انواع فولاد SPK (فولاد اسپیکا)؛ تفاوت گریدها

فولاد SPK یا فولاد اسپیکا نامی شناخته شده در بازار فولادهای ابزار سردکار است و بیشتر برای ساخت قالب های برش، سنبه، ماتریس، تیغه صنعتی و قطعاتی به کار می رود که تحت فشار و سایش مداوم قرار دارند. این خانواده شامل چند گرید نزدیک اما متفاوت است و انتخاب میان آن ها باید بر اساس نوع سایش، احتمال لب پرشدگی، پیچیدگی ابزار و شرایط عملیات حرارتی انجام شود.

در زمان انتخاب و خرید این آلیاژها، تنها نام تجاری SPK کافی نیست و باید شماره متریال، ابعاد، وضعیت آنیل و گواهی ترکیب شیمیایی نیز بررسی شود. مقایسه مشخصات فنی در کنار قیمت فولاد سردکار کمک می کند هزینه اولیه متریال با طول عمر مورد انتظار ابزار و شرایط واقعی پروژه سنجیده شود.

در بازار ایران معمولاً فولادهای 1.2080، 1.2436 و 1.2379 به ترتیب با نام های SPK، SPK-R و SPK-NL شناخته می شوند. هر سه گرید در گروه فولادهای ابزار سردکار پرکربن و پرکروم قرار دارند، اما وجود عناصری مانند تنگستن، مولیبدن و وانادیوم باعث تفاوت در مقاومت سایشی، چقرمگی، پایداری ابعادی و قابلیت پوشش دهی آن ها می شود.

ویژگی ها و کاربردهای خانواده فولاد SPK

انواع فولاد SPK برای ابزارهایی طراحی شده اند که در دماهای کاری نسبتاً پایین با فشار، تماس سایشی و بارهای تکرارشونده روبه رو هستند. این فولادها پس از عملیات حرارتی می توانند سختی بالایی به دست آورند و ساختار کاربیدی آن ها مقاومت مطلوبی در برابر سایش ایجاد می کند.

مهم ترین ویژگی های این خانواده عبارت اند از:

• • مقاومت بالا در برابر سایش ساینده 
  • سختی و استحکام فشاری بالا پس از عملیات حرارتی 
  • قابلیت حفظ لبه برشی در ابزارها و تیغه ها 
  • پایداری ابعادی مناسب، به ویژه در گرید 1.2379 
  • قابلیت ماشین کاری در شرایط آنیل شده 
  • چقرمگی محدود تا متوسط، متناسب با نوع گرید 
  • حساسیت به ترک در جوشکاری و عملیات حرارتی نادرست

فولاد SPK یک فولاد ساختمانی یا کم کربن نیست و برای ساخت سازه های جوشی معمولی انتخاب نمی شود. درصد بالای کربن و حضور کاربیدهای کروم، اگرچه سختی و مقاومت سایشی را افزایش می دهد، می تواند چقرمگی و جوش پذیری را محدود کند. به همین دلیل طراحی ابزار، شعاع گوشه ها، کیفیت ماشین کاری و اجرای صحیح عملیات حرارتی در عملکرد نهایی آن اهمیت زیادی دارد.

کاربردهای متداول انواع فولاد SPK شامل قالب های برش سرد، ابزارهای پانچ، سنبه و ماتریس، تیغه های صنعتی، قالب های کشش، ابزارهای شکل دهی، رول های سردکار، قطعات مقاوم به سایش و تجهیزات صنایع کاشی، سرامیک و بسته بندی است.

انواع فولاد SPK

اگرچه اصطلاح SPK گاهی برای کل این خانواده استفاده می شود، از نظر فنی هر گرید شماره متریال، ترکیب و رفتار متفاوتی دارد. در سفارش صنعتی بهتر است به جای اتکا به نام بازاری، شماره متریال نیز در پیش فاکتور، گواهی آنالیز و مدارک کنترل کیفیت ثبت شود.

این جدول یک مقایسه عمومی است و انتخاب نهایی باید با توجه به ضخامت قطعه، جنس ماده در حال برش، تیراژ تولید، نوع بارگذاری، شکل هندسی ابزار و برنامه عملیات حرارتی انجام شود.

فولاد 1.2080 یا SPK

فولاد 1.2080 با نام استاندارد X210Cr12 شناخته می شود و نزدیک به فولاد ابزار AISI D3 و JIS SKD1 است. این گرید مقدار زیادی کربن و حدود ۱۲ درصد کروم دارد و به دلیل تشکیل حجم قابل توجهی از کاربیدهای سخت، مقاومت بالایی در برابر سایش ساینده ایجاد می کند.

فولاد 1.2080 همان گریدی است که در بازار ایران بیشتر با نام SPK شناخته می شود. بررسی دقیق تر اینکه فولاد SPK چیست و چه مشخصات فنی دارد، به درک بهتر تفاوت آن با گریدهای SPK-R و SPK-NL کمک می کند.

مهم ترین ویژگی های فولاد 1.2080 عبارت اند از:

• • مقاومت بسیار خوب در برابر سایش ساینده 
  • استحکام فشاری بالا 
  • حفظ مناسب لبه برشی 
  • سختی پذیری مطلوب 
  • عملیات حرارتی نسبتاً ساده 
  • چقرمگی محدود در مقایسه با فولادهای سردکار جدیدتر

فولاد 1.2080 برای ساخت قالب های برش، ابزارهای شکل دهی مواد ساینده، تیغه های برش کاغذ و پلاستیک، ابزارهای پانچ، قالب آجر و کاشی، قطعات فرآوری مواد معدنی و برخی قطعات مقاوم به سایش استفاده می شود.

وجود کاربیدهای درشت و مقدار بالای کربن باعث می شود این گرید در ابزارهایی با گوشه های تیز، مقاطع نامتعادل یا بار ضربه ای شدید با احتمال لب پرشدگی و ترک روبه رو باشد. بنابراین SPK معمولی بیشتر برای کاربردهایی مناسب است که سایش، عامل اصلی تخریب ابزار باشد و ضربه شدید یا تغییرات ناگهانی بار اهمیت کمتری داشته باشد.

فولاد 1.2379 یا SPK-NL

فولاد 1.2379 با نام استاندارد X153CrMoV12 و معادل AISI D2 شناخته می شود. این گرید علاوه بر کروم و کربن، دارای مولیبدن و وانادیوم است. مقدار کربن آن از 1.2080 کمتر است و ترکیب آلیاژی آن تعادل مناسب تری میان مقاومت سایشی، سختی پذیری، چقرمگی و پایداری ابعادی ایجاد می کند.
وانادیوم در کنترل اندازه دانه و تشکیل کاربیدهای سخت نقش دارد و مولیبدن نیز سختی پذیری و رفتار فولاد در عملیات حرارتی را بهبود می دهد. 1.2379 همچنین قابلیت سخت شوندگی ثانویه دارد و در مقایسه با 1.2080 برای برخی پوشش های سطحی و عملیات تکمیلی گزینه مناسب تری است.

مهم ترین ویژگی های SPK-NL عبارت اند از:

• • مقاومت سایشی بالا 
  • چقرمگی بهتر از 1.2080 در بسیاری از شرایط کاری 
  • پایداری ابعادی مناسب پس از عملیات حرارتی 
  • استحکام فشاری بالا 
  • قابلیت نیتراسیون و استفاده از پوشش های سطحی 
  • عملکرد مناسب در ابزارهای دقیق و دارای هندسه پیچیده

تنوع کاربردهای فولاد SPK-NL از قالب های برش و پانچ تا رول های شکل دهی سرد، ابزارهای اکستروژن سرد، قالب های رزوه، تیغه های صنعتی، قطعات سایشی و ابزارهای دقیق را در بر می گیرد.

SPK-NL را نباید در تمام شرایط به صورت مطلق بهتر از SPK معرفی کرد. اگر بیشترین مقاومت ممکن در برابر سایش خشن و ساینده مورد نیاز باشد، 1.2080 یا 1.2436 ممکن است انتخاب مناسبی باشند؛ اما زمانی که ابزار علاوه بر سایش با احتمال ترک، لب پرشدگی، اعوجاج یا نیاز به پوشش سطحی روبه رو است، 1.2379 معمولاً ترکیب متعادل تری از خواص ارائه می دهد.

فولاد 1.2436 یا SPK-R

فولاد 1.2436 با نام استاندارد X210CrW12 شناخته می شود و معادل تقریبی AISI D6 است. ترکیب این گرید از نظر مقدار کربن و کروم به 1.2080 نزدیک است، اما حضور تنگستن باعث تشکیل کاربیدهای سخت تر و افزایش مقاومت آن در برابر سایش ساینده می شود.

SPK-R بیشتر برای ابزارهایی مناسب است که با مواد سخت، زبر یا بسیار ساینده تماس دارند. این فولاد می تواند در ساخت تیغه های صنعتی، قالب های برش، ابزارهای پرس، قطعات صنایع سرامیک، قالب های فشرده سازی پودر، غلطک ها، ابزارهای شکل دهی و قطعات مقاوم به سایش استفاده شود.

در پروژه هایی که انتخاب این گرید مطرح است، بررسی قیمت فولاد SPK r باید همراه با کنترل شماره متریال 1.2436، وضعیت آنیل، ابعاد قابل تأمین، کشور سازنده و گواهی آنالیز انجام شود؛ زیرا عرضه یک فولاد صرفاً با نام D6 یا SPK-R، بدون مدارک فنی، برای تأیید کیفیت کافی نیست.

مهم ترین ویژگی های فولاد 1.2436 عبارت اند از:

• • مقاومت بسیار بالا در برابر سایش ساینده 
  • سختی و استحکام فشاری بالا 
  • قابلیت حفظ لبه در ابزارهای برشی 
  • عملکرد مناسب در تماس با مواد زبر و معدنی 
  • چقرمگی محدود در برابر ضربه و بارهای ناگهانی 
  • نیاز به دقت در طراحی، ماشین کاری و عملیات حرارتی 
  • مقاوم در برابر ترک حرارتی

تفاوت فولاد SPK و SPK-NL

مهم ترین تفاوت فولاد SPK و SPK-NL به ترکیب آلیاژی و تعادل خواص آن ها بخصوص نوع کاربیدهای تشکیل شده در ریزساختار آن ها مربوط می شود. فولاد 1.2080 کربن بیشتری دارد و حجم کاربیدهای آن بالاست؛ در نتیجه مقاومت خوبی در برابر سایش ساینده ایجاد می کند، اما چقرمگی آن محدودتر است.

در مقابل فولاد 1.2379 کربن کمتری دارد و با مولیبدن و وانادیوم آلیاژ شده است. ترکیب این عناصر موجب سختی پذیری، پایداری ابعادی و مقاومت در برابر لب پرشدگی میشود.. همچنین رفتارمناسب این گرید در عملیات تمپر امکان استفاده بهتر از برخی پوشش های صنعتی را فراهم می کند.

بنابراین نمی توان تنها بر اساس عدد سختی، یک گرید را انتخاب کرد. نوع سایش، فشار تماس، احتمال ضربه، تیراژ تولید، هندسه ابزار و امکان اجرای دقیق عملیات حرارتی باید هم زمان بررسی شوند.

کدام نوع فولاد SPK برای پروژه مناسب تر است؟

انتخاب گرید مناسب باید بر اساس عامل اصلی خرابی ابزار انجام شود:

• زمانی که سایش ساینده عامل اصلی است: فولادهای 1.2080 و 1.2436 می توانند گزینه های مناسبی باشند. حضور تنگستن درSPK-R در کنار درصد بالای کربن و کروم، موجب افزایش حجم و پایداری کاربیدها و در نتیجه بهبود مقاومت سایشی می شود.
• زمانی که احتمال ترک و لب پرشدگی وجود دارد: فولاد 1.2379 معمولاً به دلیل تعادل بهتر میان مقاومت سایشی و چقرمگی، انتخاب مطمئن تری نسبت به 1.2080 است. بااین حال، برای بارهای ضربه ای شدید ممکن است نیاز به بررسی فولادهای سردکار چقرمه تر خارج از خانواده SPK وجود داشته باشد.
• زمانی که پایداری ابعادی اهمیت دارد: در قالب های دقیق، ابزارهای چندمرحله ای و قطعاتی با تلرانس محدود، SPK-NL به دلیل پاسخ مناسب تر به عملیات حرارتی و پایداری ابعادی مطلوب، بیشتر مورد توجه قرار می گیرد.
• زمانی که پوشش سطحی در نظر گرفته شده است: در ابزارهایی که قرار است پوشش هایی مانند PVD یا عملیات نیتراسیون روی آن ها اجرا شود، 1.2379 نسبت به گریدهای کلاسیک 1.2080 و 1.2436 قابلیت مناسب تری دارد. البته سختی پایه، دمای تمپر و نوع پوشش باید با یکدیگر سازگار باشند.

نکات مهم در خرید انواع فولاد SPK

در خرید فولادهای SPK، نام بازاری به تنهایی معیار کافی برای انتخاب نیست. پیش از ثبت سفارش موارد زیر باید کنترل شوند:

• • شماره متریال دقیق شامل 1.2080، 1.2379 یا 1.2436
  • استاندارد و معادل درج شده در گواهی محصول 
  • ترکیب شیمیایی و تطابق آن با گرید سفارش شده 
  • وضعیت تحویل، معمولاً به صورت آنیل شده 
  • سختی اولیه و یکنواختی ریز ساختار 
  • ابعاد خام و مقدار بار ماشین کاری 
  • کشور و کارخانه تولیدکننده 
  • وجود گواهی آنالیز یا سرتیفیکیت 
  • روش برش و احتمال ایجاد تنش در قطعه 
  • برنامه عملیات حرارتی متناسب با ابعاد و شکل ابزار 
  • قابلیت انجام عملیات حرارتی و سختی قابل دستیابی متناسب با کاربرد موردنظر

برای ابزارهای حساس، هزینه خرید فولاد تنها بخشی از هزینه نهایی است. ماشین کاری، عملیات حرارتی، سنگ زنی، پوشش سطحی، توقف خط تولید و عمر ابزار نیز باید در محاسبه اقتصادی در نظر گرفته شوند. انتخاب گرید ارزان تر در صورتی که به شکست زودهنگام قالب منجر شود، می تواند هزینه نهایی پروژه را افزایش دهد.

انتخاب و تأمین انواع فولاد SPK

انواع فولاد SPK شامل 1.2080، 1.2436 و 1.2379، اگرچه همگی در گروه فولادهای ابزار سردکار پرکربن و پرکروم قرار می گیرند، اما از نظر ترکیب شیمیایی، ریزساختار و تعادل خواص مکانیکی تفاوت های قابل توجهی دارند. SPK معمولی ( 1.2080 ) به دلیل مقاومت سایشی بالا برای کاربردهای نسبتاً ساده مناسب است، SPK-R (1.2436( بواسطه درصد بالاتر کربن و حضور تنگستن در برابر سایش ساینده شدید عملکرد مطلوبی دارد و SPK-NL (1.2379) با بهره گیری از مولیبدن و وانادیوم تعادل مناسب تری میان مقاومت سایشی، چقرمگی، پایداری ابعادی و قابلیت پوشش دهی ایجاد می کند.

فولاد حامیران انواع فولادهای ابزار سردکار را در مقاطع و ابعاد مختلف تأمین می کند. بررسی شماره متریال، تطبیق گواهی آنالیز، انتخاب ابعاد مناسب، خدمات برش و دریافت مشاوره فنی پیش از خرید می تواند احتمال انتخاب نادرست گرید و افزایش هزینه های ساخت ابزار را کاهش دهد.