เป็นกลุ่มเหล็กกล้าที่มีธาตุคาร์บอน (Carbon) และธาตุผสมอื่นๆในปริมาณสูง เพื่อให้สามารถชุบแข็ง เสริมสร้างคาร์ไบด์ เพิ่มคุณสมบัติที่แข็งแกร่ง ทนทานการสึกหรอ เหมาะสำหรับใช้ทำเครื่องมือขึ้นรูป เช่น แม่พิมพ์ (Moulds) ในกระบวนการอัด – ฉีด – ตีขึ้นรูป หรือ เครื่องมือตัดวัสดุ (Dies) ต่างๆ ซึ่งรวมถึงเหล็ก โลหะนอกกลุ่มเหล็ก และพลาสติก เป็นต้น
- ความสามารถในการชุบแข็ง (Harden-Ability)โดยใช้โคบอลต์ (Cobalt) เป็นธาตุที่ควบคุมความแข็ง
- ความเหนียว (Toughness)คือ กลุ่มที่มีปริมาณคาร์บอนต่ำ-ปานกลาง เหมาะกับงานที่ต้องรับแรงกระแทก
- ความทนต่อการเสียดสี (Wear Resistance)คือ การใช้คาร์ไบด์ที่ไม่สลายตัวในสภาวะที่มีอุณหภูมิสูง
- การรักษาความแข็งไว้ได้ที่อุณหภูมิสูง (Red-Hardness)สำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิสูงกว่า 480°C
- ความสามารถในการกลึงไส (Machine-ability)คือ สามารถตัดแต่งขึ้นรูปชิ้นงาน และมีผิวที่เรียบ
- ความต้านทานการสูญเสียคาร์บอน (Decarburization Resistance) จะมีธาตุคาร์บอนในปริมาณสูง
- การไม่เปลี่ยนรูปร่างหรือขนาด (Non Deformation Properties) โดยทั่วไป
- การชุบแข็งได้ด้วยลม (Air) จะมีการบิดตัวน้อยที่สุด
- การชุบแข็งด้วยน้ำมัน (Oil) ทำให้เกิดการบิดตัวปานกลาง
- การชุบแข็งด้วยน้ำ (Water) ทำให้เกิดการบิดตัวสูงที่สุด
เหล็กกล้างานเครื่องมือ สามารถแบ่งเป็น 6 กลุ่ม ดังนี้
- เหล็กกล้าเครื่องมือชุบแข็งด้วยน้ำ (Water-Hardening Tool Steel) เป็นเหล็กกล้าคาร์บอน ที่ผสมคาร์บอน ตั้งแต่ 0.60-1.40% อาจมีการผสมโครเมียม หรือวานาเดียมเพื่อเพิ่มความสามารถในการชุบแข็ง และทนต่อการเสียดสี มีราคาถูก สามารถตัดแต่งชิ้นงานได้ง่าย สูญเสียคาร์บอนที่ผิวยาก แต่อาจทำให้ชิ้นงานบิดเบี้ยวได้ และไม่สามารถทนต่อความร้อน จึงไม่สามารถใช้สำหรับงานตัดที่รุนแรง หรือใช้งานซ้ำๆจนเกิดความร้อน จึงควรใช้งานสำหรับทำเครื่องมือตัดที่ใช้ความเร็วต่ำ ตัดด้วยแรงเบาๆ เช่น ไม้ อะลูมิเนียม แม่พิมพ์สำหรับทุบหัวขึ้นรูปเย็น
- เหล็กกล้าเครื่องมืองานเย็น (Cold Work Tool Steel) เป็นกลุ่มที่ใช้ผลิตเครื่องมือสำหรับนำไปใช้ในงานแปรรูปโลหะที่ไม่ได้ให้ความร้อนก่อนการแปรรูป เช่น แม่พิมพ์ตัดแผ่นโลหะเย็น ใบมีดตัดกระดาษ เฟืองกัดไม้ คัดเตอร์ เป็นต้น คุณสมบัติสำคัญที่ต้องการสำหรับเหล็กกล้าเครื่องมือกลุ่มนี้ คือ สามารถกลึงไสดี รักษาขนาดน้อยหลังการชุบแข็งในน้ำมัน หรือเย็นตัวในอากาศ ทนทานต่อการสึกหรอสูง มีความเหนียวทนแรงอัดกระแทกได้ดีเช่น
- เหล็กกล้าเครื่องมืองานเย็นประเภทชุบด้วยน้ำมัน มีปริมาณคาร์บอนสูงและคาร์ไบด์ขนาดเล็กที่มีอยู่อย่างกระจัดกระจาย ธาตุผสมของโครเมียม โมลิบดินั่ม และทังสเตน ทำให้สามารถชุบแข็งได้ด้วยน้ำมัน เป็นกลุ่มที่มีคุณสมบัติ ทนทานต่อการสึกหรอ มีความแข็งสูง ทำให้ชิ้นงานบิดตัว และแตกน้อย
- เหล็กกล้าเครื่องมืองานเย็นประเภทชุบด้วยลม มีปริมาณคาร์บอนสูงและธาตุผสมสูงปานกลาง ทำให้สามารถชุบแข็งได้ดี และมีโครงสร้างมาร์เทนไซต์ ชิ้นงานบิดเบี้ยวและแตกหักน้อย รักษารูปร่างและขนาดได้ดีเยี่ยม ในระหว่างการอบชุบด้วยความร้อน ทนต่อการเสียดสีดี สามารถชุบแข็งได้
- เหล็กกล้าเครื่องมืองานเย็นประเภทคาร์บอนสูงและโครเมียมสูง มีธาตุผสมหลักคือ คาร์บอน โครเมียม และโมลิบดินั่ม มีความทนทานต่อการสึกหรอ ทนการเสียดสีดีเยี่ยม สามารถรักษาความคมจากการมีปริมาณคาร์ไบด์ในระดับสูงและโครงสร้างเทมเปอร์มาร์เทนไซต์หลังการชุบแข็งและอบคืนตัว
- เหล็กกล้าเครื่องมือทนต่อแรงกระแทก (Shock Resisting Tool Steel)ได้รับการพัฒนาให้มีความเหนียว ความแข็งแรง และทนทานต่อการสึกหรอสูง เพื่อรองรับแรงกระแทกซ้ำๆ โดยมีปริมาณคาร์บอนในระดับปานกลาง และทำให้ภายหลังการอุบความร้อนที่เป็นโครงสร้างมาร์เทนไซต์ และมีคาร์ไบด์ละเอียดที่กระจัดกระจาย ธาตุแมงกานีส โครเมียม โมลิบดินั่ม ช่วยให้สามารถชุบแข็ง และรักษาความแข็งได้ดี
- เหล็กกล้าเครื่องมืองานร้อน (Hot Work Tool Steel) ในงานบางประเภทที่ต้องใช้อาศัยอุณหภูมิสูงในการแปรรูป สามารถรักษาความแข็งที่อุณหภูมิสูงได้ดี ทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ (Thermal Shock), ทนทานต่อการอ่อนตัวที่อุณหภูมิสูงและมีความเหนียวที่ดี ธาตุผสมสำคัญ ได้แก่ โครเมียม โมลิบดินั่ม และทังสเตน ซึ่งผลรวมของธาตุเหล่านี้จะต้องมีปริมาณอย่างน้อย 5% เหล็กกล้าเครื่องมืองานร้อนที่มีการใช้งาน ได้แก่
- เหล็กกล้าเครื่องมืองานร้อนที่มีโครเมียมเป็นส่วนผสมหลัก จะมีโครเมียม 3.25% ขึ้นไป และธาตุผสมอื่น เช่น วานาเดียม ทังสเตน โมลิบดินั่ม มีปริมาณคาร์บอนปานกลางช่วยเพิ่มความเหนียว คาร์ไบด์ ทำให้คงความแข็งที่อุณหภูมิสูงจึงเหมาะกับงานขึ้นรูปร้อน และงานหล่อแบบฉีด สามารถชุบแข็งได้
- เหล็กกล้าเครื่องมืองานร้อนที่มีทังสเตนเป็นส่วนผสมหลัก มีความทนทานต่อการอ่อนตัวที่อุณหภูมิสูง มีความเหนียว แต่มีราคาสูงเนื่องจากทังสเตนที่เป็นส่วนผสม
- เหล็กกล้าเครื่องมืองานร้อนที่มีโมลิบดินั่มเป็นส่วนผสมหลัก มีทังสเตนเป็นส่วนผสมหลัก ทำให้ราคาถูก และทนทานต่อการแตกร้าว (Heat Cracking) ในขณะใช้งานลักษณะร้อนเย็นสลับกัน
- เหล็กกล้าเครื่องมือความเร็วสูง (High Speed Tool Steel) เป็นเหล็กกล้าเครื่องมือที่ใช้เป็นวัสดุในการตัดโลหะด้วยความเร็วสูง สามารถรักษาความแข็งของคมตัดที่อุณหภูมิสูง สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 กลุ่ม คือ
- เหล็กกล้าเครื่องมือความเร็วสูงที่มีทังสเตนเป็นส่วนผสมหลัก มีปริมาณทังสเตนสูง สามารถรักษาความแข็งได้ที่อุณหภูมิสูง สามารถชุบแข็งได้ดี และมีคาร์ไบด์ที่มีเสถียรภาพสูง ทำให้ทนทานต่อการสึกหรอดีเยี่ยม
- เหล็กกล้าเครื่องมือความเร็วสูงที่มีโมลิบดินั่มเป็นส่วนผสมหลัก สามารถรักษาความแข็งไว้ได้ที่อุณหภูมิสูง ทนต่อการเสียดสี มีความเหนียว นอกจากนี้ได้มีการพัฒนาเติมธาตุโคบอลต์กว่า 10% ทำให้ได้ Super High-Speed Tool Steels แต่ควรหลีกเลี่ยงการสั่นและกระแทกแรงๆ เนื่องจากเปราะมาก
- เหล็กกล้าเครื่องมือสำหรับทำแม่พิมพ์พลาสติก (Plastic Mould Steel) สามารถกลึงไส ทนทานต่อแรงอัด มีความแข็งที่ผิวและที่แกนสูง สามารถขัดผิวให้เรียบ ทนทานต่อการกัดกร่อนที่ผิว ใช้ผลิตแม่พิมพ์งานหล่อแบบฉีดสำหรับโลหะผสมที่มีอุณหภูมิจุดหลอมเหลวต่ำ เช่น สังกะสี และตะกั่ว สามารถแบ่งออกได้เป็น 3 กลุ่ม คือ
- เหล็กกล้าเครื่องมือสำหรับทำแม่พิมพ์พลาสติกกลุ่ม (Pre-Hardened Steel) มีคาร์บอน 0.20-0.30% มีโครเมียม นิเกิล และโมลิบดินั่มผสมในระดับปานกลาง สามารถกลึงไสดีมาก แต่ไม่สามารถกัดกรดได้ ภายหลังทำเป็นแม่พิมพ์แล้วก็ไม่จำเป็นต้องชุบแข็งอีกทนนทานต่อการสึกหรอ
- เหล็กกล้าเครื่องมือสำหรับทำแม่พิมพ์พลาสติกกลุ่ม (Case Hardening Steel) มีคาร์บอน 0.07-0.10% สามารถการกัดกรดได้ โดยทำการอบอ่อนก่อนการกัด แล้วจึงนำไปชุบผิวแข็ง ซึ่งอาจทำด้วยกระบวนการคาร์บูไรซิ่ง หรือไนตรายดิ้ง นิยมเคลือบด้วยโครเมียมเพื่อเพิ่มความทนทานการกัดกร่อน
- เหล็กกล้าเครื่องมือสำหรับทำแม่พิมพ์พลาสติกที่ทนการกัดกร่อนสูง ทนต่อการกัดกร่อนสูงสามารถทำได้โดยการชุบผิวด้วยโครเมียม เหมาะกับงานที่มีความชื้นสูง ต้องการผิวงานที่สวยงาม ทนทานการเกิดออกซิเดชั่นที่อุณหภูมิสูง และคงรูปจากการอบชุบความร้อนได้ดี แข็งแรง และสามารถในการขัดผิวให้เรียบได้ดี
คุณสมบัติที่สำคัญของเหล็กกล้าเครื่องมือ
- ความสามารถในการชุบแข็ง (Harden-Ability)โดยใช้โคบอลต์ (Cobalt) เป็นธาตุที่ควบคุมความแข็ง
- ความเหนียว (Toughness)คือ กลุ่มที่มีปริมาณคาร์บอนต่ำ-ปานกลาง เหมาะกับงานที่ต้องรับแรงกระแทก
- ความทนต่อการเสียดสี (Wear Resistance)คือ การใช้คาร์ไบด์ที่ไม่สลายตัวในสภาวะที่มีอุณหภูมิสูง
- การรักษาความแข็งไว้ได้ที่อุณหภูมิสูง (Red-Hardness)สำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิสูงกว่า 480°C
- ความสามารถในการกลึงไส (Machine-ability)คือ สามารถตัดแต่งขึ้นรูปชิ้นงาน และมีผิวที่เรียบ
- ความต้านทานการสูญเสียคาร์บอน (Decarburization Resistance) จะมีธาตุคาร์บอนในปริมาณสูง
- การไม่เปลี่ยนรูปร่างหรือขนาด (Non Deformation Properties) โดยทั่วไป
- การชุบแข็งได้ด้วยลม (Air) จะมีการบิดตัวน้อยที่สุด
- การชุบแข็งด้วยน้ำมัน (Oil) ทำให้เกิดการบิดตัวปานกลาง
- การชุบแข็งด้วยน้ำ (Water) ทำให้เกิดการบิดตัวสูงที่สุด
เหล็กกล้างานเครื่องมือ สามารถแบ่งเป็น 6 กลุ่ม ดังนี้
- เหล็กกล้าเครื่องมือชุบแข็งด้วยน้ำ (Water-Hardening Tool Steel) เป็นเหล็กกล้าคาร์บอน ที่ผสมคาร์บอน ตั้งแต่ 0.60-1.40% อาจมีการผสมโครเมียม หรือวานาเดียมเพื่อเพิ่มความสามารถในการชุบแข็ง และทนต่อการเสียดสี มีราคาถูก สามารถตัดแต่งชิ้นงานได้ง่าย สูญเสียคาร์บอนที่ผิวยาก แต่อาจทำให้ชิ้นงานบิดเบี้ยวได้ และไม่สามารถทนต่อความร้อน จึงไม่สามารถใช้สำหรับงานตัดที่รุนแรง หรือใช้งานซ้ำๆจนเกิดความร้อน จึงควรใช้งานสำหรับทำเครื่องมือตัดที่ใช้ความเร็วต่ำ ตัดด้วยแรงเบาๆ เช่น ไม้ อะลูมิเนียม แม่พิมพ์สำหรับทุบหัวขึ้นรูปเย็น
- เหล็กกล้าเครื่องมืองานเย็น (Cold Work Tool Steel) เป็นกลุ่มที่ใช้ผลิตเครื่องมือสำหรับนำไปใช้ในงานแปรรูปโลหะที่ไม่ได้ให้ความร้อนก่อนการแปรรูป เช่น แม่พิมพ์ตัดแผ่นโลหะเย็น ใบมีดตัดกระดาษ เฟืองกัดไม้ คัดเตอร์ เป็นต้น คุณสมบัติสำคัญที่ต้องการสำหรับเหล็กกล้าเครื่องมือกลุ่มนี้ คือ สามารถกลึงไสดี รักษาขนาดน้อยหลังการชุบแข็งในน้ำมัน หรือเย็นตัวในอากาศ ทนทานต่อการสึกหรอสูง มีความเหนียวทนแรงอัดกระแทกได้ดีเช่น
- เหล็กกล้าเครื่องมืองานเย็นประเภทชุบด้วยน้ำมัน มีปริมาณคาร์บอนสูงและคาร์ไบด์ขนาดเล็กที่มีอยู่อย่างกระจัดกระจาย ธาตุผสมของโครเมียม โมลิบดินั่ม และทังสเตน ทำให้สามารถชุบแข็งได้ด้วยน้ำมัน เป็นกลุ่มที่มีคุณสมบัติ ทนทานต่อการสึกหรอ มีความแข็งสูง ทำให้ชิ้นงานบิดตัว และแตกน้อย
- เหล็กกล้าเครื่องมืองานเย็นประเภทชุบด้วยลม มีปริมาณคาร์บอนสูงและธาตุผสมสูงปานกลาง ทำให้สามารถชุบแข็งได้ดี และมีโครงสร้างมาร์เทนไซต์ ชิ้นงานบิดเบี้ยวและแตกหักน้อย รักษารูปร่างและขนาดได้ดีเยี่ยม ในระหว่างการอบชุบด้วยความร้อน ทนต่อการเสียดสีดี สามารถชุบแข็งได้
- เหล็กกล้าเครื่องมืองานเย็นประเภทคาร์บอนสูงและโครเมียมสูง มีธาตุผสมหลักคือ คาร์บอน โครเมียม และโมลิบดินั่ม มีความทนทานต่อการสึกหรอ ทนการเสียดสีดีเยี่ยม สามารถรักษาความคมจากการมีปริมาณคาร์ไบด์ในระดับสูงและโครงสร้างเทมเปอร์มาร์เทนไซต์หลังการชุบแข็งและอบคืนตัว
- เหล็กกล้าเครื่องมือทนต่อแรงกระแทก (Shock Resisting Tool Steel)ได้รับการพัฒนาให้มีความเหนียว ความแข็งแรง และทนทานต่อการสึกหรอสูง เพื่อรองรับแรงกระแทกซ้ำๆ โดยมีปริมาณคาร์บอนในระดับปานกลาง และทำให้ภายหลังการอุบความร้อนที่เป็นโครงสร้างมาร์เทนไซต์ และมีคาร์ไบด์ละเอียดที่กระจัดกระจาย ธาตุแมงกานีส โครเมียม โมลิบดินั่ม ช่วยให้สามารถชุบแข็ง และรักษาความแข็งได้ดี
- เหล็กกล้าเครื่องมืองานร้อน (Hot Work Tool Steel) ในงานบางประเภทที่ต้องใช้อาศัยอุณหภูมิสูงในการแปรรูป สามารถรักษาความแข็งที่อุณหภูมิสูงได้ดี ทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ (Thermal Shock), ทนทานต่อการอ่อนตัวที่อุณหภูมิสูงและมีความเหนียวที่ดี ธาตุผสมสำคัญ ได้แก่ โครเมียม โมลิบดินั่ม และทังสเตน ซึ่งผลรวมของธาตุเหล่านี้จะต้องมีปริมาณอย่างน้อย 5% เหล็กกล้าเครื่องมืองานร้อนที่มีการใช้งาน ได้แก่
- เหล็กกล้าเครื่องมืองานร้อนที่มีโครเมียมเป็นส่วนผสมหลัก จะมีโครเมียม 3.25% ขึ้นไป และธาตุผสมอื่น เช่น วานาเดียม ทังสเตน โมลิบดินั่ม มีปริมาณคาร์บอนปานกลางช่วยเพิ่มความเหนียว คาร์ไบด์ ทำให้คงความแข็งที่อุณหภูมิสูงจึงเหมาะกับงานขึ้นรูปร้อน และงานหล่อแบบฉีด สามารถชุบแข็งได้
- เหล็กกล้าเครื่องมืองานร้อนที่มีทังสเตนเป็นส่วนผสมหลัก มีความทนทานต่อการอ่อนตัวที่อุณหภูมิสูง มีความเหนียว แต่มีราคาสูงเนื่องจากทังสเตนที่เป็นส่วนผสม
- เหล็กกล้าเครื่องมืองานร้อนที่มีโมลิบดินั่มเป็นส่วนผสมหลัก มีทังสเตนเป็นส่วนผสมหลัก ทำให้ราคาถูก และทนทานต่อการแตกร้าว (Heat Cracking) ในขณะใช้งานลักษณะร้อนเย็นสลับกัน
- เหล็กกล้าเครื่องมือความเร็วสูง (High Speed Tool Steel) เป็นเหล็กกล้าเครื่องมือที่ใช้เป็นวัสดุในการตัดโลหะด้วยความเร็วสูง สามารถรักษาความแข็งของคมตัดที่อุณหภูมิสูง สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 กลุ่ม คือ
- เหล็กกล้าเครื่องมือความเร็วสูงที่มีทังสเตนเป็นส่วนผสมหลัก มีปริมาณทังสเตนสูง สามารถรักษาความแข็งได้ที่อุณหภูมิสูง สามารถชุบแข็งได้ดี และมีคาร์ไบด์ที่มีเสถียรภาพสูง ทำให้ทนทานต่อการสึกหรอดีเยี่ยม
- เหล็กกล้าเครื่องมือความเร็วสูงที่มีโมลิบดินั่มเป็นส่วนผสมหลัก สามารถรักษาความแข็งไว้ได้ที่อุณหภูมิสูง ทนต่อการเสียดสี มีความเหนียว นอกจากนี้ได้มีการพัฒนาเติมธาตุโคบอลต์กว่า 10% ทำให้ได้ Super High-Speed Tool Steels แต่ควรหลีกเลี่ยงการสั่นและกระแทกแรงๆ เนื่องจากเปราะมาก
- เหล็กกล้าเครื่องมือสำหรับทำแม่พิมพ์พลาสติก (Plastic Mould Steel) สามารถกลึงไส ทนทานต่อแรงอัด มีความแข็งที่ผิวและที่แกนสูง สามารถขัดผิวให้เรียบ ทนทานต่อการกัดกร่อนที่ผิว ใช้ผลิตแม่พิมพ์งานหล่อแบบฉีดสำหรับโลหะผสมที่มีอุณหภูมิจุดหลอมเหลวต่ำ เช่น สังกะสี และตะกั่ว สามารถแบ่งออกได้เป็น 3 กลุ่ม คือ
- เหล็กกล้าเครื่องมือสำหรับทำแม่พิมพ์พลาสติกกลุ่ม (Pre-Hardened Steel) มีคาร์บอน 0.20-0.30% มีโครเมียม นิเกิล และโมลิบดินั่มผสมในระดับปานกลาง สามารถกลึงไสดีมาก แต่ไม่สามารถกัดกรดได้ ภายหลังทำเป็นแม่พิมพ์แล้วก็ไม่จำเป็นต้องชุบแข็งอีกทนนทานต่อการสึกหรอ
- เหล็กกล้าเครื่องมือสำหรับทำแม่พิมพ์พลาสติกกลุ่ม (Case Hardening Steel) มีคาร์บอน 0.07-0.10% สามารถการกัดกรดได้ โดยทำการอบอ่อนก่อนการกัด แล้วจึงนำไปชุบผิวแข็ง ซึ่งอาจทำด้วยกระบวนการคาร์บูไรซิ่ง หรือไนตรายดิ้ง นิยมเคลือบด้วยโครเมียมเพื่อเพิ่มความทนทานการกัดกร่อน
- เหล็กกล้าเครื่องมือสำหรับทำแม่พิมพ์พลาสติกที่ทนการกัดกร่อนสูง ทนต่อการกัดกร่อนสูงสามารถทำได้โดยการชุบผิวด้วยโครเมียม เหมาะกับงานที่มีความชื้นสูง ต้องการผิวงานที่สวยงาม ทนทานการเกิดออกซิเดชั่นที่อุณหภูมิสูง และคงรูปจากการอบชุบความร้อนได้ดี แข็งแรง และสามารถในการขัดผิวให้เรียบได้ดี
Please follow and like us:
