إن فولاذ الأدوات O6 عبارة عن سبيكة غرافيتيّة تصلب بالزيت ومقاومة للتصلب على البارد تجمع بين الصلابة العالية وإمكانية التشغيل الآلي الجيدة بشكل غير عادي والتشويه المنخفض أثناء المعالجة الحرارية. وبفضل الكربون الاسمي الذي يقترب من 1.45 في المائة بالإضافة إلى السيليكون والمنجنيز والموليبدينوم الصغير، يمكن تقوية O6 فوق روكويل C 60 مع الاحتفاظ بمقاومة التآكل في التلامس الانزلاقي بفضل الجرافيت المنتشر. يتم اختياره على نطاق واسع للمقاييس الدقيقة وقوالب التشكيل والبطانات وأي استخدام يتطلب دقة الأبعاد بالإضافة إلى سهولة التشغيل الآلي مقارنةً بالفولاذ غير الجرافيتي بالكامل.

ما هو فولاذ الأدوات O6 وأين يقع في عائلات فولاذ الأدوات؟

ينتمي O6 إلى سلسلة الفولاذ “O” المتصلب بالزيت من فولاذ الأدوات على البارد. وهو مخصص للحالات التي يجب أن تتوازن فيها الصلابة العالية ومقاومة التآكل مع انخفاض التشوه أثناء المعالجة الحرارية وتحسين قابلية التشغيل الآلي في حالة التلدين. على عكس فولاذ الأدوات غير الجرافيتي المقوى غير الجرافيتي الذي يمكن أن يتصلب في حالة الانزلاق الجاف، يحتوي O6 عمدًا على جرافيت حر مشتت مما يعطي المادة سلوك تشحيم ذاتي معتدل. كما أن هذا الجرافيت يجعل هذا الصنف أسهل بكثير في التشغيل الآلي عند توفيره في الحالة الملدنة، مما يقلل من وقت الأدوات اللازمة لتصنيع الفراغات والقوالب. تم توحيد O6 تحت رقم UNS T31506 / AISI Type O6 والمشار إليه عادةً في مواصفات ASTM A681 لفولاذ الأدوات المتصلب بالزيت.

تنزيل صحيفة البيانات الفنية والدليل الهندسي O6 (PDF)

ما التركيب الكيميائي للمادة O6؟

فيما يلي جدول تركيب عملي يوضح النطاقات الاسمية التي يستخدمها كبار المنتجين. يجب دائمًا مراجعة شهادات المطاحن الفردية لمعرفة الأرقام الخاصة بالشراء.

ملاحظات حول ميزانية الكربون: في O6 الملدن يوجد ما يقرب من ثلث إجمالي الكربون في صورة جسيمات جرافيت حرة، والباقي موجود مجتمعة في الكربيدات. هذا الجزء من الجرافيت متعمد ويميز O6 عن الفولاذ المصلد بالزيت المدمج بالكامل.

ما الخواص الميكانيكية التي يجب أن يتوقعها المهندسون من O6؟

تختلف الاستجابات الميكانيكية باختلاف المعالجة الحرارية، ولكن النطاقات النموذجية هي

• الصلابة الملدنة: صلابة برينل 190-220 HBW تقريبًا (تقريبًا HRC في العشرينات المنخفضة بعد التلدين).

• الصلابة المقواة (المروية والمخففة): يمكن أن تتجاوز صلابة HRC 60 عند إخمادها بشكل صحيح. صلابة التشغيل العملية للعديد من أجزاء الأدوات هي HRC 58-62.

• تعتمد قوة الشد والإخضاع على التقسية. يجب على مهندسي التصميم استخدام بيانات اختبار الطاحونة الفعلية لإجراء حسابات دقيقة.

الجدول: لقطة تمثيلية للخصائص الميكانيكية

ونظرًا لاحتواء O6 على الجرافيت، يمكن أن تظل قيم صدمة تشاربي معقولة للعديد من استخدامات الأشغال الباردة، وتميل هذه الدرجة إلى أن تكون أقل عرضة للتشقق الكارثي أثناء التبريد من بعض أنواع الفولاذ عالي الصلابة وعالي الصلابة. استخدم اختبار التطبيق للمكونات الحرجة للسلامة.

كيف يستجيب O6 للمعالجة الحرارية وما هي معلمات العملية المهمة؟

يعد التحكم في المعالجة الحرارية أمرًا بالغ الأهمية لتحقيق الصلابة المرغوبة والتحكم في الأبعاد والحفاظ على خصائص قابلية التشغيل الآلي ل O6 عند الحاجة.

خطوات المعالجة الرئيسية والنطاقات الموصى بها (يجب على المهندسين التحقق من صحة بيانات المورد للحصول على أدوات دقيقة):

1. التلدين (إذا تم تسليمها طرية للتشغيل الآلي)

   • تُسخن ببطء إلى حوالي 1425-1450 درجة فهرنهايت (774-788 درجة مئوية)، ثم تُنقع حتى تتساوى درجة الحرارة، ثم تُبرد في الفرن إلى 1000 درجة فهرنهايت (538 درجة مئوية)، ثم تُزال وتُبرد في الهواء. توقع برينل ~ 217 كحد أقصى في هذه الحالة. ينتج عن ذلك البنية الملدنة الجرافيتية ويزيد من قابلية التشغيل الآلي.

2. التسخين المسبق للتصلب/التشكيل

   • قم بالتسخين المسبق إلى 1300 درجة فهرنهايت (704 درجة مئوية) وانقع، ثم ارفعها لعمليات التشكيل حتى ~ 2000 درجة فهرنهايت (1093 درجة مئوية) كحد أقصى. لا تقم بالحدادة إلى أقل من 1700 درجة فهرنهايت (927 درجة مئوية). يجب أن يكون التبريد من درجة حرارة الصياغة بطيئًا؛ لا تقم بتطبيع O6 بنفس طريقة بعض أنواع الفولاذ غير الجرافيتي.

3. التصلب/التقسية

   • نطاق التقوية النموذجي: 1450-1500 درجة فهرنهايت (790-815 درجة مئوية). التبريد بالزيت إلى درجة حرارة الغرفة (أو زيت منخفض) لتقليل التشويه. يتصلب O6 بفعالية عند درجات حرارة منخفضة نسبيًا للتقوية مما يقلل من تغير الحجم مقارنة بالفولاذ الذي يتطلب درجات حرارة أعلى للتقوية.

4. التقسية

   • يعتمد جدول التقسية على الصلابة النهائية المطلوبة. يقوم العديد من صانعي الأدوات بالتقسية في درجات حرارة تتراوح بين 350-600 درجة فهرنهايت (177-316 درجة مئوية) لتحقيق التوازن بين الصلابة والصلابة. تعد دورات التقسية المتعددة شائعة لتخفيف الأوستينيت المحتجز وتثبيت الأبعاد.

5. عمليات ما بعد التسخين المحتملة

   • تخفيف الإجهاد والتلطيف بدرجة حرارة منخفضة بعد أي طحن أثناء الخدمة. في حالة استخدام الحث أو التسخين الموضعي، يجب التحكم في التسخين البيني والتسخين قبل/بعد التسخين بعناية لتجنب مشاكل الفصل الغرافيتي.

تنبيه: نظرًا لوجود جزء من الكربون في صورة جرافيت حر، تختلف استجابة البنية المجهرية للدورات الحرارية عن الفولاذ المركب بالكامل من الكربون. الحفاظ على إرشادات المورد وتأهيل دورات التبريد/التبريد للأجزاء الحرجة.

ما سمات البنية المجهرية التي تجعل O6 مميزًا؟

يحدد جانبان من جوانب البنية المجهرية أداء O6:

1. تشتت الجرافيت الحر

   • أثناء حالة التلدين، يترسب ثلث الكربون تقريبًا في صورة عقيدات أو رقائق صغيرة من الجرافيت موزعة عبر مصفوفة الفريت/البيرليت. تعمل جسيمات الجرافيت هذه على تقليل الاحتكاك، وتقليل النزع في التلامس المنزلق، وتسهيل عملية التصنيع (عمر الأداة وقوى القطع).

2. توزيع الكربيد في حالة التصلب

   • ويشكل الكربون المتبقي الكربيدات (كربيدات الأسمنت وكربيدات السبائك) التي توفر مقاومة التآكل بعد التبريد والتلطيف. وتساعد الإضافات الصغيرة المضبوطة من الموليبدينوم والسيليكون على تثبيت الكربيدات والصلابة.

وبسبب حالة الكربون المختلط، غالبًا ما يتصرف O6 مثل الفولاذ ذاتي التشحيم في بيئات الانزلاق الجاف والالتواء، مما يمنحه مزايا في أشكال أدوات محددة مثل قوالب التثقيب وتشكيل الأشكال والموجهات.

ما هي التطبيقات التي تفضل O6 على الدرجات الأخرى؟

يتم اختيار O6 عند وجود مجموعة من هذه المتطلبات:

• التحكم الدقيق في الأبعاد بعد المعالجة الحرارية - صلابة منخفضة التشوه.

• صلابة عالية لمقاومة التآكل مقترنة بمقاومة التآكل - جيدة للقطع المنزلقة والقوالب.

• الأجزاء التي تتطلب تصنيعًا آليًا كبيرًا قبل التصلب النهائي - تعطي المصفوفة الجرافيتية الملدنة معدلات قابلية تشغيل فائقة. أمثلة نموذجية: مقاييس الحلقات والسدادات، وقوالب التثقيب، وبكرات التشكيل، والبطانات، والأكمام، والأكمام، والمشابك، وشفرات القص، واللكمات، وقضبان التوجيه، وغيرها من أدوات العمل على البارد.

يجب على المصممين تفضيل O6 حيثما يحدث انزلاق جاف مشحم أو جاف معتدل وحيثما تكون الصلابة النهائية حول HRC 58-62 مقبولة. في حالة الاحتفاظ بحافة عالية للغاية أو التآكل الكاشطة، قد تتفوق الرتب الأخرى ذات المحتوى العالي من كربيد السبائك (على سبيل المثال D2) على O6 في عمر الخدمة.

لماذا يُعتبر O6 أفضل فولاذ أداة تصنيع O6؟

وعادةً ما تكون قابلية التصنيع فكرة لاحقة في فولاذ الأدوات؛ أما بالنسبة ل O6، فهي الميزة الرئيسية. تصنّف التقييمات الفنية لسبائك MWalloys الفولاذ O6 تقريبًا من 25% إلى 30% أسهل في الماكينة من فولاذ الأدوات O1.

آلية القطع الأسهل

عندما تشتبك أداة القطع مع O6، تعمل جسيمات الجرافيت المشتتة كفراغات مجهرية. تكسر هذه الفراغات استمرارية المصفوفة الفولاذية. وبدلاً من التصاق البُرادة بالأداة أو تشكيل شرائط طويلة ومتصلة تسد الماكينات، تنكسر البُرادة إلى شرائح صغيرة حبيبية.

فوائد لورشة الماكينات:

• عمر الأدوات الممتد: تآكل أقل كشطًا على إدخالات الكربيد أو HSS.

• استهلاك أقل للطاقة: يلزم وجود قوة أقل لقص المعدن.

• التشطيبات النهائية: يمكن أن يؤدي تأثير التشحيم الذاتي إلى تشطيبات سطحية أكثر سلاسة أثناء الخراطة أو الطحن، على الرغم من أن الطحن يتطلب عناية.

كيف يمكن مقارنة O6 بالبدائل الشائعة مثل O1, A2 و D2?

ملخص مقارن موجز

• O6 مقابل O1: كلاهما مقوّي للزيت، ولكن يحتوي O6 على جرافيت حر مما يحسن من قابلية التشغيل الآلي ومقاومة التشقق. إمكانات التصلب متشابهة، ولكن غالبًا ما يُفضل O1 حيثما تكون البنية المجهرية الأنظف قليلاً بدون جرافيت.

• O6 مقابل A2: يوفر A2 ثباتًا أعلى في الأبعاد وصلابة أفضل في بعض درجات الحرارة بسبب ارتفاع محتوى السبيكة، ولكن A2 ليس جرافيتيًا وهو أقل قابلية للتشغيل الآلي في الحالة الملدنة. اختر A2 لتحميل الصدمات الثقيلة وعندما لا تكون هناك حاجة إلى تزييت الجرافيت.

• O6 مقابل D2: D2 هو فولاذ القوالب عالي الكربون وعالي الكروم عالي الكروم مع مقاومة ممتازة للتآكل بسبب وفرة الكربيدات. يمكن أن يتفوق D2 على O6 في مقاومة التآكل الكاشطة ولكن سيكون أصعب في الماكينة وأكثر عرضة للتشقق أثناء التبريد بسبب ارتفاع محتوى السبائك. يتم اختيار D2 لقوالب الحواف ومهام الكشط الشديدة.

الجدول: مقارنة وظيفية سريعة

التحليل:

• اختر O6 إذا كانت القطعة تنطوي على تلامس منزلق (البطانات) أو إذا كانت هناك حاجة إلى تصنيع آلي ثقيل على الأشكال المعقدة.

• اختر A2 إذا كان ثبات الأبعاد أثناء المعالجة الحرارية هو الأولوية (تصلب الهواء).

• اختر D2 إذا كانت الأداة تقطع المواد الكاشطة (الورق والكرتون والبلاستيك الحبيبي).

• اختر O1 للأغراض العامة، والأدوات البسيطة حيث تكون الميزانية هي القيد الأضيق.

ما هي أفضل الممارسات للتشغيل الآلي والطحن واللحام والتشطيب O6؟

التصنيع الآلي

• الماكينة في حالة التلدين كلما أمكن ذلك. يتمتع O6 بمعدلات قابلية تشغيل آلي أعلى بكثير من العديد من أنواع الفولاذ غير الجرافيتي لأن الجرافيت يقلل من قوى القطع ويحسن التحكم في البُرادة. تُظهر مؤشرات قابلية التشغيل الآلي النموذجية من العديد من ماكينات التفريز أن O6 عند 110-125 أو أكثر مقارنةً بفولاذ الأدوات الكربوني 1% عند 100.

• استخدم أدوات حادة، وتغذيات معتدلة، وإعدادات صلبة لتجنب حدوث رفرفة. يجب أن تتبع قواطع البُرادة واستخدام سائل التبريد الممارسات القياسية لفولاذ الأدوات الملدنة.

الطحن والتشطيب

• عند إنهاء O6 المقسّى، تحكم في درجات حرارة الطحن لتجنب التقسية أو الاحتراق. استخدم تمريرات بعمق قطع أصغر وسائل تبريد كافٍ. يعد الطحن النهائي بعد التقسية ممارسة شائعة لتحقيق تفاوتات ضيقة.

اللحام

• لحام O6 غير مألوف بالنسبة للأدوات النهائية؛ حيث يُدخل اللحام مناطق متأثرة بالحرارة التي تخل بتوزيع الجرافيت ويمكن أن تخلق مناطق صلابة موضعية. إذا كان ذلك ضروريًا للإصلاح، يُنصح بأنظمة التسخين المسبق والتلطيف بعد اللحام المشابهة لأنواع الفولاذ الأخرى ذات التصلب الزيتي وينبغي إجراء اللحام بواسطة عمال لحام ذوي خبرة مع اختيار قضيب حشو مناسب. ضع في اعتبارك اللحام بالنحاس أو التثبيت الميكانيكي لبعض الإصلاحات.

الحماية من التآكل والطلاء

• لا يحتوي O6 على محتوى كبير من السبائك لمقاومة التآكل؛ استخدم مثبطات الصدأ أو الطلاءات الواقية أو احتفظ بالأجزاء مزيتة عندما لا تكون في الخدمة. يمكن استخدام الطلاء بالنيكل أو الكروم اعتمادًا على الاستخدام ولكن مع تقييم الالتصاق والدورات الحرارية.

أين يتم نشر O6 بشكل أكثر فعالية في الصناعة؟

تفرض الخصائص الفريدة لـ O6 استخداماته المحددة. فهو ليس فولاذًا مخصصًا للأغراض العامة؛ فهو فولاذ متخصص في التآكل الانزلاقي.

1. المقاييس والأدوات الدقيقة

تستفيد المقاييس الرئيسية والمقاييس الحلقية والمقاييس اللولبية من ثبات الأبعاد (عند معالجتها بشكل صحيح) والسطح الأملس الذي يمكن تحقيقه باستخدام O6.

2. البطانات وألواح التآكل

هذا هو "التطبيق القاتل" لمادة O6. في الماكينات التي يجب أن ينزلق فيها جزء فولاذي مقوى على سطح معدني آخر، يعمل O6 كمادة تحمل. يقلل الجرافيت من الاحتكاك، مما يمنع حدوث الاستيلاء الذي قد يحدث مع A2 أو D2.

3. تشكيل القوالب

بالنسبة للقوالب التي تقوم بثني المعدن أو تشكيله (بدلاً من قطعه)، فإن مقاومة التآكل تمنع الالتقاط على سطح القالب. وهذا يضمن بقاء الأجزاء المشكلة خالية من الخدوش.

4. العروش والمغازل

غالبًا ما تستخدم المكونات التي تتطلب قوة عالية ولكن تحتاج أيضًا إلى تشكيل آلي بدقة عالية O6.

5. اللكمات

خصيصًا للمواد الرقيقة أو الحساسة التي قد تحتك فيها المثقاب بلوحة التعرية.

ما هي النماذج والتفاوتات وخيارات التوريد المعتادة من المطاحن والموزعين؟

عادةً ما يقدم الموردون O6 كقضيب دائري وقضيب مسطح ولوح وصفائح ومطروقات وفراغات مسبقة التشكيل. تتوافق فئات التفاوت القياسية من الموزعين الكبار مع جداول أبعاد ASTM وISO. تشمل أحجام المخزون النموذجية ما يلي:

عند الطلب، اذكر ما إذا كان يجب تسليم المادة ملدنة أو مقواة مسبقًا، ونطاق الصلابة المطلوب، ومستوى الشهادة (تقرير اختبار المطحنة)، وأي تفاوتات هندسية. من الموزعين والمطاحن الموثوق بهم الذين لديهم أوراق بيانات O6: كاربنتر (كارتيك)، وسينسيناتي للصلب الأدوات، وهدسون، وكبار الموردين الإقليميين. اطلب دائمًا شهادة المطحنة واحتفظ بها مع الدفعة.

كيف يتم تحديد O6 في وثائق المشتريات لتجنب سوء الفهم؟

مواصفات شراء قوية تمنع إعادة العمل المكلفة. وتشمل على الأقل ما يلي:

• تعيين الدرجة: UNS T31506 أو AISI Type O6، المرجع ASTM A681 حيثما ينطبق ذلك.

• الحالة عند التسليم:: ملدنة إلى برينل ≤ X، أو مروية ومخففة إلى نطاق HRC Y-Z. اذكر ما إذا كان بدل التصنيع مطلوبًا أم لا.

• الحجم/التحمل:: تفاوتات الأبعاد ومتطلبات تشطيب السطح.

• سجل المعالجة الحرارية:: تتطلب تقرير اختبار الطاحونة ومخطط المعالجة الحرارية إذا كان المورد يقوم بالتصلب.

• التتبع:: الرقم الحراري ورقم الدفعة وشهادة التحليل.

• المعالجة الخاصة:: التشكيل، أو التطبيع، أو الصقل بالخردق، أو الصقل بالنترة، أو الطلاء السطحي.

• اختبارات القبول:: الصلابة وتأكيد البنية المجهرية وأي اختبارات غير متلفة.

يؤدي تضمين هذه العناصر في أمر الشراء وخطة الفحص إلى تجنب المفاجآت المتأخرة ويدعم التحقق من أول قطعة للأدوات الحرجة.

الجداول الفنية (مراجع سريعة مفيدة)

الجدول 1. التركيب الكيميائي النموذجي (قيم الطاحونة التمثيلية)

المصادر: ورقة بيانات كاربنتر ومنشورات الطاحونة الأخرى.

الجدول 2. جدول زمني تمثيلي للمعالجة الحرارية

الجدول 3. التطبيقات النموذجية وسبب اختيار O6

توصيات ختامية للمهندسين وأخصائيي المشتريات

عند تحديد O6 لبرنامج الأدوات، اتبع الخطوات التالية:

1. اطلب ورقة بيانات الشركة المصنعة وتقرير اختبار المطحنة مع أول عملية تسليم.

2. تحديد حالة التسليم ومتطلبات الفحص في طلب الشراء.

3. بالنسبة للأشكال الهندسية المعقدة، قم بإجراء عملية تحقق صغيرة بما في ذلك المعالجة الحرارية للتأكد من تغير الأبعاد والصلابة النهائية.

4. إذا كان التطبيق ينطوي على تآكل شديد الكشط، فقم بتقييم D2 أو سبائك الكربيد العالية الأخرى؛ استخدم O6 عندما تكون قابلية التشغيل الآلي ومقاومة التآكل والتشوه المنخفض من الأولويات.

يمكن لشركة MWalloys توفير تدوينات على مستوى المواصفات وخطط اختبار المادة الأولى للعملاء الذين يحتاجون إلى لغة مشتريات تتناسب مع قدرات الموردين.