เหล็ก CPM Cold Work Tool Steel ที่เรารู้จักกันดี คือเหล็กที่ผลิตด้วยเทคโนโลโยีผงอัด(PM) สมรรถนะสูงผลิตโดยบริษัท Crucible
คำว่า Cold Work หมายถึงเหล็กเครื่องมือที่เน้นใช้งานที่ความร้อนไม่สูงมาก ไม่ถึงกลุ่ม High Speed มันจะมีคุณสมบัติที่สูงหลายด้าน เช่นสูงทั้งความแข็ง, ความเหนียว และการต้านสึกหรอ ...
ดูง่ายๆว่าเหล็กกลุม Cold Work จะเจืออัลลอยกลุ่มเพิ่มสมบัติทาง High Speed เช่น ทังสเตน, โมลิบดินัม หรือ โคบอลต์ ในปริมาณไม่เยอะ
คำว่า Tool Steel แปลว่าคุณสมบัติด้านการต้านสนิม/การกัดกร่อน จะเป็นสิ่งที่คำนึงรองลงไป
คำว่า PM หมายถึง Powdered Metallurgy ... การสร้างเหล็กเจืออัลลอยสูงมากๆด้วยวิธีการปกติเป็นสิ่งที่ทำได้ยาก และมักเจอปัญหาเรื่องความเหนียวที่ต่ำ เพราะคาร์ไบด์มีขนาดใหญ่เกินไป
ในกระบวนการผลิตเหล็ก เริ่มต้นที่เบ้าหลอมขนาดใหญ่, ซึ่งเหล็กจะค่อยๆเย็นตัวลงมากลายเป็นของแข็ง เรียกว่าการ Solidification ซึ่งเป็นการเย็นตัวที่ช้ามาก
ในช่วงการเย็นตัว คาร์ไบด์ของอัลลอยจะเกินการตกตะกอนจับกันเป็นกลุ่ม ... ยิ่งปริมาณคารบอนและธาตุอัลลอยเยอะเท่าไหร่ (แปลว่าคาร์ไบด์ยิ่งสูง) คาร์ไบด์ก็ยิ่งมีการจับตัวเป็นก้อนมากขึ้นเท่านั้น
การที่คาร์ไบด์จับตัวเป็นก้อนใหญ่ทำให้ความเหนียวของเหล็กต่ำลง จนบางทีอาจต่ำเกินไปเกินกว่าจะนำไปใช้งาน
เทคโนโลยี PM คือการฉีดเหล็กหลอมเหลวให้ออกมาเป็นละอองเล็กๆ และทำให้เย็นตัวอย่างรวดเร็ว ตกลงมาเป็นผง ... นั่นแปลว่าแต่ละหยดจะทำหน้าที่เสมือนเป็นเบ้าหลอมขนาดเล็กที่เย็นตัวลงมาเอง ... ด้วยขนาดละอองที่เล็ก การ Solidification จึงเกิดขึ้นไวมาก จึงเลี่ยงปัญหาคาร์ไบด์จับตัวได้
หลังจากนั้นจึงนำเหล็กผงนี้มาอัดในเป้า และให้ความร้อนเผาผนึกด้วยแรงอัดสูงรอบทิศทางเข้าด้วยกัน เรียกว่า Hot Isostatic Pressing (HIP) เป็นกระบวนการผสานเนื้อเหล็กแบบ Sintering คือเผาไม่ถึงจุดหลอมเหลว ลักษณะเดียวกับการหนีบดามัสกัส เกิดเป็นเหล็ก PM เบอร์ต่างๆ
เหล็ก CPM Cold Work Tool Steel แบ่งออกด้วยลักษณะเฉพาะทางโลหะวิทยา เป็น 2 กลุ่ม
กลุ่มแรกคือ 1V, 3V และ 9V กลุ่มที่สองคือ 4V, 10V และ 15V โดยมี Cruwear อยู่ตรงกลางระหว่าง 2 กลุ่มนี้ ตัวเลขของ V แทนปริมาณ % ของวาเนเดียมที่ผสมลงไป
กลุ่มแรก ออกแบบมาให้มีปริมาณคาร์บอนในออสทีไนต์ที่ค่อนข้างต่ำ จึงมีค่าความสมดุลของความเหนียวและการต้านสึกที่สูง แลกกับการทำความแข็งได้ไม่สูงมาก อยู่ราวๆ 60HRC ต้นๆ
กลุ่มที่สอง ออกแบบมาให้มาคาร์บอนในระบบสูงกว่า ทำความแข็งได้มากกว่ากลุ่มแรกเยอะ บางตัวสามารถไปได้ถึง 66+HRC แต่ก็แลกกับความสมดุลระหว่างความเหนียวกับความต้านสึกที่ต่ำกว่าไป
CPM-3V ถือเป็นเหล็กที่มีค่าความสมดุลของความเหนียวและความต้านสึกดีที่สุดตัวนึงในเหล็กทั้งหมด แม้ว่าจะทำความแข็งได้ในช่วง 58-62 แต่ก็ถืออยู่ในเกณฑ์ดีมากแล้ว
แถม CPM-3V ยังมีการต้านสนิมที่ถือว่าดีที่สุดในบรรดา CPM Cold Work ทั้งหมด คือใกล้เคียงกับสเตนเลสบางตัว
เอางานเก่ามาโชว์ครับ CPM-3V Fighter โดยช่างแฮ็ก เล่มนี้ส่งไปชุบแข็งที่ Peters Heat Treat USA
Rudchapin Kumpu
15/1/2566
Steel Republic - มีด เหล็ก วัสดุ