فولاد تندبر-فولاد تندبُر چیست؟High -speed steel-فولاد 3343-فولاد HSS-مقاطع فولادی

فولاد تندبر-فولاد تندبُر (High -speed steel) در اصطلاح به اختصار HSS خوانده می شود. زیر مجموعه ای از فولادهای ابزاری است که معمولاً جهت ساخت ابزارهای برشی از آن استفاده می شود.

فولاد تندبر-فولاد تندبُر چیست؟High -speed steel-فولاد 3343-فولاد HSS-مقاطع فولادی

فولاد تندبر

این فولاد معمولاً در ساخت مته و تیغه های صفحه اره گرد بُر کاربرد دارد. طبق تعریف استاندارد ASTM A600-92a. فولادهای تند بر به دلیل قابلیتشان در ماشینکاری مواد در سرعت های نسبتاً بالا به این طریق نامگذاری شده اند. این فولادها، آلیاژهای پایه آهن پیچیده ای از کربن، کروم، مولیبدن یا تنگستن یا هر دو هستند. و ممکن است در بعضی موارد درصد بالایی از کبالت نیز داشته باشند.

این فولادها نسبت به فولادهای کربن -بالایی که تا دهه 1940 استفاده می شد. برتری داشته و سختی خود را در دماهای بالاتری حفظ می کنند. این ویژگی باعث شده تا ابزارهای برشی ساخته شده از جنس HSS. قابلیت کار در سرعت های بالاتری نسبت به فولادهای کربن – بالا داشته باشد. و به همین دلیل فولاد تندبر نامگذاری شده است.

از جمله ویژگی های شناخته شده فولادهای تندبر داشتن سختی (معمولاً بالای 60 راکول) و مقاومت به سایش بالا است. که معمولاً به میزان تنگستن و وانادیوم به کار رفته در ساخت آنها ارتباط دارد.

کاربرد اصلی فولادهای تندبر ساخت ابزارهای برشی مانند : مته ها، قلاویز، فرز انگشتی (End mill). تیغچه تراشکاری، هاب چرخنده تراشی و تیغه های اره گردبر است.

انواع فولاد تندبر

فولادهای تندبر آلیاژهایی هستند که خواص خود را از تنگستن یا مولیبدن و معمولاً هر دو بدست می آورند. این فولادها جزو سیستم آلیاژی چند – جزئی آهن – کربن – X هستند. که در آن X نشانگر یکی از عناصر کروم، تنگستن، مولیبدن، وانادیم یا کبالت است. معمولاً درصد عنصر X بیشتر از 7% به همراه بیش از 0.6% کربن است. این درصدها به تنهایی باعث افزایش سختی فولادها نشده. و برای تبدیل به فولاد تندبر واقعی نیاز به عملیات حرارتی دما بالا دارند.

در سیستم واحد نامگذاری (UNS)، گریدهای نوع تنگستنی (برای مثال T1 و T15) به صورت سری T120XX نامگذاری می شوند. در حالیکه گریدهای نوع مولیبدنی (برای مثال M2 و M48) به صورت سری T113XX نامگذاری می شوند. در استاندارد ASTM هفت نوع گرید تنگستنی و 17 نوع گرید مولیبدنی به رسمیت شناخته شده است.

افزودن مجموع حدود 10% تنگستن و مولیبدن راندمان سختی و استحکام فولادهای تندبر را پیشینه کرده و کمک می کند. که این فولادها در دماهای بالا این خواص را حفظ کنند.

فولادهای تندبُر تنگستنی

T1

اولین فولاد تندبر ساخته شده می باشد که در سال 1903 اختراع شد و حاوی 14% تنگستن بود. این فولاد امروزه با فولاد M2 جایگزین شده است.

فولادهای تندبُر مولیبدنی

M1

فولاد M1 خواص استحکام در دمای بالای M2 را ندارد. اما نسبت به شوک مقاوم تر بوده و انعطاف پذیرتر است.

M2

فولاد M2 فولاد تندبُر «استاندارد» صنعت و پرکاربردترین آنها است. این فولاد دارای کاربیدهای کوچک و تقسیم شده به صورت منظمی است. که باعث شده این فولاد مقاومت به سایش بالایی داشته باشد. اما حساسیت دکربوریزه شدن آن کمی بالاست. سختی این فولاد پس از عملیات حرارتی برابر سختی T1 میشود. اما مقاومت به خمش آن تا 4700 مگاپاسکال می رسد. همچنین استحکام و خواص ترموپلاستیسیته آن 50% بیشتر از T1 است. از این فولاد برای ساخت ابزارهای زیادی از جمله مته، قلاویز، برقو و … استفاده می شود. در استاندارد ISO 4957 فولاد 1.3343 معادل فولاد M2 می باشد.

M7

از فولاد M7 برای ساخت مته های بزرگتر که انعطاف پذیری و عمر زیاد. نیز از اهمیت بالایی برخوردار است استفاده می گردد.

M50

فولاد M50 خواص استحکام در دماهای بالای سایر گریدهای HSS را ندارد. اما برای دریل هایی که شکست مشکلی اساسی آنها است. و نیاز به انعطاف پذیری بیشتری است مورد استفاده قرار می گیرد. از این گرید معمولاً برای ساخت ساچمه های بلبرینگ های دما – بالا نیز استفاده می شود.

فولادهای تندبر کبالتی

افزایش عنصر کبالت باعث افزایش مقاومت به گرما می شود. و می تواند سختی را تا بالای 67 راکول افزایش دهد.

M35

M35 مشابه M2 است که 5% عنصر کبالت به آن اضافه شده است. M35 را معمولاً با نام فولاد کبالتی، HSS یا HSS-E نیز می شناسند. این فولاد نسبت به M2 توان کارکردن در سرعت های بالاتر و عمر بیشتری دارد.

M42

فولاد M42 فولاد تندبر سری مولیبدنی بوده که دارای 8 تا 10% کبالت است. از این گرید معمولاً در صنایع تراشکاری و فرزکاری حرفه ای استفاده می شود. چرا که نسبت به سایر گریدهای فولادهای تندبر، خواص مقاومت به گرمای فوق العاده ای دارد. و اجازه می دهد ابزار با سرعت های بیشتری کارکرده و زمان تولید کاهش پیدا کند. همچنین مقاومت به «لب پَر شدن» M42 در هنگام استفاده از آن. برای برش مقاطع ناپیوسته بیشتر از سایر گریدها بوده. و نسبت به ابزارهایی که از جنس کاربید ساخته شده اند. ارزان قیمت تر هستند. ابزارهای ساخته شده از این گرید معمولاً با نماد HSS-Co مشخص می شوند.

اثر عناصر آلیاژی

سری T حاوی 12 تا 2% تنگستن است و کروم، وانادیوم و کبالت دیگر عناصر اصلی آلیاژی هستند. سری M تقریباً 3.5 تا 10 درصد مولیبدن دارد و کروم، وانادیوم، تنگستن و کبالت سایر عناصر آلیاژی هستند. همه انواع فولادهای تندبر، چه پایه مولیبدنی و چه پایه تنگستنی، حدود 4% کروم دارند. اما درصد کربن و وانادیوم آنها متفاوت است. به عنوان یک قانون کلی زمانی که درصد وانادیم زیاد شود، درصد کربن نیز زیاد می شود.

فولاد تندبر تنگستنی نوع T1 حاوی مولیبدن یا کبالت نیست. انواع فولاد تندبر پایه تنگستنی، کبالت دار شامل فولادهای T4 تا T15 است و درصد کبالت در آنها متفاوت است.

فولادهای تند بر نوع مولیبدنی M1 تا M10 فاقد کبالت بوده. (به استثنای M6)، اما بیشتر آنها حاوی مقداری تنگستن هستند. فولادهای تندبر ممتاز پایه کبالتی، مولیبدنی – تنگستنی، به طور کلی در سری M30 و M40 طبقه بندی می شوند. فولادهای فوق پر سرعت معمولاً از M40 به بالا نامگذاری می شوند. سختی این فولادها را می توان از طریق عملیات حرارتی به شدت افزایش داد.

کربن

کربن با اختلاف مهم ترین عنصر تأثیرگذار بوده و به دقت کنترل می شود. با اینکه اکثر فولادهای تندبر محدوده باریکی برای حداقل و حداکثر میزان کربن دارند. تغییرات کوچک حتی در این بازه باریک نیز می تواند. سبب تغییرات چشمگیر در خواص مکانیکی و قدرت برش ماده شود. با افزایش کربن، سختی حین کار و در دمای بالا نیز افزایش می یابد. همچنین افزایش درصد کربن باعث افزایش شکل گیری کاربیدهای پیچیده، پایدار و سخت می شود. افزایش تعداد کاربیدها باعث افزایش مقاومت به سایش می شود.

سیلیسیم

تأثیر افزایش درصد سیلیسیم تا 0.1% ملایم استت. به صورت کلی معمولاً درصد سیلیسیم کمتر از 45% نگه داشته می شود.

منگنز

به طور کلی، غلظت منگنز در فولادهای تندبر زیاد نیست. این امر به دلیل تأثیر منگنز در افزایش تردی و احتمال ترک برداشتن در هنگام کوئنچ کردن ماده است.

فسفر هیچ گونه تأثیر مثبتی در فولادهای تندبر نداشته و به دلیل ایجاد پدیده «شکنندگی در دمای سرد». یا تردی در دمای اتاق، غلظت فسفر در حداقل ممکن نگه داشته می شود.

کروم

کروم در فولادهای تندبر همیشه حضور داشته و غلظتی بین 3 تا 5% دارد. فولادهای تندبر قابلیت سختکاری خود را عمدتاً از وجود کروم بدست می آورند. عموماً درصد کروم در فولادهای تندبر 4% است زیرا به نظر می رسد. که این غلظت بهترین سازش را بین سختی و چقرمگی ایجاد می کند. علاوه بر این، کروم باعث کاهش اکسیداسیون و پوسته پوسته شدن در طی عملیات حرارتی می شود.

تنگستن

وجود تنگستن در فولادهای تندبر حیاتی است. تنگستن در تمام فولادهای تندبر سری T وجود داشته ولی فقط در دو گرید فولاد سری M وجود دارد. کاربیدهای پیچیده آهن، تنگستن، و کربن که در فولادهای تندبر یافت می شود بسیار سخت بوده. و باعث افزایش چشمگیر مقاومت به سایش ماده می شود. تنگستن باعث افزایش سختی گرم ماده شده، و باعث ایجاد سختکاری ثانویه می شود. وجود تنگستن باعث افزایش چشمگیر مقاومت ماده به تمپر شدن می شود. در زمانیکه درصد تنگستن کاهش یابد، معمولاً درصد مولیبدن را افزایش می دهند تا کاهش آن جبران شود.

مولیبدن

مولیبدن همان کاربید دو گانه را با آهن و کربن تشکیل می دهد که تنگستن تشکیل می دهد. اما دارای نیمی از وزن اتمی تنگستن است. در نتیجه، مولیبدن می تواند بر اساس تقریباً یک قسمت مولیبدن، بر حسب وزن. به جای دو قسمت تنگستن جایگزین شود. نقطه ذوب فولادهای مولیبدنی کمی پایین تر از فولادهای تنگستنی است. و به همین دلیل به دمای سختکاری کمتری نیاز دارند و محدوده سختکاری باریک تری دارند.

وانادیوم

وانادیم در ابتدا بمنظور پاک کردن ناخالصی های سرباره. و کاهش سطح نیتروژن در عملیات ذوب، به فولادهای تندبر اضافه شد. اما به زودی مشخص شد که این عنصر به طور مؤثری کارایی برش ابزارها را افزایش می دهد. افزودن وانادیوم باعث تشکیل کاربیدهای بسیار سخت و پایدار می شود. که مقاومت به سایش را به طور قابل توجهی افزایش می دهد. و تا حدودی نیز سختی گرم را افزایش می دهد.

کبالت

تأثیر اصلی کبالت در فولادهای تندبر افزایش سختی گرم و در نتیجه افزایش کارایی برش. در هنگام بالا رفتن دمای ابزار در حین عملیات برش است.

گوگرد

گوگرد، در غلظت های طبیعی 0.03% یا کمتر، هیچ تأثیری بر خصوصیات فولادهای تندبر ندارد. با این حال، گوگرد به برخی فولادهای تندبر خاص اضافه می شود تا باعث ایجاد خاصیت خوش تراشی شود. همانطور که در فولاد های کم آلیاژ این کار را می کند.

نیتروژن

نیتروژن به صورت کلی در فولادهای ذوب شده در مجاور هوا. در غلظت هایی در حدود 0.02 تا 0.03% موجود است. این درصد در برخی فولادهای تندبر عمداً تا 0.04% یا 0.05% افزایش داده می شود. این افزایش درصد نیتروژن اگر با افزایش درصد سیلیسیم همراه شود می تواند باعث افزایش ماکسیمم سختی تمپر شده شود و می تواند بر روی مورفولوژی کاربیدها نیز تأثیر بگذارد.

پوشش (Coating)

عمر ابزار ساخته شده از فولادهای تندبر را می توان با پوشش دهی. توسط روش هایی مانند انباشت بخار فیزیکی افزایش داد. تیتانیوم نیترید (TiN) یکی از پوشش هاست. وظیفه این پوشش ها معمولاً افزایش خاصیت روانکاری و سختی است.

فولاد رسول دلاکان

با سالها تجربۀ ارزشمند و گرانبها در عرصه تأمین و توزیع انواع ورق آلیاژی و انواع فولاد آلیاژی. با گواهینامه ها و آنالیزهای معتبری که ضمیمه محصولاتش به مشتریان خویش ارائه داده است. توانسته رضایتمندی مشتریان خویش را همواره فراهم آورد.

صنعتگر شریف و گرامی از اینکه ما را جهت خرید کالا (فولاد آلیاژی) مورد نیاز خویش. انتخاب می نمایید از شما سپاسگزاریم.

ارتباط با ما
09122136675 – 02128423820-09922704358
واتس آپ: 09122136675
اینستاگرام: fooladdalakan
ایمیل : [email protected]