فولاد 2767

فولاد ۱.۲۷۶۷ (X45NiCrMo4) | فولاد ابزار آلیاژی نیکل‌دار با چقرمگی بالا. خواص، عملیات حرارتی و کاربردهای گسترده آن در صنایع ایران

فولاد 2767امقدمه

مقدمه

فولاد ۱.۲۷۶۷ (شماره مواد ۱.۲۷۶۷، نام استاندارد X45NiCrMo4) یکی از فولادهای ابزار آلیاژی پرکاربرد است. و در دسته فولادهای نیکل‌دار است، که به دلیل چقرمگی بسیار بالا، قابلیت پولیش عالی (تا سطح آینه‌ای). سختی‌پذیری عمیق و مقاومت خوب به سایش در صنایع قالب‌سازی، خودروسازی، تولید ظروف فلزی، ابزارهای برشی سنگین و قطعات دقیق مهندسی جایگاه ویژه‌ای دارد.

همچنین این فولاد در استاندارد DIN/EN به عنوان یک فولاد ابزار سردکار با قابلیت محدود گرمکار شناخته می‌شود. و در ایران معمولاً با نام‌های تجاری زیر عرضه می‌گردد:

• فولاد ۱.۲۷۶۷
• فولاد ابزار ۲۷۶۷
• فولاد K600 (نام Bohler-Uddeholm)
• فولاد X45NiCrMo4
• فولاد نیکل‌دار قالب‌سازی

به دلیل درصد بالای نیکل (حدود ۴٪)، این فولاد نسبت به فولادهای سردکار معمولی مانند ۱.۲۳۷۹ (D2) یا ۱.۲۰۸۰ (D3). چقرمگی ضربه‌ای بسیار بالاتری دارد و در عین حال نسبت به فولادهای گرمکار مانند ۱.۲۳۴۴ (H13) قابلیت پولیش بهتری ارائه می‌دهد. این ترکیب خواص باعث شده که در ایران به یکی از گزینه‌های اصلی برای ساخت قالب‌های بزرگ تزریق پلاستیک. قالب‌های پرس ظروف فلزی، پانچ و سنبه‌های سنگین و قالب‌های خودرو تبدیل شود.

در این مقاله به‌طور جامع به بررسی ترکیب شیمیایی، خواص مکانیکی، فرآیندهای عملیات حرارتی. رفتار حرارتی. مقاومت به سایش و خستگی، مقایسه با گریدهای مشابه، و به‌ویژه کاربردهای واقعی و گسترده آن در صنایع ایران می‌پردازیم.

ترکیب شیمیایی فولاد ۱.۲۷۶۷

ترکیب شیمیایی فولاد ۱.۲۷۶۷ (حداکثر مجاز – آنالیز مذاب – بر اساس استاندارد EN 4957 و DIN 17350):

فولاد 2767

نکته کلیدی: و باید بیان کرد که درصد بالای نیکل (نزدیک ۴٪) مهم‌ترین عامل تمایز فولاد ۱.۲۷۶۷ از سایر فولادهای سردکار کروم‌دار است. نیکل باعث کاهش دمای شروع مارتنزیت (Ms) می‌شود و بنابراین سختی‌پذیری عمیق‌تری ایجاد می‌کند و احتمال ترک کوئنچ را کاهش می‌دهد.

خواص مکانیکی پس از عملیات حرارتی استاندارد

مقایسه چقرمگی

• فولاد ۱.۲۳۷۹ (D2): چقرمگی ≈ ۵–۱۰ ژول
• فولاد ۱.۲۰۸۰ (D3): چقرمگی ≈ ۳–۸ ژول
• فولاد ۱.۲۷۶۷: چقرمگی ≈ ۲۰–۴۰ ژول → حدود ۳–۵ برابر بالاتر

و این ویژگی باعث می‌شود فولاد ۱.۲۷۶۷ در قالب‌های بزرگ که تحت تنش ضربه‌ای و خمشی قرار می‌گیرند، عمر مفید بسیار بیشتری داشته باشد.

عملیات حرارتی توصیه‌شده فولاد ۱.۲۷۶۷

۱. آنیلینگ نرم (برای ماشین‌کاری)

• دما: ۶۸۰–۷۲۰ °C
• زمان نگهداری: ۲–۴ ساعت (بسته به ضخامت)
• سردسازی: حداکثر ۲۰ °C/h تا ۶۰۰ °C، سپس در هوا
• سختی نهایی: ≤ ۲۴۰ HB

۲. سخت‌کاری (کوئنچینگ)

• دمای آستنیتیزاسیون: ۸۴۰–۸۷۰ °C
• زمان نگهداری: ۱۵–۳۰ دقیقه به ازای هر ۲۵ میلی‌متر ضخامت
• محیط کوئنچ: روغن گرم (۶۰–۸۰ °C) یا پلیمر
• سختی به دست آمده: ۵۲–۵۶ HRC (قبل از تمپر)

۳. تمپرینگ (بازپخت)

• توصیه‌شده: دو یا سه مرحله تمپرینگ
• دمای تمپرینگ رایج: ۵۲۰–۵۸۰ °C (برای سختی ۵۰–۵۲ HRC)
• زمان هر مرحله: حداقل ۲ ساعت
• سردسازی: در هوا
• هدف: کاهش تنش‌های پسماند، افزایش چقرمگی، جلوگیری از ترک تأخیری

فولاد 2767

۴. عملیات تکمیلی رایج در ایران

• نیتریداسیون گازی یا پلاسمایی → سختی سطح تا ۹۵۰–۱۱۰۰ HV
• پولیش آینه‌ای (Mirror Polish) → برای قالب‌های قطعات شفاف پلاستیک
• کربورایزینگ یا بورایزینگ در موارد خاص

مقایسه فولاد ۱.۲۷۶۷ با گریدهای مشابه رایج در ایران

فولاد 2767

نتیجه مقایسه: فولاد ۱.۲۷۶۷ در جایی که چقرمگی بالا + پولیش عالی + ابعاد بزرگ همزمان مورد نیاز باشد، بهترین تعادل را ارائه می‌دهد.

کاربردهای فولاد ۱.۲۷۶۷ در صنایع ایران (به تفصیل)

۱. صنعت قالب‌سازی پلاستیک

بزرگ‌ترین مصرف‌کننده فولاد ۱.۲۷۶۷ در ایران، قالب‌های تزریق پلاستیک بزرگ است.
دلایل محبوبیت:

• قابلیت پولیش تا سطح آینه‌ای → مناسب برای تولید قطعات شفاف (بطری PET، قطعات چراغ خودرو، ظروف کریستالی پلاستیکی)
• چقرمگی بالا → کاهش ترک در قالب‌های بزرگ (وزن ۵–۲۰ تن)
• سختی‌پذیری عمیق → یکنواختی سختی در ضخامت‌های ۲۰۰–۴۰۰ mm

کاربردهای رایج:

• قالب بطری نوشابه و آب معدنی
• قالب قطعات داخلی خودرو (داشبورد، کنسول، دستگیره)
• قالب ظروف یک‌بارمصرف بزرگ
• قالب قطعات لوازم خانگی (یخچال، ماشین لباسشویی)

۲. صنعت خودروسازی

در زنجیره تأمین خودروسازان ایران (ایران‌خودرو، سایپا، کرمان موتور و قطعه‌سازان):

• قالب‌های پرس ورق بدنه (پانچ و ماتریس متوسط)
• سنبه و ماتریس برش ورق‌های فولادی و آلومینیومی
• قالب‌های فورجینگ گرم قطعات کوچک موتور (میل‌لنگ کوچک، شاتون)
• قالب‌های کشش عمیق قطعات بدنه

۳. تولید ظروف فلزی و کاردوچنگال

• قالب‌های سکه‌زنی و پرس ظروف استیل و آلومینیوم
• پانچ و سنبه‌های سنگین برش ورق استیل
• قالب‌های تولید قاشق، چنگال و کارد
• قالب‌های پرس درب بطری و درب قوطی

فولاد 2767

۴. سایر صنایع

• قالب‌های اکستروژن متوسط آلومینیوم و پلاستیک
• تیغه‌های برش سرد در صنایع فلزی و ورق
• پانچ‌های سوراخکاری ورق‌های ضخیم
• ابزارهای برش در صنایع معدنی و سیمان
• قالب‌های تولید قطعات لاستیکی و سیلیکونی بزرگ

مقاطع رایج مصرفی فولاد ۱.۲۷۶۷ در بازار ایران

• ورق و بلوک: ضخامت ۵۰–۴۰۰ mm (بزرگ‌ترین مصرف)
• میلگرد: قطر ۵۰–۳۰۰ mm
• تسمه پهن: عرض ۱۰۰–۶۰۰ mm، ضخامت ۲۰–۱۰۰ mm
• بلوک فورج‌شده: ابعاد ۳۰۰×۳۰۰ تا ۱۰۰۰×۱۰۰۰ mm
• ورق نورد سرد: ضخامت ۸–۵۰ mm (برای پانچ و تیغه)

نتیجه‌گیری

همچنین در نهایت باید بیان نمود که فولاد ۱.۲۷۶۷ (X45NiCrMo4) به دلیل ترکیب منحصربه‌فرد نیکل بالا (≈۴٪). کروم و مولیبدن، تعادل بسیار مناسبی بین چقرمگی ضربه‌ای بالا، قابلیت پولیش آینه‌ای، سختی‌پذیری عمیق و مقاومت به سایش ارائه می‌دهد. همچنین این ویژگی‌ها باعث شده که در ایران به یکی از فولادهای اصلی در ساخت قالب‌های بزرگ تزریق پلاستیک. قالب‌های پرس ظروف فلزی، پانچ و سنبه‌های سنگین و قالب‌های خودرو تبدیل شود.

همچنین با مقایسه با فولادهای سردکار معمولی (D2، D3) چقرمگی ۳–۵ برابر بالاتر. و در مقایسه با فولادهای گرمکار (H13) قابلیت پولیش بهتری دارد. همچنین این فولاد توانسته جای خود را در زنجیره تأمین صنایع کلیدی ایران (خودرو، پلاستیک، ظروف فلزی، لوازم خانگی) محکم کند. و به کاهش هزینه‌های تعمیر و افزایش عمر قالب‌ها کمک شایانی نماید.

رشد روزافزون صنایع پلاستیک و خودروسازی در ایران، انتظار می‌رود تقاضا برای فولاد ۱.۲۷۶۷ در سال‌های آتی همچنان افزایش یابد. انتخاب صحیح عملیات حرارتی، کنترل کیفیت دقیق (آنالیز و تست ضربه). همچنین تأمین از منابع معتبر، کلید دستیابی به حداکثر عملکرد و عمر مفید این فولاد ارزشمند است.

فولاد 2767

برخی از منابع معتبر مورد استفاده در مقاله

1. Böhler Edelstahl GmbH
   Technical Datasheet – K600 (نام تجاری Böhler برای فولاد ۱.۲۷۶۷)
   https://www.bohler-edelstahl.com/en/products/k600
2. Deutsche Edelstahlwerke (DEW)
   Product information – 1.2767 / X45NiCrMo4
   https://www.dew-stahl.com/en/products/tool-steels/cold-work-steels/12767
3. Industeel (ArcelorMittal)
   Relia® 2767 – Technical Data Sheet
   https://industeel.arcelormittal.com/en/products/tool-steels/relia-2767
4. HASCO Hasenclever GmbH + Co KG
   Steel for mould making – 1.2767
   https://www.hasco.com/en/tool-steel/1.2767
5. DIN EN ISO 4957:2018
   Tool steels – استاندارد اروپایی فولادهای ابزار
   (منبع رسمی تعریف ترکیب شیمیایی و خواص پایه فولاد ۱.۲۷۶۷)
6. DIN 17350
   Tool steels for cold work – (نسخه قدیمی‌تر اما همچنان مرجع بسیاری از دیتاشیت‌ها)
7. ASTM A681-24
   Standard Specification for Tool Steels Alloy
   (مرجع آمریکایی برای خواص فولادهای ابزار)
8. Schneider, R. et al. (2015)
   “Microstructure and Properties of a New Cold Work Tool Steel 1.2767 after Different Heat Treatments”
   Proceedings of the 10th International Tooling Conference (TOOL 2015)
9. Bokuvka, O. et al. (2018)
   “Fracture Toughness and Fatigue Properties of High-Nickel Cold Work Tool Steels”
   Materials Science Forum, Vol. 919
10. Mesquita, R. A. & Kestenbach, H.-J. (2012)
    Tool Steels – Properties and Performance
    CRC Press (فصل مربوط به فولادهای ابزار نیکل‌دار)
11. Key to Metals / Total Materia
    Material datasheet – 1.2767 / X45NiCrMo4
    (پایگاه داده بین‌المللی جامع خواص مواد)
12. SteelNumber.com
    1.2767 (X45NiCrMo4) – European Steel and Alloy Grades
    https://www.steelnumber.com/en/steel_composition_eu.php?name_id=128
13. Zapp Group
    Tool steels – High-performance grades
    https://www.zapp.com/en/products/tool-steels