कोल्ड वर्क डाई स्टील का परिचय

कोल्ड वर्क डाई स्टील का उपयोग मुख्य रूप से स्टैम्पिंग, ब्लैंकिंग, फॉर्मिंग, बेंडिंग, कोल्ड एक्सट्रूज़न, कोल्ड ड्रॉइंग, पाउडर मेटलर्जी डाइज़ आदि के लिए किया जाता है। इसमें उच्च कठोरता, उच्च घिसाव प्रतिरोध और पर्याप्त मजबूती की आवश्यकता होती है। इसे सामान्यतः दो श्रेणियों में विभाजित किया जाता है: सामान्य प्रकार और विशेष प्रकार। उदाहरण के लिए, संयुक्त राज्य अमेरिका में सामान्य प्रयोजन के कोल्ड वर्क डाई स्टील में आमतौर पर चार स्टील ग्रेड शामिल होते हैं: 01, A2, D2 और D3। विभिन्न देशों में सामान्य प्रयोजन के कोल्ड वर्क मिश्र धातु डाई स्टील के स्टील ग्रेड की तुलना तालिका 4 में दर्शाई गई है। जापानी JIS मानक के अनुसार, उपयोग किए जा सकने वाले कोल्ड वर्क डाई स्टील के मुख्य प्रकार SK श्रृंखला हैं, जिसमें SK श्रृंखला कार्बन टूल स्टील, 8 SKD श्रृंखला मिश्र धातु टूल स्टील और 9 SKHMO श्रृंखला उच्च गति स्टील शामिल हैं, कुल मिलाकर 24 स्टील ग्रेड हैं। चीन के GB/T1299-2000 मिश्र धातु टूल स्टील मानक में कुल 11 प्रकार के स्टील शामिल हैं, जो एक अपेक्षाकृत पूर्ण श्रृंखला बनाते हैं। प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी, संसाधित सामग्रियों और मोल्डों की मांग में बदलाव के साथ, मूल बुनियादी श्रृंखलाएँ आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर पा रही हैं। जापानी इस्पात मिलों और प्रमुख यूरोपीय उपकरण और डाई इस्पात निर्माताओं ने विशेष प्रयोजन वाले कोल्ड वर्क डाई इस्पात विकसित किए हैं, और धीरे-धीरे संबंधित कोल्ड वर्क डाई इस्पात श्रृंखलाओं का निर्माण किया है। इन कोल्ड वर्क डाई इस्पातों का विकास भी कोल्ड वर्क डाई इस्पात के विकास की दिशा है।

कम मिश्रधातु वायु शमन कोल्ड वर्क डाई स्टील

ऊष्मा उपचार प्रौद्योगिकी के विकास, विशेष रूप से मोल्ड उद्योग में वैक्यूम शमन प्रौद्योगिकी के व्यापक अनुप्रयोग के साथ, शमन विरूपण को कम करने के लिए, देश-विदेश में कुछ निम्न-मिश्रधातु वायु-शमन सूक्ष्म-विरूपण इस्पात विकसित किए गए हैं। इस प्रकार के इस्पात के लिए अच्छी कठोरता और ऊष्मा उपचार की आवश्यकता होती है। इसमें कम विरूपण, अच्छी मजबूती और कठोरता होती है, और इसमें घिसाव प्रतिरोध भी होता है। हालांकि मानक उच्च-मिश्रधातु कोल्ड वर्क डाई स्टील (जैसे D2, A2) में अच्छी कठोरता होती है, लेकिन इसमें मिश्रधातु की मात्रा अधिक होती है और यह महंगा होता है। इसलिए, देश-विदेश में कुछ निम्न-मिश्रधा सूक्ष्म-विरूपण इस्पात विकसित किए गए हैं। इस प्रकार के इस्पात में कठोरता बढ़ाने के लिए आमतौर पर क्रोमियम और मैंगनीज जैसे मिश्रधातु तत्व होते हैं। मिश्रधातु तत्वों की कुल मात्रा आमतौर पर 5% से कम होती है। यह छोटे उत्पादन बैचों और जटिल मोल्डों के साथ सटीक पुर्जों के निर्माण के लिए उपयुक्त है। प्रतिनिधि इस्पात ग्रेड में संयुक्त राज्य अमेरिका का A6, हिताची मेटल्स का ACD37, डाइडो स्पेशल स्टील का G04, आइची स्टील का AKS3 आदि शामिल हैं। चीनी GD इस्पात को 900°C पर शमन और 200°C पर तपाकर तैयार करने के बाद, इसमें एक निश्चित मात्रा में ऑस्टेनाइट बरकरार रहता है और इसमें अच्छी मजबूती, कठोरता और आयामी स्थिरता होती है। इसका उपयोग चिपिंग और फ्रैक्चर के प्रति संवेदनशील कोल्ड स्टैम्पिंग डाई बनाने में किया जा सकता है। इसकी सेवा अवधि लंबी होती है।

ज्वाला से बुझाई गई मोल्ड स्टील

मोल्ड निर्माण चक्र को छोटा करने, ऊष्मा उपचार प्रक्रिया को सरल बनाने, ऊर्जा बचाने और मोल्ड की निर्माण लागत को कम करने के लिए, जापान ने ज्वाला शमन आवश्यकताओं के लिए कुछ विशेष कोल्ड वर्क डाई स्टील विकसित किए हैं। इनमें से कुछ प्रमुख हैं: आइची स्टील का SX105V (7CrSiMnMoV), SX4 (Cr8), हिताची मेटल का HMD5, HMD1, दातोंग स्पेशल स्टील कंपनी का G05 स्टील आदि। चीन ने 7Cr7SiMnMoV विकसित किया है। इस प्रकार के स्टील का उपयोग मोल्ड के निर्माण के बाद ऑक्सीएसिटिलीन स्प्रे गन या अन्य हीटरों का उपयोग करके ब्लेड या मोल्ड के अन्य भागों को गर्म करने के लिए किया जा सकता है, और फिर इसे हवा से ठंडा करके शमन किया जा सकता है। आमतौर पर, शमन के बाद इसका सीधे उपयोग किया जा सकता है। इसकी सरल प्रक्रिया के कारण, जापान में इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इस प्रकार के स्टील का प्रतिनिधि प्रकार 7CrSiMnMoV है, जिसमें अच्छी कठोरता होती है। जब φ80mm स्टील को तेल में बुझाया जाता है, तो सतह से 30mm की दूरी पर कठोरता 60HRC तक पहुँच सकती है। कोर और सतह के बीच कठोरता का अंतर 3HRC होता है। ज्वाला से बुझाने पर, 180~200°C पर पूर्व-तापन करने और स्प्रे गन से बुझाने के लिए 900-1000°C तक गर्म करने के बाद, कठोरता 60HRC से अधिक हो सकती है और 1.5mm से अधिक मोटी कठोर परत प्राप्त की जा सकती है।

उच्च कठोरता, उच्च घिसाव प्रतिरोध वाला कोल्ड वर्क डाई स्टील

कोल्ड वर्क डाई स्टील की मजबूती बढ़ाने और घिसाव प्रतिरोध को कम करने के लिए, कुछ प्रमुख विदेशी मोल्ड स्टील उत्पादन कंपनियों ने उच्च मजबूती और उच्च घिसाव प्रतिरोध वाले कोल्ड वर्क डाई स्टील की एक श्रृंखला विकसित की है। इस प्रकार के स्टील में आमतौर पर लगभग 1% कार्बन और 8% क्रोमियम होता है। मोलिब्डेनम, वैनेडियम, सिलिकॉन और अन्य मिश्रधातु तत्वों को मिलाने से इसके कार्बाइड महीन और समान रूप से वितरित होते हैं, और इसकी मजबूती क्रोमियम 12 प्रकार के स्टील की तुलना में कहीं अधिक होती है, जबकि इसका घिसाव प्रतिरोध लगभग समान होता है। इनकी कठोरता, फ्लेक्सुरल स्ट्रेंथ, फटीग स्ट्रेंथ और फ्रैक्चर स्ट्रेंथ उच्च होती है, और इनकी एंटी-टेम्परिंग स्थिरता भी क्रोमियम 2 प्रकार के मोल्ड स्टील से अधिक होती है। ये हाई-स्पीड पंच और मल्टी-स्टेशन पंच के लिए उपयुक्त हैं। इस प्रकार के स्टील के प्रतिनिधि प्रकारों में कम वैनेडियम सामग्री वाला जापान का DC53 और उच्च वैनेडियम सामग्री वाला CRU-WEAR शामिल हैं। DC53 को 1020-1040°C पर क्वेंच किया जाता है और वायु शीतलन के बाद इसकी कठोरता 62-63HRC तक पहुंच सकती है। इसे कम तापमान (180 ~200℃) और उच्च तापमान (500~550℃) पर टेम्पर किया जा सकता है; इसकी कठोरता D2 से 1 गुना अधिक और थकान प्रतिरोध क्षमता D2 से 20% अधिक होती है। CRU-WEAR फोर्जिंग और रोलिंग के बाद, इसे 850-870℃ पर 30℃/घंटे से कम तापमान पर एनीलिंग और ऑस्टेनाइजेशन किया जाता है, फिर 650℃ तक ठंडा करके रिलीज़ किया जाता है; कठोरता 225-255HB तक पहुँच सकती है। शमन तापमान 1020~1120℃ की सीमा में चुना जा सकता है; कठोरता 63HRC तक पहुँच सकती है। उपयोग की स्थितियों के अनुसार 480~570℃ पर टेम्पर करने पर, स्पष्ट द्वितीयक कठोरता प्रभाव, घिसाव प्रतिरोध और कठोरता D2 से बेहतर होती है।

बेस स्टील (हाई-स्पीड स्टील)

उच्च गति इस्पात का उपयोग विदेशों में उच्च-प्रदर्शन और दीर्घायु कोल्ड वर्क मोल्ड के निर्माण में व्यापक रूप से किया जाता है, क्योंकि इसमें उत्कृष्ट घिसाव प्रतिरोध और लाल कठोरता होती है, जैसे कि जापान का सामान्य मानक उच्च गति इस्पात SKH51 (W6Mo5Cr4V2)। मोल्ड की आवश्यकताओं के अनुरूप, उच्च गति इस्पात में शमन तापमान, शमन कठोरता या कार्बन की मात्रा को कम करके इसकी कठोरता में अक्सर सुधार किया जाता है। मैट्रिक्स इस्पात उच्च गति इस्पात से विकसित किया जाता है, और शमन के बाद इसकी रासायनिक संरचना उच्च गति इस्पात की मैट्रिक्स संरचना के समतुल्य होती है। इसलिए, शमन के बाद अवशिष्ट कार्बाइड की संख्या कम और समान रूप से वितरित होती है, जिससे उच्च गति इस्पात की तुलना में इस इस्पात की कठोरता में काफी सुधार होता है। 1970 के दशक के आरंभ में संयुक्त राज्य अमेरिका और जापान ने VascoMA, VascoMatrix1 और MOD2 ग्रेड के आधार इस्पात का अध्ययन किया। हाल ही में, DRM1, DRM2, DRM3 आदि विकसित किए गए हैं। आमतौर पर इसका उपयोग उन कोल्ड वर्क मोल्ड्स के लिए किया जाता है जिनमें उच्च कठोरता और बेहतर एंटी-टेम्परिंग स्थिरता की आवश्यकता होती है। चीन ने 65Nb (65Cr4W3Mo2VNb), 65W8Cr4VTi, 65Cr5Mo3W2VSiTi और अन्य स्टील्स जैसे कुछ बेस स्टील्स भी विकसित किए हैं। इस प्रकार के स्टील में अच्छी मजबूती और कठोरता होती है और इसका व्यापक रूप से कोल्ड एक्सट्रूज़न, मोटी प्लेट कोल्ड पंचिंग, थ्रेड रोलिंग व्हील्स, इंप्रेशन डाइज़, कोल्ड हेडिंग डाइज़ आदि में उपयोग किया जाता है, और इसे वार्म एक्सट्रूज़न डाइज़ के रूप में भी इस्तेमाल किया जा सकता है।

पाउडर धातुकर्म मोल्ड स्टील

परंपरागत प्रक्रियाओं द्वारा उत्पादित एलईडीबी-प्रकार के उच्च-मिश्रधातु कोल्ड वर्क डाई स्टील, विशेषकर बड़े सेक्शन वाले पदार्थों में, मोटे यूटेक्टिक कार्बाइड और असमान वितरण होता है, जो स्टील की कठोरता, ग्राइंड करने की क्षमता और आइसोट्रोपी को गंभीर रूप से कम कर देता है। हाल के वर्षों में, टूल और डाई स्टील का उत्पादन करने वाली प्रमुख विदेशी विशेष स्टील कंपनियों ने पाउडर धातुकर्म द्वारा उच्च गति वाले स्टील और उच्च-मिश्रधातु डाई स्टील की एक श्रृंखला विकसित करने पर ध्यान केंद्रित किया है, जिससे इस प्रकार के स्टील का तेजी से विकास हुआ है। पाउडर धातुकर्म प्रक्रिया का उपयोग करके, परमाणुकृत स्टील पाउडर तेजी से ठंडा होता है और बनने वाले कार्बाइड महीन और एकसमान होते हैं, जो मोल्ड सामग्री की कठोरता, ग्राइंड करने की क्षमता और आइसोट्रोपी में उल्लेखनीय सुधार करता है। इस विशेष उत्पादन प्रक्रिया के कारण, कार्बाइड महीन और एकसमान होते हैं, और मशीनेबिलिटी और ग्राइंडिंग प्रदर्शन में सुधार होता है, जिससे स्टील में उच्च कार्बन और वैनेडियम सामग्री को जोड़ा जा सकता है, इस प्रकार स्टील के नए प्रकारों की एक श्रृंखला विकसित होती है। उदाहरण के लिए, जापान की दातोंग की DEX श्रृंखला (DEX40, DEX60, DEX80, आदि), हिताची मेटल की HAP श्रृंखला, फुजिकोशी की FAX श्रृंखला, UDDEHOLM की VANADIS श्रृंखला, फ्रांस की एरास्टील की ASP श्रृंखला और अमेरिकी कंपनी CRUCIBLE द्वारा निर्मित पाउडर धातुकर्म से तैयार किए गए टूल और डाई स्टील का तेजी से विकास हो रहा है। CPM1V, CPM3V, CPM10V, CPM15V आदि जैसे पाउडर धातुकर्म से निर्मित स्टील की श्रृंखलाओं के निर्माण से, सामान्य प्रक्रियाओं द्वारा निर्मित टूल और डाई स्टील की तुलना में इनकी घिसाव प्रतिरोधकता और मजबूती में उल्लेखनीय सुधार हुआ है।