انواع فولاد تندبر

بهمن ۴, ۱۴۰۱
دانشنامه

فهرست مطالب

فولاد تندبر چیست؟

فولاد ابزار آلیاژی است که پس از عملیات حرارتی، سختی و چقرمگی خود را در دمای بالا حفظ می‌کند و به ابزارهای ساخته شده از آن اجازه می‌دهد تا با سرعت ‌های بالا برش دهند، حتی در حالی که در اثر اصطکاک سرخ هستند. از انواع فولاد تندبر می توان به فولاد های تنگستنی و مولیبدنی اشاره کرد.

خواص فولاد تندبر

فولاد تندبر از نظر سختی و مقاومت در برابر سایش با درجه های مختلف چقرمگی، سختی گرم یا کاهش شکنندگی برای چقرمگی برتری دارد. در نتیجه، این آلیاژ ها به طور گسترده در ابزار های برش صنعتی مانند خرده ابزار، فرز، تیغه اره، مته، شیر، برش و غیره استفاده می شود.

سختی فولاد تندبر

سختی و مقاومت به سایش به طور معمول مشخص‌ ترین نیاز فولاد های تندبر است و به عنوان معیاری برای پذیرش ابزار عملیات حرارتی استفاده می‌شود. برای برش مواد سخت ‌تر و داشتن عمر ابزار بالا، می بایست فولاد سختی مورد قبولی داشته باشد طوری که در برابر چقرمگی مورد نیاز برای کاربرد متعادل شود. خواص مورد نیاز در فولاد های تندبر را می توان اولاً با انتخاب گرید مناسب و دوم با عملیات حرارتی مناسب بدست آورد. تمام فولادهای تندبر می توانند در دمای اتاق تا 64 HRC سخت شوند، در حالی که سری M40، برخی از سری های M30 و T15 می توانند به 69 HRC برسند.

تقسیم بندی فولادهای تندبر

الف) فولاد هایی که نماد T را دارند دارای تنگستن به عنوان عنصر اصلی آلیاژی است. ب) فولاد هایی که نماد M را دارند دارای مولیبدن به عنوان عنصر اصلی آلیاژی است.

فولاد های تندبر تنگستنی

فولاد های تنگستن (آلیاژ سخت) دارای یک سری خواص عالی مانند سختی بالا، مقاومت در برابر سایش، استحکام و چقرمگی و مقاومت در برابر حرارت هستند. و نیز سختی و مقاومت در برابر سایش خوبی آنها در دمای 500 الی 1000 درجه سانتی گراد پایدار می ماند. فولاد تنگستن، همچنین به عنوان آلیاژ سخت شناخته می شود. فولاد تنگستن به طور گسترده ای به عنوان ابزار تراش، فرز، مته، برش حفاری، و غیره. سرعت برش کاربید سیمانی جدید صدها برابر فولاد کربنی است.

ترکیب فولاد تندبر تنگستنی

نوع متداول فولاد تندبر حاوی 18 درصد تنگستن، 4 درصد کروم، 1 درصد وانادیم و تنها 0.5 تا 0.8 درصد کربن است. همچنین عملیات حرارتی، فولاد ضد زنگ را ببینید.

جوشکاری فولاد های تنگستنی

فرآیند جوشی فولاد تنگستن به این صورت است که پودر را به قسمت خالی فشار می دهند، سپس آن را در کوره جوشی تا دمای معینی (دمای جوشی) گرم می کنند، آن را برای مدت معینی (زمان نگهداری) نگه می دارند و سپس خنک می کنند تا خواص مورد نیاز فولادی تنگستن را بدست آورند.

فولاد T1 (فولاد 1.3355)

T1 فولاد ابزار از نوع تنگستن است. مقاومت بسیار بالا در برابر سایش و قابلیت برش بالایی را از خود نشان می دهد.

فولاد T4 (فولاد 1.3255)

این آلیاژ یک فولاد ابزار تندبر از نوع تنگستن است. فولاد 1.3255 که تا 64 راکول سختی می گیرد. این آلیاژ ممکن است جوش داده شود اما محتوای تنگستن بالایی دارد. ماشینکاری T455 درصد فولاد های ابزار ساده سخت شده در آب است. اگرچه این آلیاژ حاوی مقدار قابل توجهی تنگستن است، اما هنوز یک آلیاژ مقاوم در برابر خوردگی نیست و می بایست محافظت شود.

فولاد T5 (فولاد 1.3365)

فولاد T5 یک فولاد ابزار تندبر تنگستنی است. ماشینکاری T5 پنجاه درصد فولاد های ابزار ساده سخت شده در آب است.

فولاد T15 (فولاد 1.3202)

فولاد تندبر تنگستنی با کارایی بالا که محتوای وانادیوم بالا به فولاد بهترین عملکرد برش و دوام را می دهد. این فولاد زنگ میزند و باید در برابر زنگ زدگی محافظت شود.

فولاد های تندبر مولیبدنی

فولادهای تندبر مولیبدنی با نام گروه M نیز شناخته می شوند. اگرچه هر دو نوع فولاد های تندبر از نظر عملکرد معادل هستند اما فولاد های گروه M هزینه اولیه کمتری دارند. ابزارهایی که با استفاده از فولاد ابزار با تندبر ساخته می شوند را می توان با کاربید تیتانیوم، نیترید تیتانیوم و سایر پوشش ها با فرآیند رسوب فیزیکی بخار برای افزایش کارایی و عمر طولانی ابزار پوشش داد.

فولاد M1 (فولاد 1.3346)

M1 یک فولاد ابزار آلیاژی مولیبدن، کروم، وانادیوم است که به طور کلی به عنوان فولاد ابزار تندبر مولیبدن شناخته می شود و یکی پر استفاده ترین فولاد ها می باشد و نیز از نظر خواص مشابه فولاد های ابزار تنگستن دار (سری T) است. این فولاد سختی و آسیاب پذیری بسیار خوبی دارد. خواص فولاد M1 (فولاد 1.3346) چقرمگی و شکل پذیری نسبی: بالا مقاومت در برابر سایش: بالا مقاومت فشاری: بالا پایداری لبه: بالا آسیاب پذیری: زیاد سختی داغ : خوب

فولاد M2 (فولاد 1.3343)

M2 یک نسخه کربن بالاتر از فولاد ابزار M1 (فولاد ابزار تندبر مولیبدن) است. آلیاژ M2 تا حدودی مقاومت سایش بهتری دارد در واقع این فولاد دارای کاربیدهای کوچک و به طور مساوی توزیع شده است که مقاومت سایش بالایی را ارائه می دهد. پس از عملیات حرارتی، سختی آن مانند T1 است، اما مقاومت خمشی آن می تواند به 4700 مگاپاسکال برسد و چقرمگی و ترموپلاستیسیته آن 50٪ بیشتر از T1 است. معمولاً برای ساخت ابزارهای مختلف مانند مته‌ها، شیرآلات و ریمرها استفاده می‌شود. این فولاد نسبت به فولاد M1 مقاومت بسیار بالاتری در برابر نرم شدن در دماهای بالا، چقرمگی خوب و توانایی برش و سختی عمیق خوبی دارد.

فولاد M4 (فولاد 1.3351)

فولاد M4 یک فولاد ابزار تندبر مولیبدنی می باشد که دارای محتوای کربن نسبتاً بالای 1.3٪ است و سختی بالا و مقاومت بسیار عالی در برابر سایش است. معمولاً در کاربرد هایی که نیاز به مقاومت در برابر خوردگی دارند استفاده نمی شود و ماشین‌کاری نسبتاً کمی دارد و در بین فولاد های ابزار که با آب سخت می شوند و ماشین‌کاری نسبتاً آسانی دارند، رتبه ‌بندی می‌شود. فولاد M7 (فولاد 1.3348) M7 یکی از فولاد های ابزار تندبر از خانواده آلیاژ مولیبدن است که دارای تنگستن، کروم و وانادیوم است. فولاد 1.3348 دارای سختی خوبی، مقاومت در برابر سایش و نرم شدن در دماهای بالا می باشد. از دیگر خصوصیات این فولاد میتوان به چقرمگی خوب آن اشاره کرد. از فولاد 1.3348 به دلیل انعطاف‌پذیری برای ساخت مته‌ های ساختمانی سنگین‌ استفاده می‌شود.

فولاد M35 (فولاد 1.3243)

فولاد تندبر M35 نوع دیگری از فولاد های مولیبدنی است که مقاومت بسیار بالا در برابر سایش، عدم نرم شدن در دماهای بالا و پایدارای لبه برش، چقرمگی خوب و سختی داغ بالایی دارد. فولاد 1.3243 مقاومت به خوردگی کمی دارد و در مواردی که نیاز به مقاومت در برابر خوردگی دارند استفاده نمی شود.

فولاد M42 (فولاد 1.3247)

این فولاد ابزاری مولیبدنی، دارای مقادیر سختی بسیار بالایی است. این آلیاژ دارای سختی داغ و مقاومت در برابر سایش عالی است و معمولاً برای ماشینکاری مواد سخت ماشینکاری از جمله سوپرآلیاژها استفاده می شود. برای ماشینکاری این آلیاژ می توان در شرایط آنیل شده عملیات های سوراخکاری ، ضربه زدن، آسیاب، برشکاری و رزوه انجام داد. این فولاد مقاومت در برابر خوردگی کمی دارد.

فولاد M50 (فولاد 1.3551)

فولاد M50سختی داغ سایر گرید های تنگستن فولاد های HSS را ندارد، اما برای مته هایی که شکستگی آن به دلیل خم شدن مته مشکل ساز است، عالی است همچنین در بلبرینگ های با دمای بالا استفاده می شود. این فولادها از آلیاژ کردن فولاد با تنگستن، کروم، وانادیم، کبالت و مولیبدن ایجاد می‌شوند.

انتخاب فولاد های تندبر

هیچ ترکیب واحدی از فولاد با تندبر نمی تواند تمام الزامات ابزار برش را برآورده کند. فولاد های تندبر مولیبدنی معمولی مانند فولاد های M1، M2 و M7 و فولاد های تندبر تنگستنی گرید T1 معمولاً نسبت به سایر فولاد های تندبر بیشتر استفاده می‌شوند. آنها دارای بالاترین چقرمگی و توانایی برش خوب هستند، اما کمترین سختی گرم و مقاومت در برابر سایش را در بین تمام فولاد های تندبر دارند.