কোল্ড ওয়ার্ক ডাই স্টিলের পরিচিতি

কোল্ড ওয়ার্ক ডাই স্টিল প্রধানত স্ট্যাম্পিং, ব্ল্যাঙ্কিং, ফর্মিং, বেন্ডিং, কোল্ড এক্সট্রুশন, কোল্ড ড্রয়িং, পাউডার মেটালার্জি ডাই ইত্যাদির জন্য ব্যবহৃত হয়। এর জন্য উচ্চ কঠোরতা, উচ্চ ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং পর্যাপ্ত দৃঢ়তা প্রয়োজন। সাধারণত দুটি শ্রেণীতে বিভক্ত: সাধারণ প্রকার এবং বিশেষ প্রকার। উদাহরণস্বরূপ, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে সাধারণ-উদ্দেশ্যে ব্যবহৃত কোল্ড ওয়ার্ক ডাই স্টিলের মধ্যে সাধারণত চারটি স্টিল গ্রেড অন্তর্ভুক্ত থাকে: 01, A2, D2, এবং D3। বিভিন্ন দেশে সাধারণ-উদ্দেশ্যে ব্যবহৃত কোল্ড ওয়ার্ক অ্যালয় ডাই স্টিলের গ্রেডগুলোর তুলনা সারণি ৪-এ দেখানো হয়েছে। জাপানের JIS স্ট্যান্ডার্ড অনুযায়ী, ব্যবহৃত হতে পারে এমন প্রধান কোল্ড ওয়ার্ক ডাই স্টিলের প্রকারগুলো হলো SK সিরিজ, যার মধ্যে রয়েছে SK সিরিজের কার্বন টুল স্টিল, ৮টি SKD সিরিজের অ্যালয় টুল স্টিল এবং ৯টি SKHMO সিরিজের হাই-স্পিড স্টিল, মোট ২৪টি স্টিল গ্রেড। চীনের GB/T1299-2000 অ্যালয় টুল স্টিল স্ট্যান্ডার্ডে মোট ১১টি স্টিলের প্রকার অন্তর্ভুক্ত রয়েছে, যা একটি তুলনামূলকভাবে সম্পূর্ণ সিরিজ গঠন করে। প্রক্রিয়াকরণ প্রযুক্তি, প্রক্রিয়াজাত উপকরণ এবং ছাঁচের চাহিদার পরিবর্তনের ফলে, মূল বেসিক সিরিজটি আর চাহিদা মেটাতে পারছে না। জাপানি ইস্পাত কারখানা এবং প্রধান ইউরোপীয় টুল ও ডাই স্টিল প্রস্তুতকারকরা বিশেষ-উদ্দেশ্যমূলক কোল্ড ওয়ার্ক ডাই স্টিল তৈরি করেছে এবং ক্রমান্বয়ে নিজ নিজ কোল্ড ওয়ার্ক ডাই স্টিল সিরিজ গঠন করেছে; এই কোল্ড ওয়ার্ক ডাই স্টিলগুলোর উন্নয়নই হলো এই শিল্পের উন্নয়নের অভিমুখ।

নিম্ন সংকর বায়ু শীতলীকরণ কোল্ড ওয়ার্ক ডাই স্টিল

তাপ প্রক্রিয়াকরণ প্রযুক্তির বিকাশের সাথে সাথে, বিশেষ করে ছাঁচ শিল্পে ভ্যাকুয়াম কোয়েনচিং প্রযুক্তির ব্যাপক প্রয়োগের ফলে, কোয়েনচিং বিকৃতি কমানোর জন্য দেশে ও বিদেশে কিছু স্বল্প-সংকর বায়ু-কোয়েনচড মাইক্রো-ডিফরমেশন স্টিল তৈরি করা হয়েছে। এই ধরনের স্টিলের ভালো কাঠিন্যযোগ্যতা এবং তাপ প্রক্রিয়াকরণ প্রয়োজন। এর বিকৃতি কম, শক্তি ও দৃঢ়তা ভালো এবং একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা রয়েছে। যদিও স্ট্যান্ডার্ড উচ্চ-সংকর কোল্ড ওয়ার্ক ডাই স্টিলের (যেমন D2, A2) কাঠিন্যযোগ্যতা ভালো, তবে এতে সংকর উপাদানের পরিমাণ বেশি এবং এটি ব্যয়বহুল। তাই, দেশে ও বিদেশে কিছু স্বল্প-সংকর মাইক্রো-ডিফরমেশন স্টিল তৈরি করা হয়েছে। এই ধরনের স্টিলে সাধারণত কাঠিন্যযোগ্যতা বাড়ানোর জন্য ক্রোমিয়াম (Cr) এবং ম্যাঙ্গানিজ (Mn) এর মতো সংকর উপাদান থাকে। সংকর উপাদানের মোট পরিমাণ সাধারণত <৫%। এটি অল্প পরিমাণে উৎপাদন করে সূক্ষ্ম যন্ত্রাংশ তৈরি এবং জটিল ছাঁচের জন্য উপযুক্ত। প্রতিনিধিত্বমূলক স্টিল গ্রেডগুলোর মধ্যে রয়েছে মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের A6, হিটাচি মেটালসের ACD37, ডাইডো স্পেশাল স্টিলের G04, আইচি স্টিলের AKS3 ইত্যাদি। চীনা জিডি স্টিল, ৯০০°C তাপমাত্রায় কোয়েনচিং এবং ২০০°C তাপমাত্রায় টেম্পারিং করার পর, একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ রিটেইনড অস্টেনাইট ধরে রাখতে পারে এবং এর শক্তি, দৃঢ়তা ও মাত্রিক স্থিতিশীলতা ভালো। এটি চিপিং এবং ফ্র্যাকচার প্রবণ কোল্ড স্ট্যাম্পিং ডাই তৈরিতে ব্যবহার করা যেতে পারে। এর কার্যকাল দীর্ঘ।

শিখা দ্বারা নির্বাপিত ছাঁচের ইস্পাত

ছাঁচ তৈরির চক্র সংক্ষিপ্ত করতে, তাপ প্রক্রিয়াকরণ পদ্ধতি সহজ করতে, শক্তি সাশ্রয় করতে এবং ছাঁচের উৎপাদন খরচ কমাতে জাপান শিখা দ্বারা শীতলীকরণের (ফ্লেম কোয়েনচিং) প্রয়োজনীয়তার জন্য কিছু বিশেষ কোল্ড ওয়ার্ক ডাই স্টিল তৈরি করেছে। এর মধ্যে উল্লেখযোগ্য হলো আইচি স্টিলের SX105V (7CrSiMnMoV), SX4 (Cr8), হিটাচি মেটালের HMD5, HMD1, দাতং স্পেশাল স্টিল কোম্পানির G05 স্টিল ইত্যাদি। চীন 7Cr7SiMnMoV তৈরি করেছে। এই ধরনের স্টিল ছাঁচ প্রক্রিয়াকরণের পর অক্সিঅ্যাসিটিলিন স্প্রে গান বা অন্য হিটার ব্যবহার করে ছাঁচের ব্লেড বা অন্যান্য অংশ গরম করতে এবং তারপর বাতাসে ঠান্ডা ও কোয়েনচিং করতে ব্যবহৃত হয়। সাধারণত, এটি কোয়েনচিং করার পরেই সরাসরি ব্যবহার করা যায়। এর সহজ প্রক্রিয়ার কারণে এটি জাপানে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। এই ধরনের স্টিলের প্রতিনিধিত্বকারী প্রকার হলো 7CrSiMnMoV, যার কাঠিন্য বৃদ্ধির ক্ষমতা ভালো। যখন φ80mm ইস্পাতকে তেল দিয়ে কোয়েনচিং করা হয়, তখন পৃষ্ঠ থেকে 30mm দূরত্বে কাঠিন্য 60HRC পর্যন্ত পৌঁছাতে পারে। কেন্দ্র এবং পৃষ্ঠের মধ্যে কাঠিন্যের পার্থক্য 3HRC। শিখা দিয়ে কোয়েনচিং করার ক্ষেত্রে, 180~200°C তাপমাত্রায় প্রি-হিটিং করার পর স্প্রে গান দিয়ে 900-1000°C পর্যন্ত উত্তপ্ত করলে, কাঠিন্য 60HRC-এর বেশি হতে পারে এবং 1.5mm-এর বেশি পুরু একটি শক্ত স্তর পাওয়া যেতে পারে।

উচ্চ দৃঢ়তা, উচ্চ ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা সম্পন্ন কোল্ড ওয়ার্ক ডাই স্টিল

কোল্ড ওয়ার্ক ডাই স্টিলের দৃঢ়তা উন্নত করতে এবং স্টিলের ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা কমাতে, কিছু প্রধান বিদেশী মোল্ড স্টিল উৎপাদনকারী সংস্থা ধারাবাহিকভাবে উচ্চ দৃঢ়তা এবং উচ্চ ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা উভয়ই সম্পন্ন এক সিরিজ কোল্ড ওয়ার্ক ডাই স্টিল তৈরি করেছে। এই ধরণের স্টিলে সাধারণত প্রায় ১% কার্বন এবং ৮% ক্রোমিয়াম (Cr) থাকে। মলিবডেনাম (Mo), ভ্যানাডিয়াম (V), সিলিকন (Si) এবং অন্যান্য সংকর উপাদান যোগ করার ফলে, এর কার্বাইডগুলি সূক্ষ্ম ও সুষমভাবে বণ্টিত হয় এবং এর দৃঢ়তা Cr12 ধরণের স্টিলের চেয়ে অনেক বেশি, যদিও এর ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা প্রায় একই রকম। এদের কাঠিন্য, নমন শক্তি, ক্লান্তি শক্তি এবং ভাঙন দৃঢ়তা বেশি, এবং এদের অ্যান্টি-টেম্পারিং স্থিতিশীলতাও Cr12 ধরণের মোল্ড স্টিলের চেয়ে বেশি। এগুলি উচ্চ-গতির পাঞ্চ এবং মাল্টি-স্টেশন পাঞ্চের জন্য উপযুক্ত। এই ধরণের স্টিলের প্রতিনিধিত্বকারী প্রকারগুলি হলো জাপানের কম ভ্যানাডিয়াম (V) যুক্ত DC53 এবং উচ্চ ভ্যানাডিয়াম (V) যুক্ত CRU-WEAR। DC53 স্টিলকে ১০২০-১০৪০°C তাপমাত্রায় কোয়েনচ করা হয় এবং বায়ু শীতলীকরণের পর এর কাঠিন্য ৬২-৬৩ HRC পর্যন্ত পৌঁছাতে পারে। একে নিম্ন তাপমাত্রায় (১৮০~২০০℃) এবং উচ্চ তাপমাত্রায় (৫০০~৫৫০℃) টেম্পার করা যায়, এর দৃঢ়তা D2-এর চেয়ে ১ গুণ বেশি হতে পারে এবং এর ক্লান্তি প্রতিরোধ ক্ষমতা D2-এর চেয়ে ২০% বেশি; CRU-WEAR ফোর্জিং এবং রোলিং-এর পরে, একে ৮৫০-৮৭০℃ তাপমাত্রায় ৩০℃/ঘণ্টার কম হারে অ্যানিলিং এবং অস্টেনাইজিং করা হয়, ৬৫০℃-তে ঠান্ডা করে ছেড়ে দেওয়া হয়, এতে কঠোরতা ২২৫-২৫৫HB পর্যন্ত পৌঁছাতে পারে, কোয়েনচিং তাপমাত্রা ১০২০~১১২০℃-এর মধ্যে নির্বাচন করা যেতে পারে, এতে কঠোরতা ৬৩HRC পর্যন্ত পৌঁছাতে পারে, ব্যবহারের শর্ত অনুযায়ী ৪৮০~৫৭০℃ তাপমাত্রায় টেম্পার করা হয়, এতে সুস্পষ্ট সেকেন্ডারি হার্ডেনিং প্রভাব দেখা যায়, এবং এর পরিধান প্রতিরোধ ক্ষমতা ও দৃঢ়তা D2-এর চেয়ে ভালো।

বেস স্টিল (হাই-স্পিড স্টিল)

এর চমৎকার ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং রেড হার্ডনেসের কারণে, হাই-স্পিড স্টিল বিদেশে উচ্চ-কর্মক্ষমতাসম্পন্ন ও দীর্ঘস্থায়ী কোল্ড ওয়ার্ক মোল্ড তৈরিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়ে আসছে, যেমন জাপানের সাধারণ স্ট্যান্ডার্ড হাই-স্পিড স্টিল SKH51 (W6Mo5Cr4V2)। মোল্ডের প্রয়োজনীয়তার সাথে খাপ খাইয়ে নেওয়ার জন্য, হাই-স্পিড স্টিলের কোয়েনচিং তাপমাত্রা, কোয়েনচিং হার্ডনেস বা কার্বনের পরিমাণ কমিয়ে এর টাফনেস প্রায়শই উন্নত করা হয়। ম্যাট্রিক্স স্টিল হাই-স্পিড স্টিল থেকে তৈরি করা হয়েছে, এবং কোয়েনচিংয়ের পর এর রাসায়নিক গঠন হাই-স্পিড স্টিলের ম্যাট্রিক্স গঠনের সমতুল্য হয়। তাই, কোয়েনচিংয়ের পর অবশিষ্ট কার্বাইডের সংখ্যা কম এবং সুষমভাবে বণ্টিত থাকে, যা হাই-স্পিড স্টিলের তুলনায় এই স্টিলের টাফনেসকে ব্যাপকভাবে উন্নত করে। ১৯৭০-এর দশকের শুরুতে মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র এবং জাপান VascoMA, VascoMatrix1 এবং MOD2 গ্রেডের বেস স্টিল নিয়ে গবেষণা করেছিল। সম্প্রতি, DRM1, DRM2, DRM3 ইত্যাদি তৈরি করা হয়েছে। সাধারণত উচ্চতর দৃঢ়তা এবং উন্নততর টেম্পারিং-রোধী স্থিতিশীলতা প্রয়োজন এমন কোল্ড ওয়ার্ক মোল্ডের জন্য এটি ব্যবহৃত হয়। চীন কিছু বেস স্টিলও তৈরি করেছে, যেমন 65Nb (65Cr4W3Mo2VNb), 65W8Cr4VTi, 65Cr5Mo3W2VSiTi এবং অন্যান্য স্টিল। এই ধরণের স্টিলের শক্তি ও দৃঢ়তা ভালো এবং এটি কোল্ড এক্সট্রুশন, পুরু প্লেট কোল্ড পাঞ্চিং, থ্রেড রোলিং হুইল, ইমপ্রেশন ডাই, কোল্ড হেডিং ডাই ইত্যাদিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয় এবং ওয়ার্ম এক্সট্রুশন ডাই হিসেবেও ব্যবহার করা যেতে পারে।

পাউডার ধাতুবিদ্যা ছাঁচ ইস্পাত

প্রচলিত প্রক্রিয়ায় উৎপাদিত এলইডিবি-টাইপ উচ্চ-সংকর কোল্ড ওয়ার্ক ডাই স্টিল, বিশেষ করে বড় আকারের উপাদানগুলিতে, মোটা ইউটেক্টিক কার্বাইড থাকে এবং এর বন্টন অসম হয়, যা স্টিলের দৃঢ়তা, গ্রাইন্ডেবিলিটি এবং আইসোট্রপিকে মারাত্মকভাবে হ্রাস করে। সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, টুল ও ডাই স্টিল উৎপাদনকারী প্রধান বিদেশী বিশেষ ইস্পাত সংস্থাগুলি পাউডার মেটালার্জি হাই-স্পিড স্টিল এবং উচ্চ-সংকর ডাই স্টিলের একটি সিরিজ বিকাশের উপর মনোনিবেশ করেছে, যা এই ধরণের স্টিলের দ্রুত বিকাশের দিকে পরিচালিত করেছে। পাউডার মেটালার্জি প্রক্রিয়া ব্যবহার করে, সূক্ষ্ম ইস্পাতের গুঁড়ো দ্রুত ঠান্ডা হয় এবং গঠিত কার্বাইডগুলি সূক্ষ্ম ও সুষম হয়, যা মোল্ড উপাদানের দৃঢ়তা, গ্রাইন্ডেবিলিটি এবং আইসোট্রপিকে উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করে। এই বিশেষ উৎপাদন প্রক্রিয়ার কারণে, কার্বাইডগুলি সূক্ষ্ম ও সুষম হয় এবং মেশিনেবিলিটি ও গ্রাইন্ডিং কর্মক্ষমতা উন্নত হয়, যা স্টিলে উচ্চতর কার্বন এবং ভ্যানাডিয়াম যোগ করার সুযোগ করে দেয় এবং এর ফলে নতুন ধরণের স্টিলের একটি সিরিজ তৈরি হয়। উদাহরণস্বরূপ, জাপানের Datong-এর DEX সিরিজ (DEX40, DEX60, DEX80, ইত্যাদি), Hitachi Metal-এর HAP সিরিজ, Fujikoshi-এর FAX সিরিজ, UDDEHOLM-এর VANADIS সিরিজ, ফ্রান্সের Erasteel-এর ASP সিরিজ এবং আমেরিকার CRUCIBLE কোম্পানির পাউডার মেটালার্জি টুল ও ডাই স্টিল দ্রুত বিকাশ লাভ করছে। CPM1V, CPM3V, CPM10V, CPM15V ইত্যাদির মতো পাউডার মেটালার্জি স্টিলের সিরিজ তৈরির মাধ্যমে, সাধারণ প্রক্রিয়ায় উৎপাদিত টুল ও ডাই স্টিলের তুলনায় এদের ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং দৃঢ়তা উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত হয়েছে।