معرفی متریال SCM 435
متریال SCM 435 در تولید پیچ و مهرههای خودرویی متریالی پرکاربرد میباشد. در این مقاله می خواهیم برای شما این متریال را شرح دهیم و نقاط قوت و ضعف آن را برسی کنیم.
در صنعت خودروسازی بیشتر قطعات خودرو که از دقت بالایی برخوردارند به روش فورج سرد تولید انبوه میشود. این روش مزایایی دارد که به تعدادی از آنها اشاره می کنیم. اول اینکه فورج سرد قطعات سرعت تولید بالایی دارد دوم نرخ خراب شدن قطعه در فورج سرد پایین است. درست است که ماشین آلات فورج سرد به مراتب گرانقیمتتر از روشهای دیگر تولید میباشد ولی کیفیت خروجی قطعات در تولید به این روش خیلی بالاتر از دیگر روشهاست. در این میان مسله مهم این است که برای تولید به این روش باید از متریال مناسب با نرخ تلفات کمتر استفاده کرد. در این میان متریالهای با کربن متوسط و کروم و مولیبدن بالا میتوانند عمل فورج سرد را با موفقیت پشت سر بگذارند. ضمنا متریال باید عملیات سختکاریپذیر باشد تا بتوان بعد از اتمام تولید سختی آن را تنظیم کرد تا قطعه به درستی کار کند. با توجه به نوع متریال عملیات شکلدهی در چند مرحله تعیین میگردد تا فرمدهی فلز به بهترین شکل انجام پذیرد. در صنعت پیچ و مهرهسازی ممکن است تا پنج مرحله فورج اعمال گردد تا پیچ یا مهره تولید شود.
متریال SCM 435 چیست و در صنعت چه کاربردی دارد؟
این متریال به علت شکل پذیری مناسب به روش فورج سرد میتواند در تولیدات انبوه کارساز باشد. در شکلدهی فلزات به روش فورج سرد این متریال قابلیتهای خوبی از خود نشان میدهد و خروجی محصول با دقت بالایی همراه خواهد بود. این فولاد دارای خاصیت سختی پذیری میباشد و با عملیات حرارتی میتوان سختی مناسب را به فلز داد. در صنایع خودروسازی که با حجم بالایی از تولید روبه رو هستیم این متریال کمک فراروانی در تولید به ما دارد. متریال SCM 435 بیشتر در سیستمهای سرد مورد استفاده قرار میگیرد. چرا که این فلز قبل از عملیات حرارتی سختی پایینی دارد و لذا عمل شکلدهی در دمای پایین راحتتر خواد بود. از این متریال انواع پیچ و مهرههای استاندارد در صنعت خودروسازی تولید میشود. انواع پیچهای شش گوش و چهار پهلو و آلنی و پیچهای ستاره ای تولید میشود.
متریال SCM 435 از چه موادی تشکیل شدهاست؟
مواد تشکیل دهنده SCM 435 در کتاب فولاد مشخص شدهاست که این فولاد شامل مقادیری از کربن و منگنز است که خواص استحکامی بالایی را برای این فولاد به ارمغان می آورد. در تعریف پایه این متریال داریم:
scm435 steel is a Chromium-Molybdenum through-hardening steel of medium hardenability. It is a general purpose high-tensile steel with medium strength level and good impact properties.
در واقع این فولاد شامل کروم و مولیبدن است که خواص کششی مناسب را به ما میدهد. با داشتن این خواص میتوان گفت فورج و شکلدهی فلز نتایج خوبی خواهد داشت. در زیر جدول و مقادیر شمیایی این فلز را به شما جهت بررسی بیشتر نشان می دهیم.
| C | Si | Mn | P | S | Ni | Cr | Mo | Cu |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0.33 - 0.38 | 0.15 - 0.35 | 0.6 - 0.9 | max 0.03 | max 0.03 | max 0.25 | 0.9 - 1.2 | 0.15 - 0.3 | max 0.3 |
مقادیر بالای مولیبدم و کروم در این متریال باعث خواص فیزیکی عالی میشود.
متریال SCM 435 چگونه عملیات حرارتی میشود؟
پس از تولید شدن قطعه و اتمام عملیات تراش و فورج قطعه نهایی آماده عملیات حرارتی میشود این قطعهها در کورههای مخصوص تا دمای معینی وارد میشوند و سپس در روغن سرد میشوند و بنا بر نیاز به هر گریدی که بخواهیم دست پیدا خواهیم کرد.
برخی از محصولات تولید شده با متریال SCM 435
تی تی بولت تولید کننده انواعی از پیچ و مهرههای خودرویی در ایران است. استانداردهای DIN , ASTM در این تولیدات هم دیده میشوند. ضمن اینکه پیچ و مهرههای استاندارد کشورهای دیگر هم به درخواست مشتری تولید میگردد.
SCM 435 در خانواده فولادهای آلیاژی
SCM 435 نام ژاپنی (استاندارد JIS) یک فولاد کروم-مولیبدن است. همین ترکیب با نامهای دیگری هم شناخته میشود و دانستن معادلها در خرید و مقایسه لازم است:
| سیستم | نامگذاری |
|---|---|
| JIS (ژاپن) | SCM 435 |
| DIN / EN (اروپا) | خانواده 34CrMo4 |
| AISI / SAE (آمریکا) | خانواده 4135 / 4140 |
چرا کروم و مولیبدن؟
هر عنصر آلیاژی کار مشخصی میکند:
- کروم: سختیپذیری را بالا میبرد — یعنی قطعه با سرعت سرد شدن کمتری هم سخت میشود. این یعنی امکان کوئنچ ملایمتر و خطر ترک و تاببرداشتن کمتر، مخصوصاً در قطعات بزرگتر.
- مولیبدن: مقاومت در برابر نرمشدن هنگام تمپر را زیاد میکند و از تردی تمپر جلوگیری میکند. همچنین خواص را در دمای بالاتر پایدارتر نگه میدارد.
ترکیب این دو، فولادی میسازد که میتوان به استحکام بالا رساند بدون اینکه ترد شود — دقیقاً چیزی که برای پیچهای کلاس ۱۰٫۹ و ۱۲٫۹ لازم است.
همین منطق است که در بولتینگ فرآیندی هم دیده میشود: گرید B7 استاندارد A193 هم فولاد کروم-مولیبدن کوئنچ و تمپر شده است.
جایگاه در تولید پیچ خودرویی
در قطعات خودرو، پیچها بار متناوب و ارتعاش دائمی میبینند. معیار اصلی آنجا فقط استحکام نهایی نیست، مقاومت خستگی است.
به همین دلیل کل زنجیره اهمیت دارد نه فقط جنس: فورج سر، نورد رزوه و عملیات حرارتی کنترلشده — هر سه روی عمر خستگی اثر میگذارند.
SCM 435 یا SCM 440؟
در استاندارد ژاپنی فولادهای کروممولیبدن (JIS G4053)، عدد آخر نام کربن اسمی را نشان میدهد: SCM 435 حدود ۰٫۳۵ درصد و SCM 440 حدود ۰٫۴۰ درصد کربن دارد. کربن بیشتر یعنی سختیپذیری و استحکام بیشتر، اما شکلپذیری کمتر در فورج سرد. قاعدهی عملی در صنعت پیچ: SCM 435 برای پیچهای کلاس ۱۰٫۹ و ۱۲٫۹ در سایزهای کوچک و متوسط که با فورج سرد ساخته میشوند، و SCM 440 یا معادلهای آن (42CrMo4 و 4140) برای سایزهای درشتتر که مغزشان باید سخت شود. معادل اروپایی SCM 435 همانطور که جدول بالا گفته خانوادهی 34CrMo4 است.
یک اصلاح کوچک: کروم و مولیبدن «بالا» نیستند
متن بالا از «مقادیر بالای مولیبدن و کروم» گفته است. جدول ترکیب همین صفحه نشان میدهد کروم حدود یک درصد و مولیبدن دو تا سه دهم درصد است. اینها مقادیر کمآلیاژند و دقیقاً همین تعادل است که SCM 435 را ارزشمند میکند: آنقدر آلیاژ دارد که سختیپذیری کافی برای پیچهای پرمقاومت بدهد، و آنقدر کم که قیمت و شکلپذیری فورج سرد را حفظ کند. فولادهای پرآلیاژ مثل استنلسها ده درصد یا بیشتر کروم دارند.
آنیل کروی پیش از فورج سرد
متن بالا درست میگوید SCM 435 پیش از عملیات حرارتی نرم است و برای فورج سرد مناسب. اما این نرمی خودبهخود نیست: مفتول نوردشدهی این فولاد پیش از رسیدن به دستگاه فورج معمولاً آنیل کروی (Spheroidize Annealing) میشود. در این عملیات، کاربیدهای ورقهای به ذرات کروی تبدیل میشوند و فولاد شکلپذیر میشود تا سر پیچ در چند مرحلهی فورج بدون ترک شکل بگیرد. مفتولی که آنیل کروی نشده، در فورج سرد ترک میخورد یا قالبها را زود فرسوده میکند. سپس مفتول کشیده میشود تا قطر دقیق و سطح مناسب برای فورج پیدا کند. زنجیرهی کامل در تولید پیچ به روش فورج سرد آمده است.
کوئنچ و تمپر برای ۱۰٫۹ و ۱۲٫۹
بخش عملیات حرارتی بالا گفته است قطعهها در کوره گرم و در روغن سرد میشوند. دو نکتهی تکمیلی: اول، کوره باید اتمسفر کنترلشده داشته باشد تا سطح پیچ کربنزدایی نشود؛ لایهی سطحی کمکربن در ریشهی رزوه، عمر خستگی پیچ خودرویی را کم میکند. دوم، ISO 898-1 برای کلاسهای کوئنچ و تمپرشده حداقل دمای تمپر تعیین کرده است؛ تمپر در دمای پایینتر سختی بیشتر اما تردی خطرناک میدهد. تفاوت ۱۰٫۹ و ۱۲٫۹ از همین SCM 435 بیشتر در دمای تمپر است تا در ترکیب. توضیح بیشتر در کوئنچ پیچ و مهره.
جایگزینها: فولاد بوردار
در تولید انبوه پیچ ۱۰٫۹، فولادهای کربنی بوردار هم رقیب SCM 435 هستند. مقدار بسیار کم بور سختیپذیری فولاد کربنی را بهطور محسوس بالا میبرد، و این فولادها ارزانتر و در فورج سرد نرمترند. محدودیت آنها این است که اثر بور در مقاطع درشت کمتر است و پایداری تمپرشان از کروممولیبدن کمتر. به همین دلیل برای پیچهای حساس خودرو، سایزهای درشتتر و ۱۲٫۹، فولاد کروممولیبدن انتخاب رایجتر است. انتخاب نهایی را همیشه آزمونهای کشش، سختی مغز و سطح، و خستگی تأیید میکنند.
سوالات متداول
SCM 435 چه فولادی است؟
فولاد کروم-مولیبدن مطابق استاندارد ژاپنی JIS.
معادل اروپایی و آمریکاییاش چیست؟
تقریباً خانواده 34CrMo4 در اروپا و 4135/4140 در آمریکا؛ معادل تقریبی نه یکسان.
نقش کروم و مولیبدن چیست؟
کروم سختیپذیری را بالا میبرد و مولیبدن از نرمشدن و تردی در تمپر جلوگیری میکند.
چرا برای پیچ خودرویی مناسب است؟
چون امکان رسیدن به استحکام بالا بدون تردی را میدهد که برای مقاومت خستگی لازم است.
تفاوت SCM 435 و SCM 440 چیست؟
SCM 440 کربن بیشتری دارد (حدود ۰٫۴۰ در برابر ۰٫۳۵ درصد)؛ سختیپذیری بیشتر برای سایزهای درشت، اما شکلپذیری کمتر در فورج سرد.
چرا مفتول SCM 435 پیش از فورج آنیل میشود؟
آنیل کروی کاربیدها را کروی و فولاد را شکلپذیر میکند تا سر پیچ بدون ترک فورج شود.
SCM 435 کمآلیاژ است یا پرآلیاژ؟
کمآلیاژ: حدود یک درصد کروم و چند دهم درصد مولیبدن.