فولاد 1.2622

فولاد 1.2622 (X60WCrMoV9-4) یکی از مهم‌ترین آلیاژهای تخصصی در حوزه فولادهای گرم‌کار عملیات‌حرارتی پذیر است که برای حفظ پایداری در شدیدترین شرایط حرارتی طراحی شده است. برخلاف فولادهای ابزار عمومی که تعادلی میان سختی و چقرمگی ایجاد می‌کنند، این فولاد با هدف اصلی حفظ استحکام و سختی در دماهای بالا توسعه یافته است؛ جایی که اغلب آلیاژهای متداول دچار نرم‌شدگی، تغییر شکل پلاستیک و از دست‌دادن ساختار می‌شوند.

این فولاد در خانواده فولادهای گرم‌کار آلیاژی‌شده با تنگستن قرار می‌گیرد؛ گروهی که به‌صورت تاریخی شامل فولادهایی مانند AISI H19 و AISI H21 است. با این حال، 1.2622 با معماری ترکیبی ویژه و محتوای بالای تنگستن، برای ایجاد و حفظ «سختی سرخ» طراحی شده است؛ یعنی توانایی مقاومت شبکه بلوری در برابر اثرات تضعیف‌کننده دما. به همین دلیل در فرایندهای فوق‌سنگین مانند اکستروژن فلزات سخت‌تغییرشکل‌پذیر، برش گرم و آهنگری تحت تنش بالا کاربرد ویژه دارد [1].

هرچند امروزه فولادهای گرم‌کار بر پایه مولیبدن مانند AISI H13 محبوبیت بیشتری یافته‌اند، اما آلیاژهای تنگستنی همچون 1.2622 همچنان در کاربردهایی ضروری‌اند که بار حرارتی مداوم و ساینده بوده و خرابی معمول ناشی از سایش داغ و تسلیم حرارتی است، نه ترک‌خوردگی. ازاین‌رو اهمیت این فولاد همچنان پابرجاست [2].

متالورژی ساختاری فولاد 1.2622 به‌طور کامل بر پایه حضور عناصر کاربیدساز قوی است که با ایجاد کاربیدهای پایدار و سخت، یک ماتریس مناسب برای سخت‌شوندگی ثانویه و مقاومت سایشی فوق‌العاده فراهم می‌کنند. این فولاد مطابق استاندارد DIN EN ISO 4957 تعریف می‌شود و نام‌گذاری X60WCrMoV9-4 نیز معماری شیمیایی آن را رمزگذاری می‌کند؛ جایی که حرف X نشان‌دهنده پرآلیاژ بودن فولاد است، عدد 60 به مقدار کربن اسمی اشاره دارد، و حروف W، Cr، Mo و V حضور تنگستن، کروم، مولیبدن و وانادیوم را نشان می‌دهند. ترکیب دقیق و مهندسی‌شده این عناصر، ریزساختار فولاد را به‌گونه‌ای شکل می‌دهد که در برابر دمای بالا، سایش شدید و نرم‌شدگی حرارتی عملکردی پایدار و قابل‌اتکا ارائه دهد [3].

ترکیب شیمیایی فولاد 2622 [3, 4].

در فولاد 1.2622 نقش عناصر آلیاژی مجموعه‌ای هماهنگ از سازوکارهای سختی‌زایی، پایدارسازی حرارتی و کنترل ریزساختار را ایجاد می‌کند. کربن با مقدار نسبتاً بالای خود نه‌تنها پایه سختی مارتنزیت را می‌سازد، بلکه باید نیاز کاربیدسازهای قوی همچون تنگستن، کروم، مولیبدن و وانادیوم را نیز تأمین کند تا ماتریس از کربن تهی نشود و مارتنزیت نهایی استحکام کافی داشته باشد. تنگستن، عنصر غالب این فولاد، با تشکیل کاربیدهای بسیار پایدار و ممانعت از نفوذ کربن در دماهای بالا، «سختی سرخ» را ایجاد می‌کند و مانع نرم‌شدن ابزار در دمای قرمز می‌شود. کروم، علاوه بر افزایش سختی‌پذیری و شکل‌گیری کاربیدهای مقاوم به سایش، مقاومت در برابر اکسیداسیون دمای بالا را بهبود می‌دهد. مولیبدن با تشکیل کاربیدهای پایدار، تقویت محلول جامد و جلوگیری از تردی برگشتی، پایداری حرارتی را ارتقا می‌دهد. وانادیوم نیز با تشکیل سخت‌ترین کاربیدهای موجود (VC)، اندازه دانه را در دمای آستنیتی بالا ثابت نگه می‌دارد و مقاومت سایشی را به‌طور چشمگیر افزایش می‌دهد. در کنار این عناصر مفید، وجود ناخالصی‌هایی مانند فسفر و گوگرد کاملاً نامطلوب است؛ زیرا باعث ایجاد تردی، کاهش چقرمگی و کاهش کیفیت سطحی می‌شوند، ازاین‌رو در نسخه‌های پیشرفته‌تر ESR این ناخالصی‌ها به حداقل رسانده می‌شوند [5, 6].

خواص حرارتی فولاد 1.2622 بخش مهمی از عملکرد آن را در شرایط گرم‌کار تعیین می‌کنند. رسانایی حرارتی این فولاد نسبتاً پایین است و به دلیل حضور عناصر سنگینی مثل تنگستن و مولیبدن و نیز پراکندگی کاربیدهای متعدد، انتقال حرارت در آن کاهش می‌یابد. پیامد این ویژگی تجمع گرما در سطح ابزار و افزایش اختلاف دمایی بین سطح و قلب ابزار است؛ وضعیتی که تنش‌های حرارتی و احتمال ترک‌خوردگی حرارتی (Heat Checking) را بالا می‌برد. ضریب انبساط حرارتی فولاد نیز با افزایش دما بالا می‌رود و این بدان معناست که در چرخه‌های گرم‌وسرد شدن، سطح داغ تمایل به انبساط دارد درحالی‌که مغز خنک‌تر مانع آن می‌شود. این تضاد حرارتی می‌تواند تنش‌های فشاری و کششی متوالی ایجاد کند که در صورت تجاوز از حد تحمل فولاد، منجر به ایجاد ریزترک‌های حرارتی می‌شود. همچنین چگالی بالای 1.2622 که ناشی از درصد زیاد تنگستن است، در طراحی و محاسبات وزن، اینرسی و قابلیت حمل ابزارهای حجیم—به‌ویژه در قالب‌ها یا ابزارهای دوّار—باید در نظر گرفته شود. ترکیب این ویژگی‌های حرارتی ایجاب می‌کند که در کاربردهای عملی، از شوک حرارتی و سردکردن سریع ابزار جلوگیری شود [7, 8].

از نظر خواص مکانیکی، فولاد 1.2622 به دلیل حجم زیاد کاربیدهای پایدار و ماتریس مارتنزیتی پرکربن، استحکام و سختی بالایی ارائه می‌دهد اما چقرمگی آن محدودتر از فولادهای گرم‌کار پایه مولیبدن مانند H11 و H13 است. در دمای محیط، استحکام کششی حدود 1250 مگاپاسکال، استحکام تسلیم بین 900 تا 1050 مگاپاسکال و سختی 48 تا 56 HRC نشان‌دهنده ساختاری بسیار مقاوم و سفت است، اما ازدیاد طول و کاهش سطح شکست کم نشان می‌دهد که رفتار پلاستیک آن محدود است. در دماهای بالا اما این فولاد عملکرد چشمگیری دارد؛ به‌گونه‌ای که در محدوده 500 تا 650 درجه، استحکامی در حد 1670 تا 2060 مگاپاسکال حفظ می‌کند—مقداری که بسیاری از فولادهای ساختمانی حتی در دمای اتاق نیز قادر به دستیابی به آن نیستند. این توانایی نگه‌داری استحکام در دماهای بالا، آن را برای فرایندهایی مانند اکستروژن مداوم، فورج تحت بار ثابت، و کاربردهایی با تنش حرارتی طولانی‌مدت بسیار ایده‌آل می‌کند. افزون بر این، وجود کاربیدهای پایدار تنگستن و وانادیوم مانع حرکت نابجایی‌ها در دماهای بالا شده و مقاومت به خزش را افزایش می‌دهد؛ بنابراین ابزار ساخته‌شده از 1.2622 در شرایط کار مداوم، شکل و ابعاد خود را بهتر از فولادهای گرم‌کار معمولی حفظ می‌کند. مجموع این عوامل، فولاد 1.2622 را به آلیاژی تخصصی تبدیل می‌کند که در شدیدترین محیط‌های کاری با بار حرارتی و مکانیکی بالا عملکردی قابل‌اتکا و پایدار ارائه می‌دهد [1, 9].

فرایند عملیات حرارتی فولاد 1.2622 یک چرخه کاملاً مهندسی‌شده و وابسته به کنترل دقیق دما، زمان و محیط است، زیرا این فولاد به‌دلیل مقدار بالای عناصر آلیاژی، تحولات ریزساختاری کند و بسیار حساسی دارد و هرگونه انحراف می‌تواند منجر به تشکیل آستنیت باقیمانده، رشد دانه یا ترک‌خوردگی شود. عملیات با آنیل نرم در دمای 820–840 درجه سلسیوس و نگه‌داری طولانی‌مدت آغاز می‌شود تا کاربیدها کروی شده، ماتریس به فریت نرم تبدیل گردد و سختی به حدود 260–270 HB کاهش یابد؛ این مرحله برای ماشین‌کاری مجدد و جلوگیری از سایش ابزار حین تراشکاری ضروری است. پس از ماشین‌کاری، تنش‌زدایی در 600–650 درجه سلسیوس انجام می‌شود تا تنش‌های پسماند ناشی از براده‌برداری برطرف شده و از پیچیدگی یا تاب برداشتن قطعه در هنگام کوئنچ جلوگیری شود. بحرانی‌ترین مرحله، آستنیته‌کردن در 1130–1180 درجه سلسیوس است؛ دمایی بسیار بالاتر از فولادهای گرم‌کار رایج (مثل H13) که برای حل‌کردن کاربیدهای پایدار تنگستن و وانادیوم ضروری است، اما باید با زمان نگه‌داری حداقلی و در اتمسفر محافظ یا خلأ انجام شود تا از رشد دانه و دکربوره شدن سطح جلوگیری گردد. در مرحله کوئنچ، سرعت سردکردن باید آن‌قدر زیاد باشد که از عبور به ناحیه پرلیت/بینیت جلوگیری کند، اما به‌اندازه‌ای کنترل‌شده باشد که تنش حرارتی بیش از حد ایجاد نشود؛ ازاین‌رو کوئنچ در روغن، پلیمر یا حمام نمک گرم (مارکوئنچ) تا حدود 250–300 درجه سلسیوس توصیه می‌شود تا قبل از آغاز کامل تحول مارتنزیت، دمای سطح و مغز قطعه یکنواخت شده و خطر ترک‌خوردگی کاهش یابد و کوئنچ در آب کاملاً ممنوع است. بلافاصله پس از سرد شدن قطعه تا حدود 50–70 درجه سلسیوس، تمپر باید آغاز شود تا از ترک‌خوردگی خودبه‌خودی جلوگیری شود و با انجام دو یا ترجیحاً سه سیکل تمپر در محدوده 540–680 درجه سلسیوس، ساختار تثبیت گردد. در اولین تمپر (540–560°C) پدیده سختی‌زایی ثانویه فعال می‌شود و کاربیدهای ریز M₂C و MC رسوب می‌کنند؛ در دماهای بالاتر سختی به‌تدریج کاهش می‌یابد (مثلاً 50 HRC در 600 درجه سلسیوس و 45 HRC در 650 درجه سلسیوس) و چقرمگی افزایش می‌یابد. این چرخه دقیق باعث می‌شود فولاد 1.2622 به سختی بالا، پایداری حرارتی، و ریزساختار کاربیدی بهینه دست یابد و در شدیدترین شرایط گرم‌کار عملکرد مطمئن و پایدار ارائه کند [10, 11].

در فولاد 1.2622 (معروف به فولاد فوق‌سختِ ابزار گرم‌کار)، مهندسی سطح نقش حیاتی در افزایش عمر ابزار دارد، زیرا این فولاد اغلب در شرایطی کار می‌کند که سایش سطحی و ترک‌های حرارتی سطحی عامل اصلی شکست هستند. از میان روش‌های مختلف، نیتریداسیون یکی از مؤثرترین و سازگارترین فرآیندها با این فولاد است، زیرا عناصر آلیاژی قوی‌ِ نیتریدساز مانند Cr، Mo، V و W در ساختار آن حضور دارند. نیتریداسیون گازی یا پلاسما معمولاً در محدوده 500–550 درجه سلسیوس انجام می‌شود و یک لایه مرکب بسیار سخت (حدود 1000–1200 HV) به‌همراه یک ناحیه نفوذی در عمق 0.1 تا 0.3 میلی‌متر ایجاد می‌کند. این لایه مقاومت سایش را به‌طور چشمگیری افزایش داده و از گالینگ (سایش چسبنده در تماس ابزار-قطعه) جلوگیری می‌کند. علاوه بر این، تنش‌های فشاری ناشی از نیتریداسیون سرعت آغاز ترک‌های خستگی حرارتی را کاهش می‌دهد. نکته مهم این است که دمای نیتریداسیون نباید از دمای تمپر قبلی بالاتر باشد، اما از آنجا که 1.2622 معمولاً در محدوده بالاتر از 600 درجه سلسیوس تمپر می‌شود، تحمل بسیار خوبی برای نیتریداسیون دمای بالا دارد [12].

در سطوحی که تحت سایش فوق‌مستقل یا بارگذاری شدید سایشی قرار دارند، بُریدینگ یکی از گزینه‌های بسیار مقاوم محسوب می‌شود. در این فرآیند، اتم‌های بور در سطح نفوذ کرده و لایه‌های بوریدی مانند FeB و Fe₂B تشکیل می‌شود که سختی آن‌ها می‌تواند به 1600–2000 HV برسد—یعنی سخت‌تر از هر لایه نیتریدی. یک پدیده مهم در فولادهای پرآلیاژ مانند 1.2622 این است که کربن وارد لایه بوریدی نمی‌شود و در نتیجه در مرز لایه، یک ناحیه غنی از کربن تشکیل می‌شود که رفتار متالورژیکی و تنش‌های داخلی را تحت تأثیر قرار می‌دهد. با وجود سختی خارق‌العاده، لایه‌های بوریدی ذاتاً ترد هستند و بنابراین استفاده از آن‌ها در ابزارهای تحت ضربه یا شوک حرارتی بالا محدودیت دارد، اما برای ابزارهای تحت سایش شدید و تماس لغزشی بسیار مناسب هستند [13].

در کاربردهایی که نیاز به کاهش اصطکاک، افزایش پایداری حرارتی، و ایجاد یک سد حرارتی سطحی وجود دارد، پوشش‌های PVD مانند TiN، TiCN و AlTiN به‌طور گسترده استفاده می‌شوند. فولاد 1.2622 به‌دلیل سختی ثانویه بالا و پایداری حرارتی، یک زیرلایه ایده‌آل برای این نوع پوشش‌ها است، زیرا زیرلایه تغییر شکل نمی‌دهد و از بروز پدیده “پوسته‌تخم‌مرغی” (شکست لایه نازک سرامیکی به‌دلیل نرمی زیرلایه) جلوگیری می‌شود. پوشش TiCN برای ابزارهایی مناسب است که نیاز به اصطکاک کم و مقاومت سایش تا حدود 400 درجه سلسیوس دارند، در حالی که پوشش‌های AlTiN و AlTiSiN برای بارهای حرارتی بسیار بالاتر ترجیح داده می‌شوند و علاوه بر محافظت در برابر سایش، کیفیت جریان حرارتی را نیز بهبود می‌بخشند. ترکیب عملیات حرارتی صحیح با یکی از این پوشش‌های تخصصی، عملکرد فولاد 1.2622 را در شدیدترین شرایط دمابالا و سایش به‌طور قابل توجهی ارتقاء می‌دهد.

فولاد پرتنگستن 1.2622 (X60WCrMoV9-4) دارای پایداری حرارتی و مقاومت به تمپرینگ بسیار بالاست، اما سطح آن در برابر فرسایش‌های پیچیده، جوشکاری سطحی (soldering) و خستگی حرارتی در عملیات صنعتی سنگین آسیب‌پذیر است. روش‌های متداول عملیات سطحی مانند نیتریدینگ، بوریدینگ و رسوب بخار فیزیکی (PVD) محافظت پایه‌ای فراهم می‌کنند، اما به‌طور کامل فشارهای تریبوشیمیایی و ترمو مکانیکی ناشی از اکستروژن فلزات سنگین، قالب‌گیری تحت فشار بالا و فورجینگ دقیق را کنترل نمی‌کنند. برای رفع این محدودیت‌ها، روش‌های پیشرفته‌ای مانند رسوب بخار شیمیایی (CVD)، اکسیداسیون کنترل‌شده (در بخار)، سخت‌کاری سطح با لیزر، شات‌پینینگ و نفوذ حرارتی (TD) مورد بررسی قرار گرفته‌اند. محتوای بالای کربن و تنگستن 1.2622 نقش اساسی در این فرآیندها دارد و باعث افزایش چسبندگی پوشش، پشتیبانی از لایه‌های فوق‌سخت و حفظ پایداری حرارتی و مکانیکی در شرایط شدید عملیاتی می‌شود. برای مثال، CVD امکان تشکیل پوشش مقاوم TiC یا TiCN را فراهم می‌کند که با استفاده از کربن موجود در زیرلایه، پیوند متالورژیکی قوی ایجاد می‌کند و قادر به مقاومت در برابر سایش شدید و تنش‌های برشی است، در حالی که اکسیداسیون بخار، لایه‌ای متراکم و غنی از کروم تولید می‌کند که از جوشکاری در قالب‌های اکستروژن برنج و مس جلوگیری می‌نماید [14].

علاوه بر روش‌های شیمیایی و حرارتی، تکنیک‌های مکانیکی مانند شات‌پینینگ برای کاهش خستگی حرارتی (حرارت‌گیری و ترک‌های سطحی) بسیار مؤثر است، زیرا تنش‌های فشاری باقیمانده پایدار در شبکه پرتنگستن فولاد ایجاد می‌کند. روش‌های مبتنی بر لیزر، از جمله سخت‌کاری سطحی با لیزر و ذوب سطحی لیزری، امکان تقویت دقیق نواحی عملکردی محلی را فراهم می‌کنند و ساختار میکروسکوپی فوق‌ریز مارتنزیتی تولید می‌کنند در حالی که کاربیدهای اصلی که مقاومت به سایش را تأمین می‌کنند حفظ می‌شوند. رویکردهای ترکیبی و دو مرحله‌ای، مانند ترکیب CVD با شات‌پینینگ یا نیتریدینگ با اکسیداسیون کنترل‌شده، عمر ابزار را با رسیدگی همزمان به حالت‌های شکست سایش، چسبندگی و حرارت بهینه می‌کنند. یکپارچه‌سازی این روش‌ها با چرخه کلی عملیات حرارتی ضروری است تا از تغییر شکل ابعادی جلوگیری شود و حداکثر عملکرد حاصل گردد. در مجموع، این استراتژی‌های پیشرفته عملیات سطحی می‌توانند طول عمر عملیاتی ابزار 1.2622 را ۲ تا ۵ برابر نسبت به فولادهای بدون عملیات یا تک‌مرحله‌ای افزایش دهند و استاندارد جدیدی برای کاربردهای صنعتی سنگین ایجاد کنند [15].

عملکرد عملیاتی فولاد 1.2622 و تحلیل مکانیزم‌های شکست آن نشان می‌دهد که این فولاد در محیط‌های سایشی شدید، جایی که بسیاری از فولادهای ابزار گرم‌کار دیگر عملکرد خود را از دست می‌دهند، بسیار موفق عمل می‌کند. در فرایندهایی مانند اکستروژن پلیمرهای تقویت‌شده با الیاف شیشه یا اکستروژن و فورج قطعات دارای پوسته اکسیدی خشن، حضور کاربیدهای تنگستن به‌صورت یک ساختار پراکنده و سخت، نقش «جاده سنگفرش» را ایفا می‌کند؛ یعنی ذرات سخت از ماتریس نرم‌تر محافظت کرده و اجازه نمی‌دهند سایش به‌سرعت پیشروی کند. این ویژگی باعث می‌شود 1.2622 برای ساخت ماندرل‌ها، بوش‌های اکستروژن و ابزارهای تماس‌لغزشی انتخاب اول باشد و در این زمینه‌ها حتی عملکردی بهتر از فولادهای H11 و H13 از خود نشان دهد.

با وجود این برتری‌ها، مقاومت حرارتی این فولاد در برابر ترک‌خوردگی حرارتی (Heat Checking) نسبی است و در صورت عدم رعایت اصول عملیاتی، به‌ویژه در صورت قرار گرفتن در معرض شوک حرارتی، آسیب‌پذیر می‌شود. شبکه بلوری سخت و رسانندگی حرارتی کمتر باعث می‌شود تنش‌های حرارتی سطحی به‌سرعت در ابزار تجمع کنند. به همین دلیل، پیش‌گرمایش ابزار بین 200 تا 400 درجه سلسیوس قبل از شروع عملیات ضروری است؛ استفاده از ابزار سرد در تماس با فلز داغ تقریباً همیشه باعث ترک‌های لحظه‌ای می‌شود. علاوه بر این، در طول سیکل کاری، پاشش‌های محدود آب یا هوای خنک‌کننده قابل قبول است، اما کوئنچ شدید آبی به‌دلیل ایجاد اختلاف دمای ناگهانی، ساختار را تخریب کرده و ترک‌های عمیق و پیشرونده ایجاد می‌کند. مدیریت صحیح گرمایی ابزار، شرط کلیدی افزایش طول عمر این فولاد است [7].

در بخش تحمل بار و تغییر شکل، 1.2622 عملکرد فوق‌العاده‌ای دارد. در فرایندهایی مانند اکستروژن، که ابزار تحت تنش‌های فشاری بسیار بالا و طولانی‌مدت قرار می‌گیرد، فولادهایی مانند H13 ممکن است دچار خزش، تورم موضعی یا خمیدگی تدریجی شوند. اما ساختار تثبیت‌شده با تنگستن در 1.2622 مانع از تغییر شکل خزشی می‌شود و باعث می‌گردد ابزار برای مدت بسیار طولانی‌تری ابعاد دقیق و تلرانس‌های هندسی را حفظ کند. مقایسه با فولادهای H11، H13 و ماریجینگ نشان می‌دهد که 1.2622 در حوزه سختی قرمز (Red Hardness)، مقاومت سایشی و پایداری حرارتی در دماهای بالا، بی‌رقیب است، هرچند در زمینه چقرمگی و تحمل چرخه‌های حرارتی شدید، فولادهای H11 و H13 عمومی‌تر و قابل‌اعتمادتر هستند. این تحلیل آشکار می‌کند که 1.2622 یک فولاد تخصصی برای شرایط بار بالا و دمای بسیار زیاد است، در حالی که H11/H13 برای شرایط با چرخه‌های حرارتی شدیدتر و نیاز به چقرمگی بالا مناسب‌ترند [16].

کاربردهای صنعتی فولاد 1.2622 کاملاً به ویژگی‌های منحصربه‌فرد آن در برابر سایش، خزش و نرم‌شدن حرارتی وابسته است و همین موضوع باعث می‌شود این فولاد به‌طور خاص در اکستروژن فلزات و فرایندهای شکل‌دهی داغ مورد استفاده قرار گیرد. در اکستروژن مس، برنج و فولاد، ابزار تحت شدیدترین بارهای حرارتی و سایشی قرار می‌گیرد؛ بنابراین ماندرل‌ها که به‌طور کامل درون فلز داغ محصور هستند، نیازمند فولادی‌اند که دچار تکینگی و کاهش قطر نشود—معمولاً 1.2622 بهترین انتخاب است. همچنین اینسرت‌های دای که باید در برابر فرسایش سطحی مداوم مقاومت کنند، با استفاده از این فولاد دوام بیشتری نشان می‌دهند و لبه‌های تیز خود را بسیار دیرتر از فولادهایی مانند H13 از دست می‌دهند. در حوزه برش داغ، تیغه‌های برش تختال و بیلت باید در تماس با فولاد سرخ‌شده، سختی خود را حفظ کنند؛ بنابراین 1.2622 برای تیغه‌های برش داغ و دای‌های انقباضی که تحت تنش حلقوی بالا در دمای 500–600 درجه سلسیوس کار می‌کنند، انتخابی کاملاً مناسب است. با این حال، این فولاد برای قالب‌گیری دایکستینگ آلومینیوم توصیه نمی‌شود، زیرا چقرمگی نسبتاً پایین آن خطر ترک‌خوردگی را افزایش می‌دهد و همچنین به‌دلیل ناتوانی در تحمل خنک‌کاری سریع با آب، با سیستم‌های خنک‌کاری داخلی قالب‌های دایکست سازگار نیست؛ به همین دلیل، H11 و H13 استانداردهای اصلی در آن صنعت باقی مانده‌اند [17].

در جمع‌بندی، فولاد 1.2622 (X60WCrMoV9-4) نمایانگر اوج کارایی متالورژی سنتی در حوزه ابزارهای گرم‌کار است؛ جایی که طراحی شیمیایی مبتنی بر تنگستن بالا نقش کلیدی در حفظ سختی و پایداری ساختاری تا دماهای حدود 650 درجه سلسیوس ایفا می‌کند. این فولاد برای مهندسان متالورژی، ماده‌ای با قواعد سختگیرانه است: عملیات حرارتی دقیق با دماهای بسیار بالا، محیط محافظتی یا خلأ، کوئنچ کنترل‌شده و منع کامل تماس ناگهانی با آب در هنگام خنک‌کاری. در صورتی که این الزامات رعایت شود، 1.2622 عملکردی ارائه می‌دهد که فولادهای متداول کروم-مولیبدن-وانادیوم قادر به نزدیک‌شدن به آن نیستند. اگرچه فناوری‌های نوین مانند فولادهای ماریجینگ یا ابزارهای تولیدشده با متالورژی پودر در حال پیشرفت‌اند، اما ساختار تقویت‌شده با کاربیدهای تنگستن در 1.2622 همچنان اقتصادی‌ترین، مطمئن‌ترین و مقاوم‌ترین گزینه برای حوزه‌های بسیار خشن مانند اکستروژن داغ و برش در دماهای بالا محسوب می‌شود.

مراجع

[1]        S. Xiang, R. Wu, W. Li, T. Hu, and S. Huang, “Improved red hardness and toughness of hot work die steel through tungsten alloying,” Journal of Materials Engineering and Performance, vol. 30, no. 8, pp. 6146–6159, 2021.

[2]        H.-Y. Cui et al., “The Main Failure Modes of Hot-Work Die Steel and the Development Status of Traditional Strengthening Methods and Nano-Strengthening Technology,” Materials, vol. 17, no. 14, p. 3455, 2024.

[3]        Tool steels (ISO 4957:2018), BS EN ISO 4957:2018, B. S. Institution, London, United Kingdom, 2018.

[4]        C. W. Wegst, Stahlschlüssel = Key to Steel, 16 ed. Marbach: Verlag Stahlschlüssel Wegst GmbH, 1992.

[5]        S.-W. Young et al., “Effect of alloying elements on the high-temperature tempering of Fe-0.3 N martensite,” Acta Materialia, vol. 206, p. 116612, 2021.

[6]        H. M. Schaefer, H. Sohaib, Y. Li, A. Röttger, S. Weber, and J. Lentz, “Alloying Strategies for Secondary Hardening in High-Boron Cold Work Tool Steels: A Comparative Study,” steel research international, vol. n/a, no. n/a, p. 2500467, doi: https://doi.org/10.1002/srin.202500467.

[7]        H.-Y. Yang et al., “Thermal fatigue failure mechanisms and enhancement strategies of die steel,” Journal of Materials Research and Technology, 2025.

[8]        P. Koniorczyk, M. Zieliński, J. Sienkiewicz, J. Zmywaczyk, and A. Dębski, “Experimental studies of thermophysical properties and microstructure of X37CrMoV5-1 hot-work tool steel and maraging 350 steel,” Materials, vol. 16, no. 3, p. 1206, 2023.

[9]        H. Wurmbauer, H. Leitner, M. Panzenböck, C. Scheu, and H. Clemens, “Short-term creep behavior of a Cr Mo V hot-work tool steel,” International journal of materials research, vol. 100, no. 8, pp. 1066–1073, 2009.

[10]      P. Beiss, “Heat Treatment of Secondary-Hardening High-Alloy Tool Steels,” in Powder Metallurgy: ASM International, 2015, pp. 515–523.

[11]      B. Liu et al., “Effect of tempering conditions on secondary hardening of carbides and retained austenite in spray-formed M42 high-speed steel,” Materials, vol. 12, no. 22, p. 3714, 2019.

[12]      A. González-Pociño, F. Alvarez-Antolin, and L. B. Peral-Martinez, “Effects of Nitriding and Thermal Processing on Wear and Corrosion Resistance of Vanadis 8 Steel,” Coatings (2079-6412), vol. 14, no. 8, 2024.

[13]      P. Jurči, P. Orihel, M. Keddam, V. Vretenár, and M. Maťko, “Boride Layers on High-Carbon High-Chromium Tool Steels: Microstructure-Mechanical Properties Relationship,” Journal of Materials Research and Technology, 2025.

[14]      ionbond. “CVD Coatings for Forming and Molding Tools.” https://www.ionbond.com/en-us/coating-services/forming-and-molding-tools/cvd-coatings-for-forming-and-molding-tools/ (accessed 10/20/2025, 2025).

[15]      A. Medvedeva, J. Bergström, S. Gunnarsson, and D. Höglund, “Stress relaxation resistance for improved fatigue performance of shot peened tool components,” 2008: Academy Common Meiji University, pp. 286–295.

[16]      J. Krawczyk et al., “Tool wear issues in hot forging of steel,” Materials, vol. 16, no. 2, p. 471, 2023.

[17]      J. Schlegel and T. Schneiders, “Hot Work Tool Steel.”