उपकरण इस्पात

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Tool steels, data and tables appertaining to electric tool steels (1918) (14597078767).jpg
Steels
Разливка жидкого чугуна.jpg
Phases
Microstructures
Classes
Other iron-based materials


उपकरण स्टील विभिन्न कार्बन स्टील्स और मिश्र धातु स्टील्स में से एक है जो विशेष रूप से उपकरण और उपकरणींग में बनाने के लिए उपयुक्त है, जिसमें काटने के उपकरण (मशीनिंग), डाई (निर्माण), हाथ उपकरण, चाकू और अन्य सम्मिलित हैं। उनकी उपयुक्तता उनकी विशिष्ट कठोरता, घर्षण और विरूपण के प्रतिरोध और ऊंचे तापमान पर अत्याधुनिक पकड़ रखने की उनकी क्षमता से आती है। परिणामस्वरूप, उपकरण स्टील्स अन्य सामग्रियों को आकार देने में उपयोग के लिए उपयुक्त हैं, उदाहरण के लिए काटने, मशीनिंग, मुद्रांकन (धातु का काम), या लोहारी में।

0.5% और 1.5% के बीच कार्बन सामग्री के साथ, आवश्यक गुणवत्ता का उत्पादन करने के लिए उपकरण स्टील्स को सावधानीपूर्वक नियंत्रित परिस्थितियों में निर्मित किया जाता है। उनके मैट्रिक्स में करबैड ्स की उपस्थिति उपकरण स्टील के गुणों में प्रमुख भूमिका निभाती हाथ का उपकरण स्टील में कार्बाइड बनाने वाले चार प्रमुख मिश्र धातु तत्व हैं: टंगस्टन, क्रोमियम, वैनेडियम और मोलिब्डेनम। लोहे के ऑस्टेनाईट austenite रूप में विभिन्न कार्बाइड के विघटन की दर स्टील के उच्च तापमान प्रदर्शन को निर्धारित करती है (धीमी गति से बेहतर है, गर्मी प्रतिरोधी स्टील के लिए)। पर्याप्त प्रदर्शन के लिए इन स्टील्स का उचित ताप उपचार महत्वपूर्ण है।[1] जल शमन के दौरान दरार पड़ने की संभावना को कम करने के लिए मैंगनीज की मात्रा को अक्सर कम रखा जाता है।

उपकरण स्टील्स के छह समूह हैं: वाटर-हार्डिंग, कोल्ड-वर्क, शॉक-रेसिस्टेंट, हाई-स्पीड, हॉट-वर्क और स्पेशल पर्पज। चयन करने के लिए समूह की पसंद लागत, कार्य तापमान, आवश्यक सतह कठोरता, ताकत, सदमे प्रतिरोध और क्रूरता आवश्यकताओं पर निर्भर करती है।[2] सेवा की स्थिति जितनी अधिक गंभीर होती है (उच्च तापमान, घर्षण, संक्षारकता, लोडिंग), उच्च मिश्र धातु सामग्री और उपकरण स्टील के लिए कार्बाइड की परिणामी मात्रा।

उपकरण स्टील्स का उपयोग धातुओं और अन्य सामग्रियों को काटने, दबाने, बाहर निकालने और सिक्का बनाने (मेटलवर्किंग) के लिए किया जाता है। उपकरणींग में उनका उपयोग आवश्यक है; उदाहरण के लिए अंतः क्षेपण ढलाई को घर्षण के प्रतिरोध के लिए उपकरण स्टील्स की आवश्यकता होती है- मोल्ड स्थायित्व के लिए एक महत्वपूर्ण मानदंड जो अपने जीवनकाल में सैकड़ों हजारों मोल्डिंग संचालन को सक्षम बनाता है।

उपकरण स्टील के अमेरिकन आयरन एंड स्टील इंस्टीट्यूट-सोसायटी ऑफ ऑटोमोटिव इंजीनियर्स ग्रेड उपकरण स्टील के विभिन्न ग्रेड की पहचान करने के लिए इस्तेमाल किया जाने वाला सबसे आम पैमाना है। एक ग्रेड के भीतर अलग-अलग मिश्र धातुओं को एक नंबर दिया जाता है; उदाहरण के लिए: A2, O1, आदि।

जल-सख्त समूह

डब्ल्यू-ग्रुप उपकरण स्टील को इसका नाम पानी की बुझती होने की परिभाषित संपत्ति से मिलता है। डब्ल्यू-ग्रेड स्टील अनिवार्य रूप से उच्च कार्बन सादे कार्बन स्टील है। उपकरण स्टील का यह समूह दूसरों की तुलना में कम लागत के कारण सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला उपकरण स्टील है। वे भागों और अनुप्रयोगों के लिए अच्छी तरह से काम करते हैं जहां उच्च तापमान का सामना नहीं करना पड़ता है; ऊपर 150 °C (302 °F) यह ध्यान देने योग्य डिग्री तक नरम होने लगता है। इसकी कठोरता कम है, इसलिए डब्ल्यू-ग्रुप उपकरण स्टील्स को तेजी से शमन के अधीन होना चाहिए, जिसके लिए पानी के उपयोग की आवश्यकता होती है। ये स्टील्स उच्च कठोरता (रॉकवेल स्केल 66 से ऊपर) प्राप्त कर सकते हैं और अन्य उपकरण स्टील्स की तुलना में भंगुर हैं। डब्ल्यू-स्टील अभी भी बेचे जाते हैं, विशेष रूप से स्प्रिंग्स के लिए, लेकिन 19वीं और 20वीं सदी की शुरुआत की तुलना में बहुत कम व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। यह आंशिक रूप से इसलिए है क्योंकि डब्ल्यू-स्टील तेल-बुझाए गए या वायु सख्त स्टील्स की तुलना में शमन के दौरान बहुत अधिक ताना और दरार करते हैं।

मैंगनीज, सिलिकॉन और मोलिब्डेनम के साथ मिश्रित करके डब्ल्यू-ग्रुप उपकरण स्टील्स की कठोरता को बढ़ाया जाता है। गर्मी उपचार के दौरान ठीक अनाज के आकार को बनाए रखने के लिए वैनेडियम का 0.20% तक उपयोग किया जाता है।

विभिन्न कार्बन रचनाओं के लिए विशिष्ट अनुप्रयोग डब्ल्यू-स्टील के लिए हैं:

  • 0.60–0.75% कार्बन: मशीन के पुर्जे, छेनी, सेटस्क्रू; गुणों में अच्छी क्रूरता और सदमे प्रतिरोध के साथ मध्यम कठोरता सम्मिलित है।
  • 0.76–0.90% कार्बन: फोर्जिंग डाई, हथौड़े और स्लेज।
  • 0.91–1.10% कार्बन: सामान्य प्रयोजन के उपकरणिंग अनुप्रयोग जिन्हें पहनने के प्रतिरोध और क्रूरता के अच्छे संतुलन की आवश्यकता होती है, जैसे कि रैस्प्स, ड्रिल, कटर और कतरनी ब्लेड।
  • 1.11–1.30% कार्बन: फाइलें, छोटे ड्रिल, खराद उपकरण, रेजर ब्लेड, और अन्य हल्के-ड्यूटी अनुप्रयोग जहां अधिक कठोरता के बिना अधिक पहनने के प्रतिरोध की आवश्यकता होती है। लगभग 0.8% C का स्टील अधिक कार्बन के साथ स्टील जितना कठोर हो जाता है, लेकिन 1% या 1.25% कार्बन स्टील में मुक्त आयरन कार्बाइड के कण इसे बेहतर बनाते हैं। हालांकि, यदि इसका उपयोग अम्लीय या नमकीन सामग्री को काटने के लिए किया जाता है, तो महीन धार शायद पहनने की तुलना में तेजी से जंग खा जाती है।

कोल्ड-वर्क ग्रुप

कोल्ड-वर्क उपकरण स्टील्स में O सीरीज़ (ऑयल-हार्डनिंग), A सीरीज़ (एयर-हार्डनिंग) और D सीरीज़ (हाई कार्बन-क्रोमियम) सम्मिलित हैं। ये ऐसे स्टील हैं जिनका उपयोग कम तापमान पर सामग्री को काटने या बनाने के लिए किया जाता है। इस समूह में उच्च कठोरता और पहनने के प्रतिरोध, और औसत क्रूरता और गर्मी नरमी प्रतिरोध है। उनका उपयोग बड़े भागों या भागों के उत्पादन में किया जाता है जिन्हें सख्त होने के दौरान न्यूनतम विरूपण की आवश्यकता होती है। तेल शमन और वायु-कठोरता का उपयोग विकृति को कम करने में मदद करता है, पानी के तेज शमन के कारण होने वाले उच्च तनाव से बचता है। इन स्टील्स में जल-सख्त वर्ग की तुलना में अधिक मिश्र धातु तत्वों का उपयोग किया जाता है। ये मिश्र धातु स्टील्स की कठोरता को बढ़ाते हैं, और इस प्रकार कम गंभीर शमन प्रक्रिया की आवश्यकता होती है और परिणामस्वरूप दरार की संभावना कम होती है। उनके पास उच्च सतह कठोरता है और अक्सर चाकू ब्लेड बनाने के लिए उपयोग की जाती है। तेल सख्त ग्रेड की मशीनेबिलिटी अधिक है लेकिन उच्च कार्बन-क्रोमियम प्रकार के लिए कम है।

तेल सख्त: ओ श्रृंखला

इस श्रृंखला में एक O1 प्रकार, एक O2 प्रकार, एक O6 प्रकार और एक O7 प्रकार सम्मिलित हैं। इस समूह के सभी स्टील्स को आमतौर पर 800 °C पर कठोर किया जाता है, तेल बुझाया जाता है, फिर <पर टेम्पर्ड किया जाता है। 200 डिग्री सेल्सियस।[3][4][5][6][7]

Grade Composition Notes
O1 0.90% C, 1.0–1.4% Mn, 0.50% Cr, 0.50% W, 0.30% Si, 0.20% V A cold work steel used for gauges, cutting tools, woodworking tools and knives. It can be hardened to 66 HRC, typically used at Rc61-63. Vanadium is optional. Also sold as Arne,[8] SKS3, 1.2510 and 100MnCrW4.
O2 0.90% C, 1.5–2.0% Mn, 0.30% Cr, 0.30% Si, 0.15% V A cold work steel used for gauges, cutting tools, woodworking tools and knives. It can be hardened to 66 HRC, typically used at Rc61-63. Also sold as 1.2842 and 90MnCrV8.[9]
O6 1.45% C, 1.0% Mn, 1.0% Si, 0.3% Mo A cold work graphitic steel with outstanding resistance to metal-to-metal sliding wear and galling. Typically used for cams, bushings, sleeves, arbors, forming rolls, shear blades, punches, dies, and guides.[10]


एयर-हार्डिंग: ए सीरीज़

पहला एयर-हार्डिंग-ग्रेड उपकरण स्टील मशेत स्टील था, जिसे उस समय एयर-हार्डिंग स्टील के रूप में जाना जाता था।

आधुनिक एयर-हार्डिंग स्टील्स को उनके उच्च-क्रोमियम सामग्री के कारण गर्मी उपचार के दौरान कम विरूपण की विशेषता है। उनकी मशीनेबिलिटी अच्छी है और उनके पास पहनने के प्रतिरोध और क्रूरता (यानी डी और शॉक-प्रतिरोधी ग्रेड के बीच) का संतुलन है।[11]

Grade Composition Notes
A2[12] 1.0% C, 1.0% Mn, 5.0% Cr, 0.3% Ni, 1.0% Mo, 0.15–0.50% V A common general purpose tool steel; it is the most commonly used variety of air-hardening steel. It is commonly used for blanking and forming punches, trimming dies, thread rolling dies, and injection molding dies.[11]
A3[13] 1.25% C, 0.5% Mn, 5.0% Cr, 0.3% Ni, 0.9–1.4% Mo, 0.8–1.4% V
A4[14] 1.0% C, 2.0% Mn, 1.0% Cr, 0.3% Ni, 0.9–1.4% Mo
A6[15] 0.7% C, 1.8–2.5% Mn, 0.9–1.2% Cr, 0.3% Ni, 0.9–1.4% Mo This type of tool steel air-hardens at a relatively low temperature (approximately the same temperature as oil-hardening types) and is dimensionally stable. Therefore, it is commonly used for dies, forming tools, and gauges that do not require extreme wear resistance but do need high stability.[11]
A7[16] 2.00–2.85% C, 0.8% Mn, 5.00–5.75% Cr, 0.3% Ni, 0.9–1.4% Mo, 3.9–5.15% V, 0.5–1.5 W
A8[17] 0.5–0.6% C, 0.5% Mn, 4.75–5.50% Cr, 0.3% Ni, 1.15–1.65% Mo, 1.0–1.5 W
A9[18] 0.5% C, 0.5% Mn, 0.95–1.15% Si, 4.75–5.00% Cr, 1.25–1.75% Ni, 1.3–1.8% Mo, 0.8–1.4% V
A10[19] 1.25–1.50% C, 1.6–2.1% Mn, 1.0–1.5% Si, 1.55–2.05% Ni, 1.25–1.75% Mo This grade contains a uniform distribution of graphite particles to increase machinability and provide self-lubricating properties. It is commonly used for gauges, arbors, shears, and punches.[20]


उच्च कार्बन-क्रोमियम: डी श्रृंखला

उपकरण स्टील्स के कोल्ड-वर्क क्लास की डी सीरीज़, जिसमें मूल रूप से D2, D3, D6 और D7 प्रकार सम्मिलित थे, में 10% और 13% क्रोमियम (जो असामान्य रूप से उच्च है) के बीच होता है। ये स्टील्स के तापमान तक अपनी कठोरता बनाए रखते हैं 425 °C (797 °F). इन उपकरण स्टील्स के सामान्य अनुप्रयोगों में फोर्जिंग डाई, डाई-कास्टिंग डाई ब्लॉक और ड्राइंग डाई सम्मिलित हैं। उनकी उच्च क्रोमियम सामग्री के कारण, कुछ डी-टाइप उपकरण स्टील्स को अक्सर स्टेनलेस स्टील या अर्ध-स्टेनलेस माना जाता है, हालांकि कार्बाइड के रूप में उनके अधिकांश क्रोमियम और कार्बन घटकों की वर्षा के कारण उनका संक्षारण प्रतिरोध बहुत सीमित है।

Grade Composition Notes
D2 1.5% C, 11.0–13.0% Cr; additionally 0.45% Mn, 0.030% P, 0.030% S, 1.0% V, 0.9% Mo, 0.30% Si D2 is very wear resistant but not as tough as lower alloyed steels. The mechanical properties of D2 are very sensitive to heat treatment. It is widely used for the production of shear blades, planer blades and industrial cutting tools; sometimes used for knife blades.


सदमा प्रतिरोधी समूह

Main article: Shock resisting steel

उच्च सदमे प्रतिरोध और अच्छी कठोरता क्रोमियम-टंगस्टन, सिलिकॉन-मोलिब्डेनम, सिलिकॉन-मैंगनीज मिश्र धातु द्वारा प्रदान की जाती है। शॉक-रेज़िस्टेंट ग्रुप उपकरण स्टील्स (S) को कम और उच्च तापमान दोनों पर झटके का विरोध करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। आवश्यक कठोरता (लगभग 0.5% कार्बन) के लिए कम कार्बन सामग्री की आवश्यकता होती है। कार्बाइड बनाने वाली मिश्र धातुएं आवश्यक घर्षण प्रतिरोध, कठोरता और गर्म काम की विशेषताएं प्रदान करती हैं। स्टील्स का यह परिवार बहुत उच्च प्रभाव क्रूरता और अपेक्षाकृत कम घर्षण प्रतिरोध प्रदर्शित करता है और अपेक्षाकृत उच्च कठोरता (रॉकवेल स्केल 58/60) प्राप्त कर सकता है। यूएस में, कठोरता आमतौर पर 1 से 2% सिलिकॉन और 0.5-1% मोलिब्डेनम सामग्री से प्राप्त होती है। यूरोप में, शॉक स्टील्स में अक्सर होता है 0.5–0.6% कार्बन और लगभग 3% निकल। 1.75% से 2.75% निकल की सीमा अभी भी कुछ झटके प्रतिरोधी और उच्च शक्ति वाले कम मिश्र धातु स्टील्स (HSLA) में उपयोग की जाती है, जैसे L6, 4340 और स्वीडिश सॉ स्टील, लेकिन यह अपेक्षाकृत महंगा है। इसके उपयोग का एक उदाहरण जैकहैमर बिट्स के उत्पादन में है।

हाई-स्पीड ग्रुप

Main article: High-speed steel

हॉट-वर्किंग ग्रुप

हॉट-वर्किंग स्टील्स स्टील का एक समूह है जिसका उपयोग उच्च तापमान पर सामग्री को काटने या आकार देने के लिए किया जाता है। उच्च तापमान के लंबे समय तक संपर्क के दौरान ताकत और कठोरता के लिए एच-ग्रुप उपकरण स्टील्स विकसित किए गए थे। ये उपकरण स्टील कम कार्बन और मध्यम से उच्च मिश्र धातु हैं जो पर्याप्त मात्रा में कार्बाइड के कारण अच्छी गर्म कठोरता और क्रूरता और उचित पहनने के प्रतिरोध प्रदान करते हैं।[1]H1 से H19 5% क्रोमियम सामग्री पर आधारित हैं; H20 से H39 9-18% की टंगस्टन सामग्री और 3–4% की क्रोमियम सामग्री पर आधारित हैं; H40 से H59 मोलिब्डेनम आधारित हैं।

उदाहरणों में DIN 1.2344 उपकरण स्टील (H13) सम्मिलित हैं।

विशेष प्रयोजन समूह

  • P-type tool steel प्लास्टिक मोल्ड स्टील्स के लिए छोटा है। वे जिंक मेटल सांचों में ढालना और प्लास्टिक इंजेक्शन मोल्डिंग डाई की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं।
  • कम मिश्र धातु विशेष प्रयोजन स्टील | एल-टाइप उपकरण स्टील लो अलॉय स्पेशल पर्पज उपकरण स्टील के लिए छोटा है। L6 अत्यंत कठिन है।
  • एफ-टाइप उपकरण स्टील पानी कठोर है और डब्ल्यू-टाइप उपकरण स्टील की तुलना में काफी अधिक प्रतिरोधी है।

तुलना

AISI-SAE tool steel grades[21]
Defining property AISI-SAE grade Significant characteristics
Water-hardening W
Cold-working O Oil-hardening
A Air-hardening; medium alloy
D High carbon; high chromium
Shock resisting S
High speed T Tungsten base
M Molybdenum base
Hot-working H H1–H19: chromium base
H20–H39: tungsten base
H40–H59: molybdenum base
Plastic mold P
Special purpose L Low alloy
F Carbon tungsten


यह भी देखें

उद्धरण

  1. ↑ 1.0 1.1 Verhoeven, John (2007). गैर-धातुकर्मवादी के लिए इस्पात धातुकर्म. ASM International. p. 159. ISBN 978-0-87170-858-8. Retrieved 9 November 2014..
  2. ↑ Baumeister, Avallone, Baumeister (1978). "6". Marks' Standard Handbook for Mechanical Engineers, 8th ed. McGraw Hill. pp. 33, 34. ISBN 9780070041233.{{cite book}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  3. ↑ "Carpenter O6 Graphitic Tool Steel (AISI O6)". www.matweb.com. Retrieved 2017-11-20.
  4. ↑ "Crucible Steel KETOS® Tool Steel, AISI O1". www.matweb.com. Retrieved 2017-11-20.
  5. ↑ "AISI Type O2 Oil-hardening Tool Steel, oil quenched at 800°C, tempered at 260°C". www.matweb.com. Retrieved 2017-11-20.
  6. ↑ "AISI Type O7 Tool Steel". www.matweb.com. Retrieved 2017-11-20.
  7. ↑ www.roberidesigns.com. "The Sousa Corp | Tool Steel Composition". www.sousacorp.com. Retrieved 2017-11-20.
  8. ↑ http://www.uddeholm.com/files/PB_Uddeholm_arne_english.pdf[bare URL PDF]
  9. ↑ "1.2842 / 90MnCrV8 - Tool Steel". steel-bar.com. 16 July 2022.
  10. ↑ "High Speed Steel - Tool Steel - O6 - O6 Technical Data". www.hudsontoolsteel.com.
  11. ↑ 11.0 11.1 11.2 Oberg et al. 2004, pp. 466–467.
  12. ↑ AISI A2, Efunda, archived from the original on 2012-04-02, retrieved 2010-12-25.
  13. ↑ AISI A3, Efunda, archived from the original on 2012-04-02, retrieved 2010-12-25.
  14. ↑ AISI A4, Efunda, archived from the original on 2012-04-02, retrieved 2010-12-25.
  15. ↑ AISI A6, Efunda, archived from the original on 2011-08-19, retrieved 2010-12-25.
  16. ↑ AISI A7, Efunda, archived from the original on 2011-09-16, retrieved 2010-12-25.
  17. ↑ AISI A8, Efunda, archived from the original on 2011-09-09, retrieved 2010-12-25.
  18. ↑ AISI A9, Efunda, archived from the original on 2012-04-02, retrieved 2010-12-25.
  19. ↑ AISI A10, Efunda, archived from the original on 2012-04-02, retrieved 2010-12-25.
  20. ↑ A-10 Tool Steel Material Information, archived from the original on 2004-04-04, retrieved 2010-12-25.
  21. ↑ Oberg et al. 2004, p. 452.


सामान्य और उद्धृत संदर्भ

बाहरी संबंध

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