فولادهای تندبر نوعی از فولادهای آلیاژی است که ویژگی خود را از تنگستن و مولیبدن، و معمولاً از ترکیب هر دو بدست می آورند و از درصدهای بالای عناصر کروم (Cr)، تنگستن (W) یا مولیبدن (Mo)، کربن(C) وانادیوم (V) و کبالت (Co) تشکیل شده اند. و در کل ۱۰ درصد از تنگستن و مولیبدن تشکیل شده که باعث افزایش سختی فولادهای تندبر می شود و در دمای بالا این خواص را تولید می کند. بعلاوه این عناصر ویژگی های عملیات حرارتی در دمای بالا را نیز بوجود می آورند تا یک فولاد تندبر واقعی تولید کنند، در ادامه به مطلب ذیل خواهیم پرداخت:
- ترکیبات شیمیایی فولاد خشکه هوایی
- انواع گریدهای فولاد خشکه هوایی
- انواع فولاد خشکه هوایی
- کاربرد فولاد خشکه هوایی یا فولاد تندبر
حال اگر ۱۸درصد تنگستن استفاده شود به آن فولاد تندبر تنگستن پایه گویند و اگر در HSS ۱۸ درصد مولیبدن استفاده شود به آن فولاد تندبر مولیبدن گویند. جالب است بدانید فولادهای تنگستن کاربرد بشتری نسبت به فولادهای تندبر مولیبدن دارند اما از لحاظ قیمت فولادهای خشکه هوایی مولیبدن پایه ارزان تر است چرا که مقاومت کنتری نیز دارد.
ترکیبات شیمیایی فولاد خشکه هوایی
کربن(C) ۰.۷۰ درصد تا ۱.۶۵ درصد
کروم (Cr)
وانادیم(V)
کبالت(Co)
مولیبدن(Mo)
تنگستن(W)
انواع گریدهای فولاد خشکه هوایی
این نوع فولاد دارای گریدهای مختلفی می باشد که طبق مقدار و عناصر تشکیل دهنده آن کاربردهای خاصی دارد و با توجه به گرید قیمت خاص خود را دارد:
گرید ۱.۳۲۰۷
این گرید از فولادهای تندبر به دلیل اینکه تنگستن و وانادیوم بیشتری را دارا می باشد و دارای برندگی و سختی بیشتری نسبت به سایر استانداردها نیز دارد.
خصوصیت فیزیکی این فولاد در دمای محیط بشرح ذیل می باشد:
- ضریب الاستیسیته ( ۳۱ x ۱۰۶ psi ) : ۲۱۷
- چگالی: ۲۳
- گرانش خاص : ۲۶
- ماشینکاری: ۱۰-۱۵%
- هدایت حرارتی (W/m.K): ۰
کاربرد گرید ۱.۳۲۰۷
- تیغ اره
- ابزارهای برشی خاص
- ساخت مته
- ساخت قلم تراش
- ابزار کار روی چوب
- ابزار تراش و فرز
- ابزار خان کشی
فولاد تندبر۱.۳۳۴۳
این نوع فولاد جز فولادهای خشکه هوایی مولیبدن است و یک فولاد HSS آلیاژی متوسط است که جهت ماشینکاری استفاده می گردد
ترکیبات شیمیایی این نوع فولاد شامل ۶.۲۰ درصد تنگست، ۱.۸۰ درصد وانادیم، ۵.۰۰ درصدمولیبدن، ۴.۱۰ درصد کروم و ۰.۹۰ درصد کربن می باشد.
خصوصیات فیزیکی:
دمای آنیلینگ ( Annealing):۷۷۰ – ۸۴۰ درجه سانتی گراد
دمای برگشت ( Tempering) :۵۴۰ – ۵۷۰
دمای سختی پذیری: ۱۱۹۰ – ۱۲۳۰ درجه سانتی گراد
محیط خنک شدن (Quench): روغن – هوا – حمام نمک
دمای فرجینگ (آهنگری) : ۹۰۰ – ۱۱۰ درجه سانتی گراد
فولاد تندبر۱.۳۳۵۵
اصلی ترین فولاد ابزارهای تنگستن دار است. فولاد تندبر ۱.۳۳۵۵ با روغن و هوا سخت می شوند که دارای عملکرد جامع خوبی هستند. فولاد HSS ۱.۳۳۵۰ از سختی زیادی معادل ۶۲ تا ۶۶ HRC برخوردار است علاوه بر آن دارای سفتی، قدرت و مقاومت حرارتی است که این را به یک متریال فولاد تندبر عالی تبدیل کرده است.
فولاد تندبر ۱.۳۲۴۳
فولاد تندبر ۱.۳۲۴۳ یک فولاد تندبر مولیبدن است که از مقاومت بسیار خوبی در برابر سایش و نرم شدن در درجه حرارت بالا برخوردار است.
فولاد تندبر ۱.۳۲۴۳ بدلیل اینکه حاوی تنگستن زیادی است، کابردهای بسیاری دارد که عبارتند از:
- ساخت کلیه ابزارهای برشی
- تیغه های اره های دوار
- تیغه های فرز
- ابزارهای شکل دهی
- ابزار خان کشی
- ابزار برش پروفیل
- ابزارهای شکل دهی سرد
انواع فولاد خشکه هوایی
فولادهای خشکه هوایی و یا فولاد تندبر به ۳ دسته اصلی تقسیم می شوند:
۱-گروه T : تنگستن جزء اصلی این نوع فولاد است.
یکی از اولین فولادهای خشکه هوایی، T۱ است. بااین‌وجود، از تمامی گریدهای تنگستن تنها به‌صورت محدود استفاده می‌شود، زیرا هزینه استخراج و دسترسی به این عنصر بسیار دشوار است. پرکاربردترین و متداول‌ترین فولادهای T عبارت‌اند از: T۱ (مورداستفاده در موقعیت‌های مختلف) و T۱۵ (دارای آلیاژ بالای کبالت- وانادیوم). از T۱۵ برای ساخت ابزارهای برشی استفاده می‌شود که با دماهای بسیار بالا و سایش قابل‌توجه روبه‌رو خواهند بود.
۲- گروه M: مولیبدن جزء اصلی این فولاد است.
فولادهای M به‌طور عمده شامل مولیبدن هستند؛ بااین‌حال برخی از این فولادها متشکل از مقادیر مشابه یا بیشتری از عناصری چون تنگستن و کبالت نیز خواهند بود. مقاومت سایشی گونه‌های متشکل از درصدهای بیشتر کربن و وانادیوم بیشتر از باقی فولادهای خشکه هوایی است، لیکن قابلیت تراش‌کاری و تراش‌پذیری این فلزات تا حدی کاهش خواهد یافت. علاوه بر ساخت ابزارهای برش، از گروه M برای فرآیندهای کار سرد، ازجمله تولید قالب‌های پولک زنی، استفاده می‌شود. بدین منظور، فولادهای خشکه هوایی در دمای کمتر به‌سختی موردنظر می‌رسند (در مقایسه با دیگر ابزارهای برش با سختی بیشتر).
۳- گروهی از فولادهای با آلیاژ بالا با سطح سختی بالا
شامل ابزارآلاتی می‌شود که در دمای تقریبی ۵۰۰ درجه سلسیوس استفاده می‌شوند. فولاد خشکه هوایی ماده‌ای را در اختیار مهندسین قرار می‌دهد که ماتریکس بسیار مقاومی دارد و پراکندگی کاربیدهای آن موجب مقاومت فرسایشی و سختی بسیار بالای فولاد می‌شود.
کاربرد فولاد خشکه هوایی یا فولاد تندبر
از این نوع فولاد به طور کلی جهت ساخت ابزارآلات پرسرعت استفاده می گردد، مقاومت فرسایشی، سختی عالی و خواص فلز در دماهای بالا موجب گردیده از این نوع فولاد در تولید ابزارآلات برشی، مانند دریل، دستگاه برش فرز، تیغه اره، ابزار برش چرخ دنده و غلتک هایی چون دستگاه نورد گرم استفاده می گردد.
منبع: گروه تأمین محتوای فولاد۲۴