1. Karakteristike alatnog čelika za hladno obradu
Najvažnija karakteristika alatnog čelika za hladnu obradu je njegova otpornost na habanje. Osnovna metoda za poboljšanje otpornosti na habanje je povećanje tvrdoće čelika. Alatni čelik za hladnu obradu se generalno kaljuje i kaljuje, i koristi se u stanju tvrdoće od oko 60HRC. Povećanje sadržaja C u čeliku može povećati tvrdoću. Osim toga, dodavanjem Cr, Mo, V, W i drugih elemenata za stvaranje karbida, tako da čelik sadrži M7C3, M6C, MC i druge tvrde karbide, može dodatno poboljšati otpornost čelika na habanje. Međutim, kada je količina karbida velika, žilavost i otpornost čelika na zamor se smanjuju. Stoga je potrebno odabrati odgovarajući alatni čelik za hladnu obradu prema namjeni.
2. Ugljični alatni čelik
Čelik sa sadržajem C od 0,55% ~ 1,50% i malo Si i Mn je ugljični alatni čelik. U JIS-u postoji 11 razreda ugljeničnog alatnog čelika. Ugljični alatni čelik je kaljen na 750 ~ 840 stupnjeva i kaljen na 150 ~ 200 stupnjeva, a tvrdoća može doseći 54 ~ 63HRC. Zbog malog broja legirajućih elemenata u karbonskom alatnom čeliku, otvrdljivost je slaba, pa je potrebno provesti kaljenje vodenim hlađenjem. Čak i ako se voda ohladi, središte obratka se ne može očvrsnuti, samo je površina otvrdnuta, a tvrdoća središta je i dalje niska. Najčešće korišteni JIS karbonski alatni čelik je SK105 (1.05C-0.2Si-0.25Mn). SK105 se koristi za rezanje alata, čeličnih šipki, uboda i kalupa.
3. Legirani alatni čelik
JIS klasifikuje legirani alatni čelik u četiri kategorije: alatni čelik za rezanje, alatni čelik otporan na udarce, čelik za hladno obradu, čelik za vruću obradu. Među njima je 10 vrsta čelika za hladno obradu. Osim toga, postoji mnogo modificiranih vrsta čelika na bazi JIS čelika. U nastavku slijedi kratak opis karakteristika reprezentativnih vrsta legiranog alatnog čelika.
3.1 Niskolegirani alatni čelik
Sadržaj legirajućih elemenata u čeliku za hladno obradu je relativno niskolegirani alatni čelik, a najčešće korištene klase su SKS93 (1.05C-0.95Mn-0.4Cr) i SKS3 (0.95C{{10}.05Mn-0.75Cr). Sadržaj Mn u ova dva razreda je oko 1%, SKS93 sadrži 0,4Cr, SKS3 sadrži 0,75Cr, što poboljšava kaljivost čelika. Pored toga, SKS3 takođe sadrži 0,75% W za poboljšanje otvrdljivosti i žilavosti. Niskolegirani alatni čelik se koristi za rezne rubove, mjerač, matrice itd.
3.2 Visoko C i visoko Cr alatni čelik za hladnu obradu
Najpoznatiji razred alatnog čelika visokog C i visokog Cra je SKD11 (1.5C-12Cr-1Mo serija). Najveća karakteristika SKD11 je njegova dobra otpornost na habanje. Zbog visokog sadržaja Cr, u matičnoj fazi nalazi se grubi Cr karbid (M7C3), koji poboljšava otpornost na habanje. Otvrdljivost SKD11 je dobra, a čak se i tvrdoća jezgra može postići hlađenjem zrakom. Temperatura gašenja SKD11 je 1000 ~ 1040 stepeni. Ovo je uobičajena temperatura gašenja u pećima za toplinsku obradu vakuuma. Alatni čelik za hladnu obradu sa boljom otpornošću na habanje od SKD11 je SKD1 (2C-12Cr serija). Sadržaj C i Cr u SKD1 je veći nego u SKD11, tako da je i količina grubih Cr karbida veća, što SKD1 čini alatnim čelikom sa visokom otpornošću na habanje. Zbog velike količine Cr karbida, žilavost i otpornost na zamor nisu tako dobri kao SKD11. Budući da je temperatura gašenja SKD1 950 stepeni, što se razlikuje od uobičajene temperature gašenja, a otvrdljivost je loša, mora se galiti uljem. Dakle, SKD1 se rijetko koristi.
3.3 8%Cr alatni čelik za hladnu obradu
Iako 8%Cr čelik nije uključen u JIS standarde, on se široko koristi. Na osnovu SKD11, sastav čelika je prilagođen i glavni sastav je 1C-8Cr-2Mo. Pozadina 8% Cr je da je 1970-ih, EDM obrada kaljenog i otpuštenog čelika bila vrlo česta, ali se pojavio problem pukotina uzrokovanih EDM obradom. Glavni razlog nastanka pukotine je taj što se abnormalni sloj ne uklanja dovoljno, ali i zaostalo naprezanje i žilavost gašenja nisu dovoljni. Preostalo naprezanje se može efikasno eliminisati upotrebom kaljenja na visokim temperaturama. Ali SKD11 nakon tretmana kaljenja na visokim temperaturama, ne može dobiti potrebnu tvrdoću, a žilavost nije dobra. Stoga, na osnovu SKD11, smanjenje C i Cr radi poboljšanja žilavosti, dodavanjem više Mo, tako da čelik može dobiti i visoku tvrdoću od 62HRC nakon kaljenja na visokim temperaturama, tako da se formira 8% Cr čelika. Otpornost na habanje od 8% Cr nije tako dobra kao SKD11, ali zbog svojih odličnih sveobuhvatnih performansi, trenutno se još uvijek široko koristi, i to je standardni razred alatnog čelika za hladnu obradu paralelno sa SKD11. Od tada je razvijena poboljšana klasa 8% Cr čelika.
