فولاد خشکه هوایی چیست؟

فولاد خشکه هوایی یا تندبر نوعی فولاد است که به فولاد HSS (High Speed Steel) هم معروف است. این فولاد، زیرمجموعه ای از فولادهای ابزاری است که معمولا جهت ساخت ابزارهای برشی از آن استفاده می‌ شود. این فولاد حاوی عناصر آلیاژی مانند تنگستن، وانادیوم، کروم و مولیبدن است و همین امر مقاومت به سایش آن را افزایش می دهد. طبق تعریف استاندارد ASTM A600-92a؛ فولادهای تندبر به دلیل قابلیتشان در ماشینکاری مواد در سرعت ‌های نسبتا بالا به این طریق نامگذاری شده ‌اند. فولاد خشکه بدون از دست دادن سختی و فرم، می تواند در دماهای بالای ۵۰۰ درجه سانتی گراد هم مقاومت خوبی داشته باشد. این فولادها، آلیاژهای پایه آهن پیچیده‌ ای از کربن، کروم، مولیبدن یا تنگستن یا هر دو هستند و ممکن است برای بهبود سختی فولادهای تندبر، عنصر کبالت هم می توان به آن ها افزود.

تاریخچه تولید فولاد خشکه هوایی

در سال 1868 اولین فولاد خشکه مدرن تولید شد. رابرت ماشت یک فلزکار انگلیسی بود که توانست با ۲ درصد کربن، 2.5 درصد منگنز و ۷ درصد تنگستن، فولاد خشکه هوایی را بسازد. مهمترین مزیت این فولاد، افزایش سختی فولاد ماشت با کاهش درجه هوا بود. در حالی‌ که در آن زمان و در شرایط مشابه، سختی اغلب فولادها تنها با فرونشاندن و اطفاء آنها امکانپذیر بود. در طی 30 سال، یک تغییر مهم در روند تولید و ساخت فولاد ماشت ایجاد شد و آن جایگزینی منگنز با کروم (Cr) بود. در سال های ۱۸۹۹ و ۱۹۰۰، فردریک تایلر و مانسل وایت توانستند در آزمایشات مختلف خود، دمای کاری این فولاد را از حد معمول صنعتی افزایش دهند. با این حال، آنها نتوانستند اختراع خود را به ثبت برسانند.

اولین فولاد خشکه هوایی

در اوایل قرن 20 در سال ۱۹۱۰ اولین آلیاژ رسمی فولاد خشکه یا تندبر با نام T1 توسط شرکت کروشیبل به ثبت رسید. به واسطه سال ها جنگ جهانی، کمبود مواد اولیه و افزایش هزینه ها، سازندگان فولاد به فکر کاهش هزینه ها افتادند و به همین جهت فولاد خشکه را به جای تنگستن از فلز مولیبدن ساختند. پیشرفت‌ های چشمگیر در ساخت و تولید فولاد خشکه مبتنی بر مولیبدن، توانست فولاد ابزارهای ساخته‌ شده از آن را در سطح فولاد ابزارهای سنتی و حتی بالاتر از آنها قرار دهد. در این شرایط، فولاد M1 به‌ عنوان جایگزین فولاد T1 در نظر گرفته شد.

انواع فولاد خشکه هوایی

آنگونه که موسسه آهن و فولاد آمریکا (AISI)، می گوید؛ در حال حاضر بیش از ۴۰ طبقه ‌بندی مختلف برای فولاد خشکه هوایی یا فولاد تندبر وجود دارد. به گفته کارشناسان، وقتی این میزان طبقه بندی، با تعداد تولیدکنندگان داخلی ترکیب شود؛ این تعداد طبقه بندی به بیش از 150 مورد خواهد رسید. طبق این دسته بندی، فولادهای HSS به دو دسته تقسیم می‌شوند: گروهی که حاوی تنگستن هستند در دسته T و گروهی هم که حاوی مولیبدن هستند در زیرمجموعه M قرار می گیرند. در کنار این حروف، اعدادی که نشان دهنده گریدهای مختلف هستند هم آورده می شود که مفهوم خاصی ندارند. علاوه بر آن دو دسته، فولادهای دیگری هم با سطح آلیاژ و سختی وجود دارند. این گروه به طور کلی شامل ابزارآلات مورد استفاده در دمای تقریبی ۵۰۰ درجه سلسیوس می شود. فولاد تندبر یا همان فولاد خشکه هوایی، ماده ای را در اختیار مهندسین قرار داده که از ماتریکس بسیار مقاومی برخوردار هستند و پراکندگی کاربیدهای آن باعث افزایش مقاومت و سختی زیاد فولاد شده اند.

انواع فولاد تندبر

• گروه T؛ جزء اصلی این فولاد تنگستن است.
• گروه M؛ جز اصلی این فولاد مولیبدن است.
• گروهی از فولادهای با آلیاژ بالا که سطح سختی بسیار بالایی دارند.

*نکات تکمیلی:

• • کاربرد بیشتر فولادهای HSS پایه تنگستن در مقایسه با فولادهای HSS پایه مولیبدن.
  • قیمت پایین فولادهای تندبر پایه مولیبدن به دلیل مقاومت کم.
  • اضافه کردن عنصر کبالت به فولاد تندبر برای بهبود بخشیدن به خاصیت سختی و حفظ لبه­های برشی در فولاد تندبر.
  • فولادهای HSS با قابلیت سختی پذیری بین ۶۰ تا ۷۰ راکول، در دسته سخت ‌ترین فولادهای آلیاژی جای گرفته ‌اند.

مشخصات فولاد خشکه هوایی

فولاد تندبر یا خشکه هوایی (HSS)، از مجموعه فولاد‌های پر آلیاژ است که از عناصر کربن، کروم، تنگستن، مولیبدن، وانادیوم، آهن، سیلیکون، سولفور، فسفر و منگنز تشکیل شده است. در جدول زیر عناصر و درصد آلیاژهای گرید فولاد خشکه هوایی 1.3343 مشخص شده است:

ردیف	عناصر	وزن در قالب درصد
۱	کربن	0.86-0.94
۲	کروم	3.8-4.5
۳	تنگستن	5.9-6.7
۴	مولیبدن	5.9-6.7
۵	وانادیوم	1.7-2.1
۶	آهن	Balance
۷	سیلیکون	0.45MAX
۸	گوگرد	حداکثر 0.03
۹	فسفر	حداکثر 0.03
۱۰	منگنز	حداکثر 0.4

آنالیز فولاد تندبر یا خشکه هوایی

فولاد تندبر به دلیل وجود این عناصر، در قیاس با فولادهای کربنی، مقاومت و استحکام بیشتری دارد. به عبارت دیگر فولاد HSS می تواند در دمای بالاتر دوام مناسب خود را حفظ کند بدون اینک فرم و سختی خود را از دست بدهد. به همین علت است که این فولادها سختی خود را در دمای بیش از ۵۰۰ درجه سانتیگراد حفظ می ‌کنند. خصوصیات و ویژگی‌ های فولاد خشکه هوایی را می توان به این شرح توضیح داد:

• این فولادها حاوی مقادیر بالایی از عناصر آلیاژی هستند.
• میزان کربن در این فولادها به اندازه تامین سختی ۶۴ HRC موجود است.
• سختی فولادهای خشکه هوایی از مرکز تا سطح یکسان است.
• مقاومت به سایش این فولادها بسیار بالاست.
• قابلیت برشکاری این فولادها بسیار زیاد است.

کاربرد فولادهای تندبر در صنعت

به طور کلی از این نوع فولاد، برای ساخت ابزارآلات پرسرعت استفاده می شود. عواملی مثل سختی عالی، مقاومت فرسایشی و خواص فلز در دماهای بالا موجب شده از این نوع فولاد در تولید ابزارآلات برشی، استفاده شود. به برخی از این ابزارآلات اشاره می کنیم:

• • ابزارهای دنده تراشی و تیغه ‌های تراش
  • ابزارهای برش خاص و ابزارهای خان‌ کشی
  • دریل ‌ها، مته ‌ها و دستگاه‌ های فرز
  • تیغه‌ های اره و سوهان ‌ها
  • قلم تراش‌ ها
  • صنایع قالب سازی و مهر زنی
  • ابزارهای خراطی
  • ابزارهای دستی و ابزارهای لبه تیز مانند چاقوی جیبی، چاقوی آشپزخانه و مته های حفاری

جهت کسب اطلاعات بیشتر از محصولات فولاد خشکه هوایی به صفحه فولادهای آلیاژی شرکت فولاد حامیران مراجعه نمایید.