הם תבניות כבישה, תבניות יציקה ותבניות משיכה. בשל אחוז הכרום הגבוה שלהן, פלדות הכלים מקבוצה זו נחשבות לעתים קרובות כפלדות אל חלד או פלדות אל חלד למחצה, אולם ההתנגדות לקורוזיה שלהן מוגבלת מאוד בשל הפחמן הגבוה שלהן היוצר קרבידים של כרום. הנתך הנפוץ ביותר היום הוא נתך D2, שהוא עמיד מאד לשחיקה אבל לא קשיח כמו פלדות בסגסוג נמוך. התכונות המכניות של נתך D2 רגישות מאוד לטיפול תרמי. הוא נמצא בשימוש נרחב לבייצור של להבי גזירה, כלי חיתוך תעשייתיים ומשמש לעתים לייצור להבי סכינים.

קבוצת עמידה בזעזועים- קבוצה S

העמידות הגבוהה בזעזועים וכושר החיסום הטוב מסופקים לפלדות מקבוצה זו על ידי סגסוג בכרום-טונגסטן, סיליקון-מוליבדן או סיליקון-מנגן. פלדות כלים להגנה מפני זעזועים בקבוצה S נועדו להתנגד להלם בטמפרטורות נמוכות וגבוהות. על מנת לקבל את הקשיחות הטובה נדרש אחוז פחמן נמוך (כ-0.5% פחמן). על מנת לקבל את העמידות בשחיקה, כושר החיסום, ומאפייני עבודה בטמפרטורות גבוהות, נדרש ייצור קרבידים בסגסוגות אלו. קבוצת S של פלדות כלים מאופיינת בקשיחות גבוהה מאד המאפשרת עמידות גבוהה מאוד בזעזועים במקביל לעמידות נמוכה יחסית בשחיקה תוך שמירה על רמת קשיות גבוהה יחסית (HRC 58/60). בארצות הברית, הקשיחות בדרך כלל נובעת מתכולת מסגסגים של 1-2% סיליקון ו-0.5-1% מוליבדן. באירופה, פלדות העמידה בזעזועים לעיתים קרובות מכילות 0.5-0.6% פחמן וסביב 3% ניקל. 

קבוצת מהירות גבוהה

קבוצת הפלדות לעיבוד במהירות גבוהה (נקראות HSS או HS) היא קבוצת פלדות הכלים המשמשת בעיקר לייצור כלי חיתוך.

הסגסוגות בקבוצה זו עדיפות על סגסוגות פלדה עם ריכוז פחמן גבוהה שהיו בשימוש נרחב במהלך שנות ה-40 של המאה הקודמת כי הן יכולות לעמוד בטמפרטורות גבוהות הרבה יותר מבלי לאבד את קשיותן. תכונה זו מאפשרת לפלדות HSS לחתוך מהר יותר מאשר פלדות פחמן גבוהה, ומכאן נובע שם הקבוצה. בטמפרטורת החדר, לאחר טיפול תרמי תקין, לנתכי קבוצת HSS יש בדרך כלל רמת קשיות גבוהה (מעל 60 רוקוול C) ועמידות טובה לשחיקה (הנובעת מסיגסוג בטונגסטן ונדיום לרוב) בהשוואה לפלדות פחמן ולפלדות כלים מקבוצות אחרות.

פלדות במהירות גבוהה הן סגסוגות המקבלות את התכונות שלהן מסיגסוג של טונגסטן או מוליבדן ולעתים קרובות שילוב של שניהם. הן שייכות לרוב למערכות של Fe-C-X שבהן X מייצג כרום, טונגסטן, מוליבדן, ונדיום, או קובלט. בדרך כלל, רכיב X הוא בריכוז של מעל 7%, יחד עם יותר מ-0.60% פחמן. עלמנת לקבל את התכונות שלהן, הסגסוגות בקבוצה זו דורשות טיפול תרמי מתאים בטמפרטורה גבוהה.

תוספת של כ-10% טונגסטן ומוליבדן בסך הכל מעלה את הקשיחות ואת רמת הקשיות של פלדות במהירות גבוהה ושומרת על מאפיינים אלה בטמפרטורות הגבוהות שנוצרות בעת חיתוך מתכות:

  • סגסוגות טונגסטן-​​

T1- פלדת HSS המקורית. הוחלפה באופן אקרוני בפלדת  כלים M2.​

  • סגסוגות מוליבדן-

הוספת מוליבדן, טונגסטן וכרום לפלדה יוצרת מספר סגסוגות המכונות בדרך כלל "HSS", ברמת קשיות של 63-65 רוקוול C:

M1- נתך בעל תכונות מכאניות נמוכות בטמפרטורות גבוהות, ביחס לנתך M2, אבל הוא גמיש יותר ופחות רגיש לזעזועי.
M2-  הנתך הנפוץ ביותר בשימוש נרחב של פלדות HSS תעשייתיות. הוא מכיל קרבידים קטנים ומפוזרים באופן אחיד במטריצה אשר נותנים לו עמידות גבוהה בשחיקה, למרות שהרגישות שלו לדילול פחמן מעט גבוהה. לאחר טיפול תרמי, רמת קשיותו זהה T1, אבל כוח כיפוף שלו יכול להגיע ל-4700MPa, והקשיחות שלו ותכונותיו התרמו פלסטיות גבוהות יותר משל נתך T1 בכ-50%. נתך M2 משמש לרוב בייצור מגוון רחב של כלים, כגון מקדחים ומברזים.
M7- נתך זה משמש לרוב לייצור של מקדחי בנייה כבדים שבהם גמישות ושרידות בעבודה חשובים מבמידה דומה.
M50- לנתך זה אין את התכונות המכאניות הטובות בטמפרטורות גבוהות שיש לנתכי HSS אחרים, אבל הוא טוב מאוד עבור מקרים שבהם יש סכנה לשבר כתוצאה מכיפוף של המקדח. הנתך נמצא בשימוש לרוב בייצור של כלים עבור קבלנים ושימוש ביתי. כמו כן, הוא משמש גם לייצור של מסבים לטמפרטורות גבוהות.

  • סגסוגות קובלט-

תוספת של קובלט מעלה את העמידות בטמפרטורות גבוהות של הפלדה, והיא יכולה לתת רמת קשיות של עד 67 רוקוול C

M35- נתך דומה לנתך M2, אך עם תוספת של 5% קובלט. נתך M35 ידוע גם בשם פלדת קובלט, HSSE או HSS-E. הנתך מאפשר חיתוך מהיר יותר ויש לו שרידות עבודה גבוהה יותר ביחס ל-M2.

M42- נתך מוליבדן ען תוספת של 8% או 10% קובלט. הנתך משמש בתעשיות ייצור המתכת עכב התכונות הטובות שלו בטמפרטורות גבוהות, בהשוואה לנתכי פלדות במהירות גבוהה אחרות, המאפשרות זמני מחזור קצרים יותר בשל מהירויות חיתוך גבוהות יותר או כתוצאה מהגידול בזמן בין החלפות כלים. נתך M42 גם נוטה פחות להישחק כאשר נעשה בו שימוש לחיתוך מקוטע והוא זול יותר בהשוואה לכלים דומים העשויים מקרבידים.

כלים העשויים מסגסוגת קובלט של פלדות במהירות גבוהה יכולים לעתים קרובות להיות מזוהים על ידי האותיות HSS-Co.

קבוצת עבודה בחום

קבוצת הפלדות לעבודה בחום היא קבוצה של פלדות המשמשות לחיתוך או עיצוב חומרים בטמפרטורות גבוהות. קבוצת פלדות הכלים H פותחו עבור חוזק וקשיות במהלך חשיפה ממושכת לטמפרטורות גבוהות. אלה פלדות כלים עם אחוז פחמן נמוך ותכולת מסגסגים מתונה עד גבוהה המספקים קשיות וקשיחות טובות ועמידות סבירה בשחיקה עקב כמות משמעותית של קרבידים. נתכים H1 עד H19 מבוססים על אחוז כרום של 5%; נתכים H20 עד H39 מבוססים על אחוז טונגסטן של 9-18% ואחוז כרום של 3-4%; נתכים H40 עד H59 מבוססים על מוליבדן. הנתך הנפוץ ביותר בקבוצה זו הוא פלדת כלים DIN 1.2344) H13).

קבוצת הפלדות למטרות מיוחדות

קבוצה זו מחולקת ל-3:

  • קבוצה P- קבוצה זו מיועדת להכנת תבניות יציקה לפלסטיק ולמתכות בטמפרטורת היתוך נמוכה.

  • קבוצה L- קבוצה זו היא קבוצת פלדות כלים בסיגסוג נמוך המיועדת למטרות ספציפיות מאד.

  • קבוצה F- קבוצה ו היא קבוצת חיסום מים בעלת עמידות טובה יותר בשחיקה מהסגסוגות בקבוצה W.

© 2016 by Metallabs LTD