فولاد های تند بر (خشکه هوایی)

 

فولاد تندبر
High-speed steel

فولاد تندبر (خشک هوایی) که به اختصار فولاد HSS خوانده می‌شود، دارای عنصر آلیاژی است.
برندگی مهمترین ویژگی فولادهای تندبر یا خشکه هوایی است و برجسته ترین ویژگی فولاد های تندبراست.
خشک هوایی از دسته فولادهای ابزاری است و زیر مجموعه ای از این فولادها بشمار می آید که در ساخت ابزار های برشی از آن استفاده می شود.

کاربرد خشک هوایی:
تراش کاری
فرزکاری و برش کاری بر روی اجسام سخت

فولاد های تندبر با دارا بودن سختی (به طور میانگین) 60 تا 70 راکول در گروه سخت ترین فولاد های آلیاژی جای گرفته اند.
این نوع از فولاد، انواع مختلفی دارد که از انواع آن می توان به: 1,3265، 1.3255، 1.3207، 1.3343 و … که از ویژگی های آن به درصد های بالای عناصرV – W – MO – Cr – C- CO ذکر کرد.
این فولاد معمولاً در ساخت مته و تیغه‌های صفحه اره گردبُر کاربرد دارد.
عنصر تأثیرگذار این دسته، تنگستن است که باعث افزایش سختی پذیری و همچنین کاهش سختی در دمای بالا می شود.

این فولادها نسبت به فولادهای کربن-بالایی که تا دهه ۱۹۴۰ استفاده می‌شد
برتری داشته و سختی خود را در دماهای بالاتری حفظ می‌کنند.
این ویژگی باعث شده تا ابزارهای برشی ساخته شده از جنس HSS قابلیت کار در سرعت‌های بالاتری نسبت به فولادهای کربن-بالا داشته باشد و به همین دلیل فولاد تندبر نامگذاری شده ‌است.

این فولاد ها در ابزار خان کشی، ابزار تراش و فرز و تیغه های اره های دوار کاربرد دارند.

ویژگی فولاد تندبر

 

ویژگی فولاد تندبر

 

از جمله ویژگی‌های شناخته شده فولادهای تندبر داشتن سختی (معمولاً بالای ۶۰ راکوِل) و مقاومت به سایش بالا است
که معمولاً به میزان تنگستن و وانادیوم به کار رفته در ساخت HSS مربوط است.
این دسته از فولاد های عناصر کربن و تنگستن و کروم بسیار بالا دارند ولی عنصر کبالت در بعضی از گرید ها از جمله 1.3255 وجود دارد و در بعضی از گرید ها نیز وجود ندارد.

فولادهای تندبر آلیاژهایی هستند که خواص خود را از تنگستن یا مولیبدن و معمولاً هر دو بدست می‌آورند.
این فولادها جزو سیستم آلیاژی چند جزئی هستند که در آن یکی از عناصر کروم، تنگستن، مولیبدن، وانادیوم یا کبالت وجود دارد. در فولاد خشکه هوایی از کربن برای حفظ سختی در درجه حرارت بالا استفاده می شود و از وانادیم برای افزایش استحکام و مقاومت به سایش آهن و همچنین از کروم نیز به عنوان عامل بهبود چقرمگی (Toughness) و مقاومت در مقابل سایش استفاده می شود.

در سیستم واحد نامگذاری(UNS)، گریدهای نوع تنگستنی برای مثال T1 و T15 به صورت سری T120xx نامگذاری می‌شوند، در حالیکه گریدهای نوع مولیبدنی برای مثال M2 و M48 به صورت سری T113xx نامگذاری می‌شوند. در استاندارد ASTM هفت نوع گرید تنگستنی و ۱۷ نوع گرید مولیبدنی به رسمیت شناخته می‌ شود.
افزودن مجموع حدود ۱۰٪ تنگستن و مولیبدن راندمان سختی و استحکام فولادهای تندبر را بیشینه کرده و کمک می‌کند که این فولادها در دماهای بالا این خواص را حفظ کنند.

  • فولاد تندبر (خشکه هوایی) 1.3255

فولاد 1.3255 که با نام فولاد خشکه هوایی 3255 نیز شناخته می شود، یک فولاد تندبر کبالت دار بوده که با مقادیر بسیار زیادی تنگستن همراه بوده که مقاومت به سایش بسیار بالایی ایجاد می کند و چقرمگی آن را در مقایسه با سایر فولادهای کبالت دار کاهش می دهد. به دلیل وجود کبالت در فولاد 3255، چقرمگی آن در مقایسه با فولادهای ابزار بدون کبالت بالاتر است.

برای آنبل کاری فولاد تندبر 3255 می بایست آن را در 770 الی 840 درجه سانتیگراد به مدت 2 ساعت نگهداری کرد و سپس به صورت آهسته تا دمای 600 درجه سانتیگراد در کوره سرد نمود. از کاربردهای فولاد تندبر 3255 می توان به استفاده آن ها در انواع مختلف ابزارهای چرخشی، تیغیه های برش، دریل های دوقلو، ابزارهای کار با چوب و کلیه کاربردهای فولادهای ابزار سردکار اشاره نمود.

  • فولاد تندبر 3243

فولاد 1.3243 یا همان فولاد خشکه هوایی 3243 از دسته فولادهای آلیاژی تندبر است. فولاد تندبر 3243 یک فولاد تندبر مولیبدنی با نام M35 بوده که در آلیاژ آن 5-5/4 % مولیبدن، 5/5-5/4 % کبالت و 7-6 % وانادیوم دیده می شود.

مقاومت به سایش عالی مشابه سایر فولاد های تند بر می باشد و در دماهای بالا سختی خود را از دست نمی دهد و مانند اغلب فولادهای ابزار چقرمگی نسبتا پایینی دارد. به دلیل وجود کبالت چقرمگی فولاد تندبر 3243 در مقایسه با فولادهای ابزار بدون کبالت بالاتر است. این فولاد با وجود دارا بودن درصد زیادی از تنگستن، قابلیت جوشکاری نسبتاً خوبی دارد.

  • فولاد تندبر 3207

فولاد 1.3207 یا همان فولاد خشکه هوایی 3207 از دسته فولادهای آلیاژی تندبر(خشکه هوایی) بوده که دارای ترکیب شیمیایی 3/1 % کربن، 45/0% سیلیسیوم، 4/0% منگنز، 5/4% کروم، 9/3% مولیبدن، 5/3% وانادیوم و 10% تنگستن و 5/9-5/10% کبالت می باشد.

مشخصات و کاربردهادی فولاد تندبر 3207 تقریبا مشابه سایر فولادهای این دسته می باشد. این استاندارد از فولاد تندبر که تنگستن و وانادیوم بیشتری را در آلیاژ خود جای داده، دارای سختی و برندگی بیشتری است. در مقایسه با سایر استاندارد ها در گروه فولاد های تند بر یا خشکه هوایی است.

  • فولاد تندبر S600

فولاد تندبر 1.3343 که با نام فولاد S600 نیز در میان فولادها معروف بوده از دسته فولادهای مولیبدن دار بوده
که با مقادیر بسیار زیادی تنگستن همراه است که مقاومت به سایش بسیار بالایی را ایجاد می کند.
این فولاد همچنین با نام فولاد خشکه هوایی 3343 نیز در میان فولادها معروف می باشد. خشکه هوایی 3343 شامل ترکیب شیمیایی 9/0% کربن، 45/0% سیلیسیوم، 4/0% منگنز، 15/4% کروم، 95/4% مولیبدن، 85/1% وانادیوم و 5/63% تنگستن می باشد.
از این فولاد به طور گسترده ای برای ابزارهای برشی از قبیل مته مارپیچ، تیغه های فرز، اره، ابزار خان کشی، ابزار برشی دقیق، و چاقو ها استفاده می شود.

  • فولاد تندبر 3265

فولاد تندبر 1.3265 از دسته فولادهای تندبر کبالت دار بوده که با مقادیر بسیار زیادی تنگستن همراه است که مقاومت به سایش بسیار بالایی ایجاد می کند و چقرمگی آن را در مقایسه با سایر فولادهای کبالت دار کاهش می دهد. فولاد 3265 در مقایسه با فولاد 3255 به دلیل وجود کبالت بالاتر، چقرمگی بهتری دارد.

عملیات حرارتی فولاد خشکه هوایی

 

فولاد خشک هوایی

 

دمای آنیلینگ فولاد تندبر به این گونه است:
800 – 860 درجه سانتی گراد حرارت دهید و سپس به آرامی آن را در کوره خنک کنید.
این کار بیشترین میزان سختی را ایجاد خواهد کرد.
تنش تسلیم برای برطرف کردن تنش ناشی از ماشینکاری، باید فولاد را به مدت یک ساعت در معرض حرارت 600 – 650 درجه سانتی گراد قرار داد و سپس در هوا خنک می‌شود.

این فرایند برای کاهش اعوجاج در طول عملیات حرارتی انجام می شود.
فورجینگ یا همان دمای فورجینگ (آهنگری) فولاد تندبر 1.3207 ، 900 – 1100 درجه سانتی گراد است.

در نهایت اینطور می‌توان نتیجه گرفت که فولاد خشکه هوایی 1.3207 بدلیل سختی بسیار زیاد و مقاومت در برابر سایش در حین برش، کابردهای فراوانی دارد
از جمله: ابزارهای برشی خاص- ابزار خان کشی-ابزار تراش و فرزکاری -ساخت قلم تراش-ابزار کار برای کار بر روی چوب-ساخت مته و تیغ اره.

 

فهرست