เหล็กสำหรับแม่พิมพ์ฉีดพลาสติก(ต่อ)

เหล็กที่ใช้ทำแม่พิมพ์ฉีดพลาสติกและแม่พิมพ์ชนิดอื่นๆ

วัตถุดิบหลักที่ใช้ในการผลิตแม่พิมพ์และเครื่องมือสำหรับงานแม่พิมพ์คือเหล็กโดยเหล็กที่ใช้ในการทำแม่พิมพ์จะอยู่ในกลุ่มของเหล็กกล้าเครื่องมือซึ่งเหล็กกล้าเครื่องมือจัดเป็นเหล็กกล้าที่ มีคาร์บอนและธาตุผสมอื่นๆในปริมาณสูงเพื่อให้มีความสามารถในการชุบแข็งสูงเหมาะสำหรับการปรับปรุงคุณสมบัติต้านทานการสึกหรอคุณสมบัติที่สำคัญของเหล็กกล้าเครื่องมือได้แก่

(1) ความสามารถในการชุบแข็ง (Harden ability) คือคุณสมบัติที่เหล็กกล้าที่บ่งถึงความยากง่ายในการชุบแข็งและความลึกของเหล็กที่แข็งขึ้นจากการชุบแข็งคุณสมบัตินี้จะขึ้นอยู่กับส่วนผสมทางเคมีและขนาดของเกรนของเหล็กกล้าโดยเหล็กกล้าที่มีความสามารถในการชุบแข็งสูงจะสามารถทำาการชุบแข็งได้ง่ายด้วยลม แต่ถ้าเหล็กกล้าที่มีความสามารถในการชุบแข็งต่ำกว่าการชุบแข็งด้วยลมจะไม่สามารถทำให้ได้เฟสมาร์เทนไซต์ จึงอาจต้องทำการชุบแข็งด้วยน้ำหรือของเหลวอื่น ซึ่งจะมีผลต่อการบิดตัวของชิ้นงานที่ทำการชุบคุณสมบัตินี้เพิ่มขึ้นตามปริมาณธาตุผสมดังนั้นการทำให้ได้ชิ้นงานที่มีความแข็งสูงตลอดชิ้นหรือสามารถชุบแข็งได้ลึกจึงควรเลือกใช้เหล็กกล้าที่มีธาตุผสมสูงโดยโคบอลต์เป็นเพียงธาตุเดียวที่ลดคุณสมบัตินี้

(2) ความเหนียว(Toughness) คือ ความสามารถในการรับพลังงานของ วัสดุก่อนที่จะเกิดการแตกหัก เหล็กกล้าเครื่องมือที่ถือว่ามีคุณสมบัติด้านความเหนียวที่ดีคือกลุ่มที่มีปริมาณคาร์บอนต่ำหรือปานกลาง คุณสมบัตินี้จำเป็นสำหรับการใช้งานในสภาวะที่ต้องรับแรงกระแทก

(3) ความทนต่อการเสียดสี (Wear resistance) คือความสามารถทนต่อการถูกขัดสีซึ่งรวมถึงการเสียดสีของคมตัดด้วยคุณสมบัตินี้จะเกี่ยวข้องกับความแข็งของเหล็กและปริมาณคาร์ไบด์ที่ไม่ละลาย(คาร์ไบด์ที่ไม่สลายตัวเมื่อมีการใช้งานในสภาวะที่มีอุณหภูมิสูง)โดยหากเหล็กกล้าเครื่องมือมีความแข็งสูงก็จะทนการเสียดสีได้ดีหรือหากมีคาร์ไบด์ที่ไม่ละลาย(แม้อุณหภูมิสูง)ก็จะทำให้ทนการเสียดสีได้ดีขึ้นเช่นกันเนื่องจากคาร์ไบด์จะมีความแข็งสูง
(4) การรักษาความแข็งไว้ได้ที่อุณหภูมิสูง(Red-hardness)เป็นคุณสมบัติที่จำเป็นสำหรับการใช้งานเหล็กกล้าเครื่องมือที่ต้องได้รับความร้อนจนมีอุณหภูมิสูงกว่า 480 C โดยธาตุผสมที่ทำให้เกิดคาร์ไบด์ ที่เสถียรจะช่วยปรับปรุงคุณสมบัตินี้ซึ่งจะทำให้เหล็กกล้าเครื่องมือไม่อ่อนลง(ความแข็งลดลง)อันเนื่องมาจากผลของความร้อนในขณะใช้งานที่อุณหภูมิสูงหรือในขณะทำาการอบคืนตัว (Tempering)

(5) ความสามารถในการตัดเฉือน (Machinability) คือความสามารถของโลหะที่ถูกตัดเฉือนตกแต่งได้ง่ายและมีผิวที่เรียบภายหลังการตัดเฉือน

(6) ความต้านทานการสูญเสียคาร์บอน(Resistance to decarburization) การสูญเสียคาร์บอนซึ่งจะเกิดเมื่ออบเหล็กที่อุณหภูมิสูงกว่า 700 C (1300 F)เป็นผลให้ความแข็งที่ได้ภายหลังการชุบแข็งต่ำลง เหล็กกล้าเครื่องมือที่มีคุณสมบัตินี้จำจะต้องมีวิธีป้องกัน/ควบคุมบรรยากาศในการอบชุบความร้อนเพื่อไม่ให้ชิ้นงานสูญเสียคาร์บอนโดยเฉพาะที่ผิวสำหรับเหล็กกล้าเครื่องมือที่มีคาร์บอนเป็นส่วนผสมหลักจะสามารถต้านทานการสูญเสียคาร์บอนได้ดี

(7) การไม่เปลี่ยนรูปร่างหรือขนาด (Non deformation properties) คุณสมบัตินี้สัมพันธ์กับความสามารถในการชุบแข็งโดยทั่วไปเหล็กกล้าที่สามารถชุบแข็งได้ด้วยลมจะมีการบิดตัวน้อยที่สุดเหล็กกล้าที่ทำการชุบแข็งด้วยน้ำมันทำให้เกิดการบิดตัวปานกลาง และเหล็กกล้าที่ ทำการชุบแข็งด้วยน้ำทำให้เกิดการบิดตัวสูงที่สุด ดังนั้นในการออกแบบเลือกเหล็กกล้าเครื่องมือจะต้องคำนึงถึงคุณสมบัติด้านนี้ด้วย

เหล็กกล้าเครื่องมือที่นำมาใช้ในการผลิตแม่พิมพ์และเครื่องมือนั้นสามารถแบ่งออกได้ตามลักษณะการใช้งานได้6 ประเภทดังนี้

1. เหล็กกล้าเครื่องมือชุบแข็งด้วยน้ำเป็นเหล็กกล้าคาร์บอน (Plain carbon)

ที่ผสมคาร์บอนตั้งแต่ 0.60-1.40% ดังนั้นคุณสมบัติ ด้านการชุบแข็งหรือความลึกของผิวชุบแข็งจึงต่ำ และจำเป็นต้องชุบแข็งด้วยน้ำในบางเกรดอาจมีการผสมโครเมียมหรือวานาเดียมลงไปเล็กน้อยเพื่อเพิ่มความสามารถในการชุบแข็งและทนต่อการเสียดสีเหล็กกล้ากลุ่มนี้จะมีราคาถูกกว่ากลุ่มอื่นและมีจุดเด่น คือ สามารถกลึงไสเพื่อตกแต่งชิ้นงานได้ง่ายสูญเสียคาร์บอนที่ผิวยากจุดด้อยของเหล็กกล่มนี้ คือ การชุบแข็งด้วยน้ำอาจมีผลทำให้ชิ้นงานบิดเบี้ยวได้ง่าย และไม่สามารถทนต่อความร้อนได้ จึงไม่สามารถใช้สำหรับงานตัดที่รุนแรงหรือใช้งานซ้ำๆกันจนเกิดความร้อนได้ ดังนั้นโดยทั่วไปจึงไม่นิยมใช้งานกัน อาจมีการใช้งานบ้างสำหรับทำเครื่องมือตัดที่ใช้ความเร็วต่ำและตัดด้วยแรงเบาๆ เช่น ไม้,อะลูมิเนียมแม่พิมพ์สำหรับทุบขึ้นรูปเย็น (Cold heading) เป็นต้น ตัวอย่างการใช้งานของเหล็กกลุ่มนี้เช่น W1 W2 แ ล ะ W5
2. เหล็กกล้าเครื่องมืองานเย็น (Cold work tool steels)

เป็นกลุ่มที่ใช้ผลิตเครื่องมือสำหรับนำไปใช้ ในงานแปรรูปโลหะที่ไม่ได้ให้ความร้อนก่อนการแปรรูป เช่น แม่พิมพ์ตัดแผ่นโลหะเย็น ใบมีดตัดกระดาษ คัดเตอร์ เป็นต้น คุณสมบัติสำคัญที่ต้องการสำหรับเหล็กกล้าเครื่องมือกลุ่มนี้คือ ความสามารถในการกลึงไสดีเปลี่ยนแปลงขนาดน้อยหลังการชุบแข็ง (เนื่องจากการชุบแข็งจะทำโดยการชุบน้ำมันหรือให้เย็นตัวในอากาศ) ต้านทานการสึกหรอสูงและมีความเหนียวทนแรงอัดกระแทกได้ดีเหล็กกล้าเครื่องมืองานเย็นสามารถจำแนกออกได้เป็น

(2.1) เหล็กกล้าเครื่องมืองานเย็นประเภทชุบด้วยน้ำมันเป็นกลุ่มที่มีคุณสมบัติต้านทานการสึกหรอสูงและมีความแข็งสูงซึ่งเป็นผลมาจากมีปริมาณคาร์บอนสูงและคาร์ไบด์ ขนาดเล็กที่มีอยู่อย่างกระจัดกระจาย ธาตุผสมเพียงเล็กน้อยของโครเมียม โมลิบดินั่ม และทังสเตน ทำให้สามารถชุบแข็งได้ด้วยน้ำมันซึ่งมีข้อดีกว่าเหล็กกล้าเครื่องมือชุบแข็งด้วยน้ำเนื่องจากการชุบแข็งด้วยน้ำมันจะทำให้ชิ้นงานบิดตัวและมีโอกาสแตกน้อยกว่าการชุบแข็งด้วยน้ำอย่างมากตัวอย่างการใช้งานเหล็กกล้ากลุ่มนี้ได้แก่ เครื่องทำเกลียวใน (Taps) ดอกคว้าน (Reamers) ใบตัด (Circular cutters) มีดแทงขึ้นรูป (Broaches) ดอกเจาะ (Drills) แม่พิมพ์เจาะรู (Blanking dies) หัวกด (Punches) แม่พิมพ์ขึ้นรูป (Forming dies) แม่พิมพ์สำหรับงานตัดขอบเย็น (Cold-trimming dies) ใบมีดตัดขนาดเล็ก (Small shear blades) แม่พิมพ์ดึงขึ้นรูปลึก (Deep draw dies) รวมถึงแม่พิมพ์สำหรับพลาสติกหรือยาง เป็นต้น โดยทั่วไปเกรดที่ มีการใช้งานกันมากได้แก่ O1 เนื่องจากมีความสามารถในการชุบแข็งสูง และเกรนขยายตัวช้าที่ อุณหภูมิสูงนอกจากนี้ยังมีความเหนียวเหนือกว่าเกรดอื่นๆเล็กน้อยสำหรับเกรด O6 จะมีคุณสมบัติกลึงไสที่ดีในสภาพการอบอ่อนเนื่องจากมีการฟอร์มตัวของเกล็ดกราไฟต์ แต่คุณสมบัติการรักษาความแข็งไว้ได้ที่อุณหภูมิสูงยังต่ำพอๆกับเหล็กกล้าเครื่องมือชุบแข็งด้วยน้ำสำหรับการใช้ในงานที่ต้องการอายุการใช้งานที่นานขึ้นอาจใช้เกรด O7 ซึ่งมีคุณสมบัติต้านทานการสึกหรอสูงที่สุด

(2.2) เหล็กกล้าเครื่องมืองานเย็นประเภทชุบด้วยลมเป็นกลุ่มที่มีธาตุผสมมากกว่าเหล็กกล้าเครื่องมืองานเย็นประเภทชุบด้วยน้ำมันโดยมีปริมาณคาร์บอนสูงและธาตุผสมสูงปานกลาง ซึ่งจากปริมาณธาตุผสมที่ สูงทำให้เหล็กกล้าเครื่องมือกลุ่มนี้มีความสามารถในการชุบแข็งสูงซึ่งเพียงพอที่จะชุบแข็งให้ได้โครงสร้างมาร์เทนไซต์ด้วยลม การเย็นตัวในอัตราที่ต่ำจะทำให้ชิ้นงานบิดเบี้ยวน้อย ลดโอกาสที่ชิ้นงาน จะแตกได้ และมีคุณสมบัติการไม่เปลี่ยนรูปร่างหรือขนาดได้เยี่ยมมากในระหว่างการอบชุบความร้อนนอกจากนี้ปริมาณคาร์ไบด์จำนวนมากทำให้มีคุณสมบัติทนต่อการเสียดสีที่ดี อย่างไรก็ตาม แม้ว่าจะมีธาตุผสมที่สูงแต่ก็ยังไม่เพียงพอที่จะทำให้เหล็กกล้ากลุ่มนี้มีคุณสมบัติความสามารถรักษาความแข็งไว้ ได้ที่อุณหภูมิสูงได้สูงพอที่จะใช้กับงานร้อนหรืองานตัดความเร็วสูงดังนั้นส่วนใหญ่เหล็กกลุ่มนี้จึงเหมาะกับงานเย็นเท่านั้น การใช้งานเหล็กกล้าเครื่องมือกลุ่มนี้สามารถใช้งานได้ ประเภท เดียวกับกลุ่มที่ชุบด้วยน้ำมันแต่คุณสมบัติที่เหนือกว่า คือ ความสามารถในการชุบแข็งซึ่งจะมีข้อได้เปรียบด้านการบิดเบี้ยวของชิ้นงานที่น้อยกว่าและเพิ่มความปลอดภัยในระหว่างการชุบแข็งเกรดที่นิยมใช้งานกันมากได้ แก่ A2 สำาหรับเกรด อื่นที่มีการใช้งานอยู่บ้างได้แก่ A6 A8 และ A10 (มีกราไฟต์อิสระในโครงสร้าง เพื่อเพิ่มความสามารถในการกลึงไส)

(2.3) เหล็กกล้าเครื่องมืองานเย็นประเภทคาร์บอนสูงและโครเมียมสูง เป็นกลุ่มที่มีการใช้งานกันมากที่สุดในกลุ่มเหล็กกล้าเครื่องมือเย็นธาตุผสมหลัก คือคาร์บอนโครเมียมและโมลิบดินั่มโดยมีคุณสมบัติทนต่อการสึกหรอและการเสียดสีที่ดีเยี่ยมทำให้สามารถรักษาคมตัดไว้ได้นานซึ่งเป็นผลมาจากการมีปริมาณคาร์ไบด์ในระดับสูงและโครงสร้างเทมเปอร์ มาร์เทนไซต์ ภายหลังการชุบแข็งและอบคืนตัว(Tempering) อย่างไรก็ตามข้อจำกัดประการสำคัญของเหล็กกล้าเครื่องมือกลุ่มนี้คือ ความสามารถในการกลึงไสที่ต่ำ มากและมีความเหนียวที่ลดต่ำลงเมื่อเทียบกับเหล็กกล้าเครื่องมืองานเย็นในกลุ่มอื่นการใช้งานเหล็กกล้าเครื่องมือกลุ่มนี้สามารถใช้กับงานเย็นได้ทุกประเภท เช่น แม่พิมพ์เจาะรู (Blanking dies) ใบมีดตัด(Slitting cutters) แม่พิมพ์ขึ้นรูป (Forming dies) แม่พิมพ์ดึงขึ้นรูปลึก (Deep draw die) แม่พิมพ์ดึงลวด
(Wire draw dies) แม่พิมพ์อัดขึ้นรูปเย็น (Cold-extrusion dies) ลูกรีดสำหรับดัดโค้งและขึ้นรูป (Bending and forming rolls) ใบมีด (Shear blades) ชิ้นส่วนต่างๆที่ทนต่อการสึกหรอ เป็นต้น โดยส่วนใหญ่นิยมใช้งานสำหรับงานแม่พิมพ์ และหัวกดของงานขึ้นรูปเย็น งานเจาะรู (Blanking) เหล็กเกรด D2 จะหาซื้อได้ง่ายและมีการใช้งานมากสำหรับการใช้งานที่ต้องการอายุยาวนานขึ้นอาจเลือกใช้กลุ่มที่มีคาร์บอนสูงกว่าได้แก่ D3 D4 และ D7 ซึ่งจะมีความต้านทานต่อการสึกหรอสูงกว่า D2 แต่จะมีข้อจำกัดคือการกลึงไสทำได้ยากขึ้น

3. เหล็กกล้าเครื่องมือทนต่อแรงกระแทก (Shock resisting tool steels)

เป็นเหล็กกล้าเครื่องมือ ที่ พัฒนาให้มีความเหนียวความแข็งแรงและความต้านทานการสึกหรอสูง เพื่อใช้สำหรับงานที่ต้องรับแรงกระแทกซ้ำๆกัน เช่น สิ่ว (Chisel) หัวกด (Punch) และแม่พิมพ์โลหะ (die) เป็นต้นโดยความเหนียวสูงเป็นผลจากปริมาณคาร์บอนในระดับปานกลาง และทำให้ภายหลังการอบความร้อนที่เป็นโครงสร้างมาร์เทนไซต์ และมีคาร์ไบด์ละเอียดที่กระจัดกระจายนอกจากนี้ธาตุแมงกานีสโครเมียม โมลิบดินั่ม จะช่วยเพิ่มความสามารถในการชุบแข็ง และช่วยให้คงความแข็งไว้ได้ดีในขณะอบคืนตัว (Tempering) ซิลิกอนจะเพิ่มความแข็งให้ กับ เฟอไรท์ และช่วยให้คงความแข็งไว้ได้ดีในขณะอบคืนตัวด้วยแต่ข้อเสียของเหล็กกล้าเครื่องมือกลุ่มนี้เป็นผลจากปริมาณซิลิกอน ซึ่งจะเร่งให้เกิดการสูญเสียคาร์บอนที่ผิวได้ง่ายทำให้ความต้านทานต่อการสึกหรอ และความต้านทานต่อความล้าต่ำลง ดังนั้นในการอบชุบความร้อนจะต้องระวังเรื่องนี้ให้มาก เกรดที่นิยมใช้งาน เช่น S1 S2 S5 และ S7 โดย S1 เป็นเกรดที่ นิยมใช้งานมากเพราะจะมีส่วนผสมของทังสเตนด้วย ซึ่งจะเพิ่มคุณสมบัติต้านทานการสึกหรอเพิ่มความเหนียว และเพิ่มความสามารถในการรักษาความแข็งไว้ได้ที่อุณหภูมิสูงให้ดีกว่าเกรด S อื่นๆ จึงสามารถใช้ในงานที่ต้องทนต่อความร้อนได้การใช้งาน เช่น สิ่ว ใบมีดตัด แม่พิมพ์ขึ้นรูป ดอกเจาะหินเป็นต้น

4. เหล็กกล้าเครื่องมืองานร้อน (Hot work tool steels)

ในงานบางประเภทที่ต้องใช้อาศัยอุณหภูมิสูงในการแปรรูปเช่นงานตีขึ้นรูปร้อน (Hot forging) งานฉีดหล่อ (Die casting) งานรีดร้อน (Hot extrusion) งานตัดร้อน(Hot shear blade) งานอัดร้อน(Hot press) สิ่งสำคัญคือเหล็กกล้าเครื่องมือจะต้องรักษาคุณสมบัติความแข็งที่อุณหภูมิสูงได้ดี (Red hardness) ต้านทานต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ (Thermal shock) ต้านทานต่อการอ่อนตัวที่อุณหภูมิสูงและมีความเหนียวที่ดีธาตุผสมที่จะทำให้ได้คุณสมบัติเหล่านี้ได้แก่ โครเมียมโมลิบดินั่มและทังสเตนซึ่งผลรวมของธาตุเหล่านี้จะต้องมีปริมาณอย่างน้อย 5% เหล็กกล้าเครื่องมืองานร้อนที่มีการใช้งานสามารถจำแนกออกได้เป็น

(4.1) เหล็กกล้าเครื่องมืองานร้อนที่มีโครเมียมเป็นส่วนผสมหลักจะมีโครเมียมตั้งแต่ 3.25% ขึ้นไปและธาตุผสมอื่นอีกเล็กน้อย เช่น วานาเดียม,ทังสเตนโมลิบดินั่ม ปริมาณคาร์บอนปานกลางจะช่วยส่งเสริมให้มีคุณสมบัติความเหนียวที่ดีคาร์ไบด์ของโครเมียมและธาตุผสมอื่นที่กระจัดกระจายละเอียดและขยายตัวช้ าในขณะใช้งานทำให้ได้คงความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงซึ่งคุณสมบัติที่ดีเหล่านี้ทำให้เหมาะสำหรับใช้ในงานตีขึ้นรูปร้อน และงานฉีดหล่อ (Die casting) นอกจากนี้ยังสามารถชุบแข็งได้ด้วยลมแม้ชิ้นงานจะมีขนาดใหญ่ก็ตามเหล็กกล้ากลุ่มนี้เป็นกลุ่มที่นิยมใช้งานกันมากที่สุด

(4.2) เหล็กกล้าเครื่องมืองานร้อนที่มีทังสเตนเป็นส่วนผสมหลักเหล็กกล้า เครื่องมือกลุ่มนี้จะต้านทานต่อการอ่อนตัวที่อุณหภูมิสูงได้ดีกว่ากลุ่มที่มีโครเมียมเป็นส่วนผสมหลัก การใช้งานเช่นแมนเดรลสำหรับแม่พิมพ์งานอัดขึ้นรูปทองเหลืองโลหะนิเกิลผสมและเหล็กกล้าสำหรับเกรดที่มีการใช้งาน คือ H21 อย่างไรก็ตาม เหล็กเกรดนี้มีความเหนียวที่อุณหภูมิห้องจะต่ำกว่ากลุ่มที่มีโครเมียมเป็นส่วนผสมหลัก และจะมีราคาแพง เนื่องจากทังสเตนเป็นส่วนผสมที่มีราคาสูงการใช้งานจึงไม่นิยมใช้ โดยจะสามารถเลือกใช้เป็นกลุ่มที่ผสมโมลิบดินั่มแทนซี่งจะมีคุณสมบัติใกล้เคียงกัน

(4.3) เหล็กกล้าเครื่องมืองานร้อนที่มีโมลิบดินั่มเป็นส่วนผสมหลักเหล็กกล้าเครื่องมือกลุ่มนี้จะมีคุณสมบัติ ใกล้เคียงกับกลุ่มที่มีทังสเตนเป็นส่วนผสมหลักจึงทำให้กลุ่มมีข้อได้เปรียบมากกว่าทั้งในด้านราคาที่ถกกว่า และความต้านทานต่อการแตกร้าว (Heat cracking) ในขณะใช้งานลักษณะร้อนเย็นสลับกัน แต่ข้อควรระวังคือในการอบชุบจะสูญเสียคาร์บอนที่ผิวได้ง่ายจึงต้องใช้เตาที่ควบคุมบรรยากาศ

5. เหล็กกล้าเครื่องมือความเร็วสู ง (High speed tool steels)

เป็นเหล็กกล้าเครื่องมือที่มีจุดมุ่งหมายหลักสำหรับใช้เป็นวัสดุในการตัดโลหะด้วยความเร็วสูงเช่นใบเลื่อย (Saws) ใบตัด (Milling cutters) เป็นต้นคุณสมบัติสำคัญของเหล็กกล้ากลุ่มนี้ คือ ความสามารถในการรักษาความแข็งของคมตัดที่อุณหภูมิสูงกว่าปกติไว้ได้ ( ความแข็งของคมตัดยังคงสภาพเดิมแม้จะเกิดความร้อนจนร้อนจัดเป็นสี แดง) ซึ่งเหล็กกล้าเครื่องมืองานร้อนจะรักษาความแข็งไว้ไม่ได้ เหล็กกล้าเครื่องมือความเร็วสูงที่มีการใช้ งานสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 กลุ่มคือ

(5.1) เหล็กกล้าเครื่องมือความเร็วสูงที่ มีทังสเตนเป็นส่วนผสมหลักปริมาณ ทังสเตนที่สูงมาก (12-20%) จะเพิ่มคุณสมบัติความสามารถรักษาความแข็งไว้ได้ที่อุณหภูมิสูงปริมาณคาร์บอนกับธาตุผสมที่สูงมีผลทำให้ความสามารถในการชุบแข็งสูง และมีปริมาณคาร์ไบด์ที่มีเสถียรภาพสูง (ไม่สลายตัวที่อุณหภูมิสูง) ซึ่งจะมีผลทำให้ต้านทานการสึกหรอดีเยี่ยม นอกจากนี้ส่วนผสมของวานาเดียมซึ่งฟอร์มตัว เป็นคาร์ไบด์ที่มีเสถียรภาพสูงและกระจายตัวจะช่วยป้องกันการขยายตัวของเกรนได้ในช่วงที่อุณหภูมิสูง และทำให้ เกรนมีความละเอียดซึ่งส่งผลถึงความเหนียวของเหล็กด้วยเกรดที่นิยมใช้งาน คื อ T1

(5.2) เหล็กกล้าเครื่องมือความเร็วสูงที่มีโมลิบดินั่มเป็นส่วนผสมหลัก เป็นกลุ่มที่มีคุณสมบัติใกล้เคียงกับเหล็กกล้าเครื่องมือความเร็วสูงที่มีทังสเตนเป็นส่วนผสมหลัก เนื่องจากโมลิบดินั่มส่งผลให้คุณสมบัติคล้ายคลึงกับการผสมทังสเตน โดยพบว่าคุณสมบัติที่สำคัญ เช่น ความสามารถรักษาความแข็งไว้ได้ที่อุณหภูมิสูงการทนต่อการเสียดสี หรือความเหนียวจะใกล้เคียงกัน โดยโมลิบดินั่ม 1% จะแทน
ทังสเตนประมาณ 1.6-2.0% สำหรับข้อแตกต่างมีเพียงเล็กน้อยคือกลุ่มที่ผสมโมลิบดินั่มจะต้องระวังการสูญเสียคาร์บอนในการอบชุบเนื่องจากทังสเตนมีราคาสูงกว่าโมลิบดินั่มมาก ปัจจุบันการใช้งานส่วนใหญ่ จึงนิยมกลุ่มที่ผสมโมลิบดินั่มเกรดที่นิยมใช้งานเช่น M2 M4 และ M42 นอกจากนี้ยังได้มีการพัฒนาเติมธาตุโคบอลต์มากกว่ า 10% เพื่อให้ได้คุณสมบัติความสามารถรักษาความแข็งไว้ได้ที่อุณหภูมิสูงได้ดีกว่า 2 กลุ่มแรกทำให้ได้เหล็กกล้าเครื่องมือความเร็วสูงประเภทซุปเปอร์ (Super high speed tool steels) แต่สิ่งที่ต้องระวังคือการสูญเสียคาร์บอนในระหว่างการอบชุบ และการสั่นและกระแทกแรงๆเนื่องจากเป็นเกรดที่เปราะมาก

6. เหล็กกล้าเครื่องมือสำหรับทำแม่พิมพ์พลาสติก (Plastic mold steels)

เหล็กกล้าเครื่องมือกลุ่มนี้ส่วนใหญ่จะใช้งานที่ช่วงอุณหภูมิ 175-200 C ภายใต้ความดันสูงมีการกัดกร่อนจากสารเคมี และต้องรับแรงเสียดสีกับผงพลาสติกด้วย ดังนั้นคุณสมบัติสำคัญจะต่างไปจากเหล็กกล้าเครื่องมือกลุ่มอื่น โดยมีปัจจัยที่ต้องพิจารณาถึงได้แก่ ความสามารถในการกลึงไส ความต้านทานแรงอัด ความแข็งที่ผิวสูง ความแข็งแรงที่แกนสูง ความแน่นอนของขนาดภายหลังการชุบแข็ง ความสามารถในการขัดผิวให้เรียบ ความต้านทานการกัดกร่อนที่ผิวซึ่งจากคุณสมบัติข้างต้นหากนำเหล็กกล้าเครื่องมือกลุ่มทำงานเย็นหรือทำงานร้อนมาใช้ก็อาจจะไม่ได้ผลดีเท่ากับการใช้งานเหล็กกล้าที่ใช้งานเฉพาะสำหรับกลุ่มนี้เท่านั้น อย่างไรก็ตาม เหล็กกล้ากลุ่มนี้สามารถใช้ผลิตแม่พิมพ์งานหล่อแบบฉีดสำหรับโลหะผสมที่ มีอุณหภูมิจุดหลอมเหลวต่ำเช่นสังกะสี และตะกั่วได้เช่นกัน เหล็กกล้าแม่พิมพ์ที่มีการใช้งานสามารถแบ่งออกได้

(6.1) เหล็กกล้าเครื่องมือสำหรับทำแม่พิมพ์พลาสติกกลุ่ม Pre-hardened steels เป็นกลุ่มที่มีคาร์บอนระดับ 0.20-0.30% มีโครเมียม,นิเกิล และโมลิบดินั่มผสมในระดับปานกลาง เหล็กกล้ากลุ่มนี้จะมีคุณสมบัติการกลึงไสดีมากโดยในการผลิตแม่พิมพ์จะนำเหล็กมาชุบแข็งก่อนการเจาะหรือตัดให้เป็นช่องว่าง และภายหลังทำเป็นแม่พิมพ์แล้วก็ไม่จำเป็นต้องชุบแข็งอีกสามารถใช้งานได้เลย หรืออาจทำ การชุบแข็งผิวด้วยวิธีคาร์บูไรซิ่งเพื่อเพิ่มความแข็ง และการต้านทานต่อการสึกหรอ เกรดที่มีนิยมนำ มาใช้งานได้แก่ P20 ซึ่งเป็นเกรดที่มีธาตุผสมต่ำทำให้การใช้งานมีข้อจำกัดสำหรับชิ้นงานขนาดใหญ่ P20 ยังเหมาะสมสำหรับนำไปใช้ทำแม่พิมพ์งานฉีดหล่อ (Die casting) โลหะที่มีจุดหลอมเหลวต่ำ เช่น สังกะสี ตะกั่วและดีบุก อีกเกรดที่นิยม ได้แก่ P21 ซึ่งผสมนิเกิล และอะลูมิเนียม ทำาให้ในระหว่างการอบชุบความร้อนจะเกิดการตกตะกอนของสารประกอบนิเกิล-อะลูมิเนียมที่ช่วยเพิ่มความแข็งให้กับโครงสร้างชิ้นงานได้ ดังนั้นเกรดนี้จึงมีคุณสมบัติทนต่อการสึกหรอ และมีความเหนียวมากกว่า P20 ที่ ความแข็งเดียวกันสำหรับการชุบแข็งผิวเหล็กกล้าเกรดนี้จะไม่สามารถทำได้ด้วยวิธีคาร์บูไรซิ่งแต่จะใช้วิธีไนตรายดิ้งแทน

(6.2) เหล็กกล้าเครื่องมือสำหรับทำแม่พิมพ์พลาสติกกลุ่ม Case hardening steels เป็นกลุ่มที่มีคาร์บอนต่ำระดับ 0.07-0.10% ดังนั้นจึงมีคุณสมบัติที่เหมาะสมต่อการผลิตแม่พิมพ์ด้วยการกัดโดยการผลิตจะนำเหล็กกล้ามาทำการอบอ่อนก่อนการกัด แล้วจึงนำไปชุบผิวแข็ง ซึ่งอาจทำด้วยกระบวนการคาร์บูไรซิ่ง หรือไนตรายดิ้ง ( เนื่องจากเหล็กกลุ่มนี้ไม่สามารถทำการชุบแข็งได้ ) สุดท้ายจึงนำไปขัดผิวให้เรียบหรืออาจนำไปเคลือบผิวด้วยโครเมียมแข็งเพื่อเพิ่มคุณสมบัติต้านทานการกัดกร่อนเกรดที่นิยมใช้ได้แก่ P4 และ P6 (3) เหล็กกล้าเครื่องมือสำหรับทำแม่พิมพ์พลาสติกที่ทนการกัดกร่อนสูงในการใช้งานแม่พิมพ์ที่ต้องการคุณสมบัติทนต่อการกัดกร่อนสูงสามารถทำได้โดยการชุบผิวด้วยโครเมียม แต่ก็จะมีปัญหาที่เกิดจากการแตกร่อนของชั้นเคลือบเมื่อนำไปใช้งาน ดังนั้นจึงมีการใช้เหล็กกล้าไร้สนิมชนิดมาร์เทนซิติก เช่นเกรด 420 440C เป็นต้น โดยจะใช้ในสภาวะที่ต้องการคุณสมบัติต้านทานการกัดกร่อนสูง เช่น การฉีดพลาสติกในกลุ่มพีวีซี อะซิเตท ( ซึ่งอาจทำให้เกิด HCl ในระหว่างกระบวนการฉีดพลาสติก) หรือการงานที่มีความชื้นสูง หรือต้องการผิวงานที่สวยงามโดยเหล็กกล้ากลุ่มนี้จะมีความสามารถในการชุบแข็งสูงต้านทานการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม ต้านทานการเกิดออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูง และมีคุณสมบัติคงรูปจากการอบชุบความร้อนได้ดี นอกจากนี้ยังมีการใช้งานสำหรับทำแม่พิมพ์ฉีดแก้วด้วย เช่น แผ่นกระจกบนทีวีและคอมพิวเตอร์ซึ่งในกระบวนการผลิตแก้วจะต้องการแม่พิมพ์ที่ต้านทานต่อการสึกหรอสูง ต้านทานต่อการเกิดสเกลที่อุณหภูมิสูงความแข็งและความสามารถในการขัดผิวให้เรียบได้

Social tagging: เหล็กแม่พิมพ์พลาสติก > แม่พิมพ์ฉีดพลาสติก > แม่พิมพ์ปั๊มโลหะ