گروههای اصلی این نوع فولاد شامل: vcn۱۰۰ ،vcn۱۵۰ و vcn۲۰۰ می‌باشند که هرکدام در صنعت کاربردهای گوناگونی دارند. ویژگی اصلی فولاد vcn مقاومت بالا دربرابر شکستن میباشد. فولاد vcn۱۵۰، مقاومت کمتری نسبت به فولاد vcn۲۰۰ دارد ولی کاربرد فولاد vcn۱۵۰ در مقایسه با سایر انواع فولاد vcn گسترده تر است.
کاربردهای کلی فولاد vcn
شافتها و کلا قطعات طول بلند در ماشین آلات و وسایل نقلیه که نیاز به استحکام بالا مقاومت کششی بالا انعطاف پذیری خوب مقاومت بالا در برابر شکست دارند از این نوع فولاد ساخته میشوند.
همچنین میل لنگ‌ها، محورهای غیر هم مرکز، اجزاء و قطعات دندانه دار، شافت‌های مربوط به صنایع سیمان، شاسی اتومبیل، صفحه دیسک نیز از فولاد vcn ساخته میشوند.
فولاد vcn۱۵۰
فولاد vcn۱۵۰، که به آن فولاد ۶۵۸۰ نیز گفته میشود، عملیات حرارتی پذیر، کم آلیاژ و حاوی نیکل، کروم و مولیبدن است. این فولاد به‌دلیل چقرمگی و توانایی ایجاد مقاومت بالا هنگام عملیات حرارتی و حفظ مقاومت به خستگی، فولادی شناخته شده است. فولاد vcn۱۵۰، بسیار محبوب و متنوع میباشد. این فولاد ها را می‌توان از طریق عملیات حرارتی به استحکام کششی مطلوب رساند. فولاد VCN۱۵۰ یکی از پرکاربردترین فولادهای ابزار بازار ایران است.
ترکیب شیمیایی فولاد vcn۱۵۰
فولاد vcn۱۵۰ (برحسب درصد وزنی)شامل : سیلیکون: حداکثر ۰.۴ درصد. منگنز:۰.۶۵ درصد. کروم: ۱.۵ درصد. مولیبدن: ۰.۲۳ درصد. نیکل: ۱.۵ درصد
خواص مکانیکی و فیزیکی
خواص فیزیکی و مکانیکی فولاد vcn۱۵۰ در دمای محیط، به این صورت می باشد:
مدول الاستیسیته: ۲۱۰×۱۰۳ x N/mm۲
چگالی فولاد vcn۱۵۰ : ۷.۸۴ g/cm۳
اندازه‌های موجود: ۲۰mm – ۳۰۰mm
سختی فولاد vcn۱۵۰: ۲۲۰-۲۵۰ BHN
هدایت حرارتی:۳۷.۷ W/m. K
ظرفیت گرمایی ویژه: ۰.۴۶ J/g.K
دمای سخت شدن: ۸۲۰-۸۵۰˚C
شرایط سردسازی (کوئنچ): روغن
مقاومت فولاد vcn۱۵۰
مقاومت بسیار خوب در برابر اشتعال
مقاومت خوب در اب شیرین
مقاومت بسیار خوب در حلا آلی
مقاومت خوب در اکسیداسیون
مقاومت متوسط در برابر آب دریا
مقاومت ضعیف در برابر اسید قوی
مقاومت ضعیف در برابرقلیاهای قوی
حداقل دمای مورد نیاز: ۴۳.۲-۷۳.۲˚C
حداکثر دمای مورد نیاز: ۶۱۳-۶۵۳˚C
شرایط عملیات حرارتی فولاد vcn۱۵۰
عملیات حرارتی این فولاد شامل چند مرحله است که در ادامه به آن میپردازیم:
نرماله کردن
یکی از روش‌های عملیات حرارتی، نرماله کردن میباشد. دمای نرماله کردن فولاد vcn۱۵۰ بین ۸۵۰-۸۸۰oC تعیین شده است.
تنش زدایی
برای از بین بردن تنش‌های ماشینکاری، عملیات تنش زدایی از طریق حرارت دادن و گرم کردن فولاد vcn۱۵۰ انجام میشود. برای این منظور، فولاد vcn۱۵۰ را به مدت ۱-۲ ساعت در دمای ۶۵۰˚C نگه داشته، و سپس در هوا خنک می‌کنند. این فرایند، به منظور کاهش انحرافات و تغییر شکل، در طول عملیات حرارتی انجام میشود.
سخت شدن
فولاد vcn۱۵۰، در محدوده دمایی ۸۳۰-۸۶۰˚C سخت میشود و پس از آن در روغن سردسازی میشود. دمای کوئنچ براساس آزمون جامینی (تست میزان سختی پذیری فولاد) ۸۵۰˚C است.
تمپر کردن
یکی دیگر از روش‌های عملیات حرارتی که می‌توان روی فولاد vcn۱۵۰ انجام داد؛ تمپرینگ میباشد. دمای تمپر کردن فولاد vcn۱۵۰، حدود ۵۴۰-۶۶۰˚C است.
آهنگری یا فورج
یکی از روش‌های شکل دهی فولاد، آهنگری یا فورجینگ میباشد. آهنگری فولاد vcn۱۵۰، در محدوده دمای ۹۰۰-۱۱۰۰˚C انجام میشود.
قابلیت ماشینکاری
ماشینکاری فولاد vcn۱۵۰، در حالت‌های آنیل، نرماله و تمپر کردن به بهترین حالت ممکن انجام میشود. بنابراین، این فولاد را می‌توان با کلیه روش‌های متداول، ماشینکاری کرد.
مقاومت در برابر خوردگی
فولاد vcn۱۵۰، یک فولاد کم‌آلیاژ است و در برابر خوردگی مقاوم نمی‌باشد. لازم به ذکر است که برای جلوگیری از خوردگی این فولاد، باید از پوشش محافظ استفاده شود.
جوشکاری فولاد vcn۱۵۰
فولادهای vcn۱۵۰، می‌توانند از طریق روش‌های همجوشی یا مقاومتی، جوش داده شوند. در هنگام جوشکاری این آلیاژ با روش‌های متداول ، باید عملیات پیش گرم و پس گرم در جوشکاری رعایت شود.
کار سرد
آلیاژ VCNMO۱۵۰، از انعطاف پذیری خوبی برخوردار میباشد. این آلیاژ در حالت آنیل شده، با استفاده از ابزارها و روش‌های مرسوم، کارسرد میشود.
فولاد VCN۲۰۰
فولاد VCN۲۰۰ با دارا بودن ۲ درصد نیکل و ۲ درصد کروم، برای ساخت شافت های بلندی استفاده می شود که متحمل نیروی فشاری و قدرت انتقال نیروی بالا هستند. فولاد VCN۲۰۰ معمولا در مواردی به کار می رود که نیاز به آبکاری وجود نداشته باشد. به طور کلی از فولادهای قابل عملیات حرارتی برای ساخت قطعات و وسایلی استفاده میشود که تحت بارگذاری های شدید کششی، خمشی و پیچشی قرار می‌گیرند. VCN۲۰۰ با شماره استاندارد ۱٫۶۵۸۰ با میزان تقریبی عناصر آلیاژی مشترک (کربن، سیلیسیم، منگنز و نیکل) و کاهش ۰٫۵ درصدی نیکل و کروم، اغلب در مواردی به کار می رود که قطعه مورد مصرف، نیاز به افزایش سختی و آبکاری داشته باشد. در قطعاتی که نیاز به استحکام، مقاومت کششی، انعطاف پذیری و مقاومت بالا در برابر شکست دارند از فولاد آلیاژی VCN استفاده میشود.
قطعات طول بلند در ماشین آلات و وسایل نقلیه که نیاز به استحکام بالا مقاومت کششی بالا انعطاف پذیری خوب مقاومت بالا در برابر شکست دارند از این نوع فولاد ساخته میشوند. میل لنگ‌ها، محورهای غیر هم مرکز، اجزاء و قطعات دندانه دار، شافت‌های مربوط به صنایع سیمان، شاسی اتومبیل، صفحه دیسک و صنایع دفاع نیز با استفاده از این نوع فولاد ها ساخته میشوند.
در مجموع از فولادهای قابل عملیات حرارتی مانند فولاد vcnبرای ساخت قطعات و وسایلی استفاده میشود که تحت بارگذاری های شدید کششی، خمشی و پیچشی قرار می‌گیرند.و بسته به نو ع کاربرد انتخاب میشوند.