Hvad er værktøjsstål?

Værktøjsstål er en type stål med mekaniske egenskaber, der gør det til et ønskeligt materiale til værktøj. Værktøjsstål er bemærkelsesværdigt for deres hårdhed, evne til at holde en skarp kant eller modstand mod skader fra slid og deformation. Der er et antal legeringer og kulstofstål, som normalt fremstilles gennem et produkt af varmebehandling og slukning, der er egnede som værktøjsstål. Værktøjsstål er fremstillet i mange forskellige kvaliteter og kan bruges til at fremstille værktøjer som stampemateriale, konstruktionsudstyr og akser. Ud over at fremstille værktøjer bruges det også i andre applikationer, der kræver materialer med værktøjsstålets mekaniske egenskaber.

De forskellige kvaliteter af værktøjsstål klassificeres ofte i henhold til et system kaldet SAE stålkvaliteter eller AISI / SAE stålkvaliteter oprettet af Society of Automotive Engineers (nu SAE International) og American Iron and Steel Institute. Det kategoriserer hver ståltype med et bogstav, der angiver dets egenskaber eller produktionsmetode, såsom W-kvalitet til vandhærdet stål eller S-klasse til stødbestandigt stål. Hver type stål inden for disse brede kategorier modtager derefter et individuelt nummer, der følger brevet.

Den mest almindelige form for værktøjsstål er W-klasse, en form for kulstofstål, der er populær på grund af dets lave omkostninger. Nogle typer W-kvalitet stål inkluderer også silicium, molybdæn eller mangan for at øge stålets sejhed. Det kaldes vandhærdet, fordi vand bruges under slukning, et trin i produktionsprocessen for mange stål, hvor det opvarmede stål hurtigt reduceres i temperatur. Værktøjsstål i W-kvalitet er hårdt, men har tendens til at være sprødt og tåler ikke godt ved temperaturer over 150 ° C (302 ° F). Værktøjsstål i W-klasse bruges ofte til at fremstille klinger, såsom klippeblade og barbermaskiner; maskindele til maskiner, der ikke støder på eller producerer høje temperaturer; og værktøjer såsom hammere, bor og mejsler.

Grad A, O og D er stål produceret ved koldbearbejdning, en proces, hvor stålet udsættes for mekanisk belastning, indtil det gennemgår plastisk deformation, en permanent ændring i stålets mikrostruktur. Denne proces øger stålets trækstyrke og hårdhed, samtidig med at det sænkes dens duktilitet, og de resulterende stålformer bruges ofte til formål såsom knive og værktøjsmaskiner. O-grade stål er oliehærdet, mens A-grade er lufthærdet, metoder, der producerer mindre forvrængning i stålet end vandhærdning. D-kvalitet stål indeholder en stor mængde chrom, der udgør 10 procent til 18 procent af legeringen. Foruden chrom er A-, O- og D-kvalitet stål ofte legeret med andre metaller, herunder mangan, wolfram og vanadium, og med ikke-metaller såsom svovl og fosfor.

H-kvalitet stål er varmbearbejdningsstål, der skabes ved at forårsage plastisk deformation i stål gennem langvarig eksponering for høje temperaturer. Disse stål har høj styrke og hårdhed, men små fordrejninger fra processen med afkøling og termisk sammentrækning gør dem mindre egnede end koldbearbejdningsstål til applikationer med meget stramme tekniske tolerancer. Krom, wolfram og molybdæn er almindelige legeringselementer i stål af denne kvalitet.

T- og M-kvaliteten er typer af højhastighedsstål, der er kendetegnet ved dens evne til at bevare høj hårdhed ved høje temperaturer. Denne egenskab gør den velegnet til brug i drevne skæreværktøjer og stemplingstempler, hvor dens modstand mod den varme, der frembringes ved friktion, giver den mulighed for at arbejde i højere hastigheder end andre stål. T-kvalitet stål er navngivet for sit høje wolframindhold, mens M-kvalitet stål indeholder en høj mængde molybdæn. Yderligere legeringselementer, der er almindelige i disse stål, inkluderer vanadium, krom og kobolt.

S-kvalitet stål er værktøjsstål, der kendetegnes ved deres høje stødmodstand. De har mindre kulstof end andre stållegeringer, hvilket reducerer deres modstand mod slid men øger deres sejhed. Stål i S-kvalitet bruges i udstyr som f.eks. Jackhammere, der skal være i stand til at modstå kraftig belastning.

Nogle kvaliteter af værktøjsstål har meget specialiserede egenskaber eller formål. F-kvalitet stål er en type vandhærdet stål, ligesom W-kvalitet stål, men har overlegen slidstyrke. Stål i P-klasse eller plastformstål bruges til sprøjtestøbning og støbemaskiner. L-kvalitet, eller lavlegeret specialstål, er en meget hård type stål, der har lidt legeringsmateriale og meget højt jernindhold.