فولاد 1.5919 چیست؟

فولاد 1.5919 چیست؟

فولاد 1.5919 که با نام 20MnCr5 نیز شناخته می‌شود، نوعی فولاد آلیاژی است که برای سخت‌کاری سطحی یا سِمانتاسیون طراحی شده است. سطح این فولاد، بسیار سخت و مقاوم در برابر سایش است، در حالی که هسته یا مغز آن نرم و چقرمه باقی می‌ماند. این خاصیت دوگانه، آن را برای ساخت قطعاتی که باید همزمان در برابر سایش و بارهای ضربه‌ای مقاومت کنند، مناسب می‌کند. قطعاتی مانند چرخ‌دنده‌ها، میل‌لنگ‌ها و پین‌ها نمونه‌هایی از این کاربردها هستند. ترکیب شیمیایی این فولاد، به‌خصوص با وجود عناصر منگنز (Mn) و کروم (Cr)، این خواص مکانیکی و حرارتی را به آن می‌دهد.

فولاد 1.5919 با توجه به استانداردهای مختلف جهانی، نام‌های متفاوتی دارد. نام‌ها و معادل‌های رایج آن در جدول زیر آورده شده است:

نام‌های دیگر

E230

CN1

2523

3215

S107

IASC5919

کاربرد فولاد 1.5919 در صنایع مختلف

فولاد 1.5919 به‌خاطر خصوصیات سطح سخت و مغز نرم، در ساخت قطعاتی که نیاز به مقاومت بالا در برابر سایش دارند، بسیار پرکاربرد است. برخی از مهم‌ترین کاربردهای این فولاد عبارتند از:

صنعت خودروسازی: ساخت چرخدنده‌ها، شفت‌ها، میل‌لنگ‌ها و قطعات سیستم انتقال قدرت.
ماشین‌آلات صنعتی: تولید ابزارهای کشاورزی، بوش‌ها، پین‌ها و قطعات ماشین‌آلات سنگین.
ساخت ابزار و قالب: ساخت قالب‌های تزریق پلاستیک و ابزارهای دستی.
تجهیزات هیدرولیک و پنوماتیک: تولید قطعات پمپ‌ها و سیستم‌های هیدرولیک.

ویژگی‌های فولاد E230

از مهم‌ترین ویژگی‌های فولاد 1.5919 می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

قابلیت سخت‌کاری سطحی (سِمانتاسیون) عالی: این ویژگی به فولاد اجازه می‌دهد تا یک لایه سطحی سخت و مقاوم در برابر سایش پیدا کند.
مغز نرم و چقرمه: پس از سخت‌کاری سطحی، مغز فولاد نرم و انعطاف‌پذیر باقی می‌ماند که به آن قابلیت تحمل بارهای ضربه‌ای را می‌دهد.
قابلیت ماشین‌کاری مناسب: این فولاد به راحتی قابل ماشین‌کاری است.
قابلیت جوشکاری مناسب: فولاد S107 را می‌توان با رعایت نکات فنی، جوشکاری کرد.
مقاومت بالا در برابر سایش: به‌خاطر وجود کربن در سطح، مقاومت آن در برابر سایش بسیار بالا است.

روش تولید فولاد 1.5919

تولید فولاد 1.5919 معمولا از طریق فرآیند ذوب در کوره قوس الکتریکی یا کوره القایی انجام می‌شود. پس از ذوب، فولاد مذاب به قالب‌های شمش ریخته شده و سپس این شمش‌ها با استفاده از فرآیندهای نورد گرم به اشکال مختلف مانند میلگرد، چهارپهلو یا تسمه تبدیل می‌گردند. در آخر، برای دستیابی به خواص مکانیکی مورد نظر، تحت عملیات حرارتی و سرد کردن قرار می‌گیرد.

ماشین‌کاری فولاد 5919

فولاد 1.5919 در حالت نرمالیزه یا آنیل شده، قابلیت ماشین‌کاری مناسبی دارد. برای بهترین نتیجه، توصیه می‌شود ماشین‌کاری قبل از عملیات حرارتی سخت‌کاری انجام شود. استفاده از ابزارهای مناسب و سرعت برش بهینه می‌تواند به افزایش عمر ابزار و کیفیت سطح کمک کند.

جوشکاری فولاد E230

جوشکاری فولاد 1.5919 به‌خاطر درصد کربن و کروم، نیازمند احتیاط است. برای جلوگیری از ترک‌های سرد و ایجاد مناطق شکننده در HAZ (ناحیه متاثر از حرارت)، باید از پیش‌گرمایش در محدوده دمایی 150 الی 200 درجه سانتیگراد استفاده کرد. پس از جوشکاری نیز، عملیات پس‌گرمایش (Post-heating) برای کاهش تنش‌های پسماند و بهبود خواص مکانیکی توصیه می‌شود. همچنین، از الکترود جوشکاری E8018-C1 – OK73.68 برای آن استفاده می‌شود.

مقایسه فولاد 1.5919 با 1.7131

فولاد 1.7131، یکی دیگر از فولادهای سمانتاسیون پرکاربرد است و از نظر ترکیب شیمیایی و خواص با فولاد 1.5919 شباهت زیادی دارد. اما فولاد 5919 دارای کربن، منگنز و کروم بیشتری نسبت به 1.7131 است. این تفاوت در ترکیب شیمیایی باعث می‌شود که فولاد 5919 سخت‌کاری‌پذیری و مقاومت بهتری در برابر سایش داشته باشد. در مقابل، فولاد 7131 به‌خاطر مقدار کربن و آلیاژ کمتر، قابلیت ماشین‌کاری بهتری را ارائه می‌دهد.

سوالات متداول

اصلی‌ترین مزیت فولاد 1.5919 چیست؟
مهم‌ترین مزیت فولاد 5919، سختی بسیار بالا در سطح و چقرمگی (سفتی) مناسب در مغز آن است. این ویژگی آن را برای ساخت قطعاتی که تحت بار سایش و ضربه قرار دارند، مناسب می‌کند. این خاصیت با فرآیند سخت‌کاری سطحی (سِمانتاسیون) به دست می‌آید.

آیا می‌توان از فولاد 3215 برای ساخت ابزار استفاده کرد؟
بله، فولاد 1.5919 یا همان 3215، به‌خاطر مقاومت عالی در برابر سایش پس از سخت‌کاری سطحی، در ساخت برخی ابزارها و قالب‌ها، به خصوص قالب‌های تزریق پلاستیک و ابزارهای کشاورزی مورد استفاده قرار می‌گیرد. با این حال، برای ساخت ابزارهای برشی که نیاز به سختی بسیار بالا در تمام حجم دارند، معمولا از فولادهای ابزار با محتوای کربن بیشتر استفاده می‌شود.
چه تفاوتی بین فولاد سمانتاسیون و فولاد عملیات حرارتی (Heat-Treatable Steel) وجود دارد؟
تفاوت اصلی در عمق سخت‌کاری است. فولادهای سمانتاسیون مانند 5919 فقط در سطح سخت می‌شوند و مغزی نرم و انعطاف‌پذیر دارند. در مقابل، فولادهای عملیات حرارتی مانند 4140 یا CK45 در تمام حجم سخت می‌شوند و سختی و مقاومت بهتری در عمق قطعه ارائه می‌دهند. انتخاب بین این دو نوع فولاد به نوع کاربرد و نیاز قطعه به خواص سطحی یا مغزی بستگی دارد.