فولاد خشکه هوایی که دارای خواص فیزیکی و مکانیکی ویژ‌ه‌ای هست، در برابر سایش از سختی و مقاومت بالایی برخوردار است. از این فولاد پر آلیاژ به عنوان ماده اولیه ابزار برش استفاده می‌شود. از کاربردهای اصلی فولاد خشکه هوایی در ابزارهای برش صنعتی مانند دستگاه‌های فرز و تیغه‌های اره می‌توان اشاره نمود.
فولاد خشکه هوایی چیست؟
در حقیقت، فولاد خشکه هوایی، یکی از انواع فولاد ابزار آلیاژی محسوب می‌شود که در برخی منابع آن را با نام فولاد HSS می‌شناسند. HSS این واژه، مختصر شده High Speed Steel است. فولاد خشکه، نام تندبر را از قابلیت بالایی که در ماشین‌کاری مواد در سرعت بالا دارد، بر گرفته است.
در ترکیب شیمیایی فولاد خشکه، از عناصر آلیاژی نظیر تنگستن، کروم، مولیبدن و وانادیوم و در برخی موارد، کبالت مورد استفاده قرار میگیرد که این عناصر سبب افزایش خاصیت مقاومت به سایش در کنار سایر خواص آن خواهند شد. قیمت فولاد HSS بسته به ترکیب شیمیایی آن متغیر است.
فولاد خشکه هوایی را می‌توان در دماهای بالاتر از ۵۰۰ درجه سانتی‌گراد بدون هیچ گونه نگرانی جهت از دست دادن سختی و فرم استفاده کرد. همچین باید به این نکته اشاره کرد که فولاد، خانواده بسیار بزرگی است که فولاد تندبر یکی از انواع آن‌ها بشمار می‌رود.
کاربرد فولاد خشکه هوایی
فولاد خشکه هوایی در موارد زیر کاربردهای بسیاری دارد:
-
قلم تراش‌ها
-
ابزارهای خراطی
-
تیغه‌های اره و سوهان‌ها
-
صنایع قالب سازی و مهر زنی
-
دریل‌ها، مته‌هاو دستگاه‌های فرز
-
ابزارهای دنده تراشی و تیغه‌های تراش
-
ابزارهای برش خاص و ابزارهای خان‌کشی
-
ابزارهای دستی و ابزارهای لبه تیز مانند چاقوی جیبی، چاقوی آشپزخانه و مته های حفاری
تردی هیدروژنی چیست؟ چرا مهم است؟
مزایای فولاد تندبر
از مزایای متعدد فولادهای خشکه هوایی (تندبر) می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:
-
سرعت برش بالا
-
قیمت نسبتا پایین
-
دمای بالای ۶۰۰ درجه سانتی‌گراد
-
قابلیت خورد شدن مناسب در طول تولید
-
استحکام زیاد (مقاومت بالا در برابر شکستگی)
انواع فولاد خشکه
با توجه به عناصری که در ساخت فولاد خشکه هوایی مورد استفاده قرار می‌گیرند به انواع مختلفی دسته بندی می‌شوند. به طور کلی، دو نوع فولاد تندبر پایه تنگستن و پایه مولیبدن وجود دارد. در انواع فولاد تندبر، از ۴ درصد کروم نیز استفاده می‌شود.
فولاد تندبر تنگستنی را با حرف T و فولاد خشکه هوایی پایه مولیبدنی را با حرف M نشان می‌دهند. اعدادی که پس از این حروف می‌آیند معنای چندان خاصی ندارند. در نتیجه فولاد تندبر M1 از فولاد خشکه هوایی M2 لزوما مقاومت کمتری ندارد. این اعداد تنها جهت تمایز فولادها از یکدیگر بکار می‌روند.
- فولاد خشکه هوایی پایه تنگستنی
در مواد شیمیایی تشکیل دهنده این نوع فولاد خشکه هوایی ۱۲ تا ۲۰ درصد تنگستن وجود دارد و از کبالت، وانادیوم و کروم نیز مورد استفاده قرار میگیرد. در فولاد T1، مقدار کبالت و مولیبدن صفر است. فولادهای T4 تا T15 مقادیر مختلفی از کبالت دارند.
- فولاد خشکه هوایی پایه مولیبدنی
اگر در فولاد تندبر از ۳.۵ تا ۱۰ درصد مولیبدن استفاده شود آن را فولاد پایه مولیبدنی می‌نامند. از دیگر عناصر آلیاژی این فولاد می‌توان به وانادیوم، کروم، تنگستن و کبالت نام برد. میزان کبالت در فولادهای خشکه پایه مولیبدنی از M1 تا M10 به جز فولاد M6 ، صفر است.
عملیات حرارتی فولاد خشکه هوایی
عملیات حرارتی فولاد خشکه هوایی را در دمای ۸۰۰ تا ۸۶۰ درجه سانتی‌گراد انجام داده و سپس آن را در کوره سرد می‌کنند. عملیات حرارتی، سختی فولاد تندبر را بالا می‌برد و جهت سخت کاری فولاد استفاده می‌شوند. با قراردادن این نوع فولاد در دمای ۶۰۰ تا ۶۵۰ درجه سانتی‌گراد به مدت ۶۰ دقیقع و سرد کردن آن در هوای آزاد، اعوجاج آن کاسته می‌شوند. فورجینگ یا آهنگری این فولاد در دمای ۹۰۰ تا ۱۱۰۰ درجه سانتی‌گراد انجام می‌شود.
نکات مهم در خرید فولاد خشکه
در مجموع، میبایست اینگونه بیان نمود که نمی‌توان تمام ویژگی‌های فولاد خشکه را به تنهایی در یک ترکیب شیمیایی یافت. برای مثال، فولاد پایه مولیبدنی M1، M2 و M7 و فولاد پایه تنگستنی T1 از کارآمدترین انواع فولاد خشکه هوایی محسوب می‌شوند که بالاترین حد سختی و عملکرد در برش را دارا می‌باشند.
با این وجود، مقاومت به سایش و سختی کمتری نسبت به سایرین دارند. اگر به ترکیب شیمیایی آن‌ها وانادیوم اضافه شود، مقاومت به سایش و سختی دما بالای آن‌ها افزایش میابد.
فولادهای تندبری که حاوی مقایر متوسط وانادیوم‌اند، جهت برش‌های سخت و ظریف عملکرد نسبتا عالی دارند و می‌توان فولاد تندبر با ۵% وانادیوم را دارای بهترین عملکرد برای برش فلزات سخت و ماشین‌کاری فولاد زنگ نزن، آلیاژهای آستنیتی، فلزات نسوز و آلومینیوم بشمار آورد.
سخن پایانی
فولاد خشکه هوایی یا فولاد تندبر نخستین بار توسط رابرت ماشت فلزکار انگلیسی تولید شد. در ابتدا نام این نوع فولاد را فولاد ماشت نام گذاری کردند که این فولاد دربردارنده 2 درصد کربن، 2.5 درصد منگنز و 7 درصد تنگستن بودند. اساسی‌ترین ویژگی این فولاد آن بود که با کاهش درجه ی هوا به میزان سختی آن اضافه می‌شود.