آشنایی با فولاد تندبر یا اچ اس اس

فولاد تندبر، که با نام اختصاری HSS (به انگلیسی: High Speed Steel) نیز شناخته می‌شود، گروهی از فولادهای آلیاژی است که به دلیل سختی، استحکام و مقاومت بالا در برابر حرارت، در ساخت ابزارهای برشی و کاربردهای صنعتی سنگین مورد استفاده قرار می‌گیرد. در ادامه می خواهیم با فولاد تندبر یا اچ اس اس بیشتر آشنا شویم .

فولاد تندبر چیست؟

فولاد تندبر یا اچ اس اس در ساخت ابزار‌های برش مانند چاقو به کار می‌رود. این فولاد بسیار سخت و مقاوم می‌باشد و دچار سایش نمی‌شود.  فولاد‌ها فلزات پرکاربردی هستند که در تولید محصولاتی مانند تیر آهن، میلگرد، چنگال و بسیاری از اشیاء دیگر کاربرد دارند. فولاد تندبر همان طور که از نام آن مشخص است در تولید ابزار‌های برش در سرعت‌های بالا به کار می‌رود.

این فولاد خواص فولاد‌های سرد کار و گرم کار را در کنار هم دارد. فولاد‌های سرد کار در برابر سایش مقاومت بالایی از خود نشان می‌دهند و فولاد‌های گرم کار سختی بالایی دارند. فولاد تندبر علاوه بر فلز فولاد با توجه به گرید آن در ترکیب خود دارای عناصری از قبیل کربن، تنگستن، مولیبدن، کروم و وانادیوم می‌باشد. برخی از گرید‌های فولاد تندبر ممکن است یک یا چند تا از این عناصر را در خود داشته باشند. این فلزات ویژگی‌های خاصی را در فولاد تندبر ایجاد می‌کنند.

ویژگی‌های فولاد تندبر

فولاد تندبر از ویژگی‌های خاصی برخوردار می‌باشد که سبب استفاده‌ی بیشتر آن در ساخت ابزار‌های برشی شده‌اند. این فولاد در حرارت‌های بالا خواص مکانیکی و خصوصیات ظاهری خود را حفظ می‌کند و مقاومت بالایی در برابر حرارت دارد. فولاد تندبر به علت داشتن وانادیوم در مقابل سایش مقاوم است و به سختی دچار خوردگی می‌شود. این فولاد مقاومت ضربه‌ای و فشاری بالایی دارد و در برابر خم شدگی نیز مقاوم‌تر است.

عملیات برش کاری به آسانی روی فولاد تندبر قابل انجام می‌‌شود. همچنین چرمگی بالا مهم‌ترین ویژگی فولاد تندبر است که کاربید در ارتقای آن تأثیر دارد. سختی و مقاومت بالای فولاد تندبر به علت وجود عناصری مانند کربن و منگنز در آن می‌باشند. این فولاد سرعت و استحکام بالایی دارد.

فولاد تندبر چگونه تولید می‌شود؟

فولاد تندبر با استفاده از عملیات حرارتی تولید می‌شود در این فرآیند فولاد را تا دمای ذوب حرارت می‌دهند و در نهایت آن را سرد می‌کنند. این عملیات سبب افزایش طول عمر و ماشین کاری فولاد و افزایش سختی و مقاومت فولاد می‌شود. خواص ایجاد شده در این فرآیند سبب بازارپسند بودن و بالا رفتن مقدار خرید فولاد تندبر شده است. در طول فرایند نیتروژن را روی فولاد پخش می‌کنند تا مقاومت آن را افزایش دهند. عملیات حرارتی فولاد شامل سه مرحله‌ی پیش گرمایش، آستنیته کردن و سرد کردن می‌باشد که در ادامه با توضیحاتی به آن‌ها اشاره خواهیم کرد.

مرحله‌ی پیش گرمایش

مرحله‌ی پیش گرمایش یکی از مهم‌ترین مرحله‌ی عملیات حرارتی است که دما را به تدریج در آن افزایش می‌دهند. برای مثال از ۸۵۰ تا ۱۰۰۰ دما را بالا می‌برند و دماهای بعدی از این مقدار‌ها بالاتر خواهند بود. این مرحله با هدف جلوگیری از ایجاد ترک خوردگی و کاهش تنش در فولاد انجام می‌شود‌. همچنین در شکل دهی و سرعت عمل فرایند تأثیر بالایی دارد.

مرحله‌ی آستنیته کردن

در مرحله‌ی آستنیته کردن فولاد تندبر مقدار بالایی از کاربید‌های آلیاژی را در دمای مشخص حل می کنند تا به دمای ذوب خود برسد.در این مرحله دما را تا حدی بالا می‌برند که همه‌ی کاربید‌ها حل شوند. نگهداری فولاد در این دما به نوع گرید و شکل مقطع آن بستگی دارد که معمولاً تا ۶ دقیقه زمان می‌برد.

مرحله‌ی سرد کردن فولاد

در این مرحله دمای فولاد را کاهش می‌دهند تا از آن بهره برداری کنند. برای این کار فولاد را ابتدا در حمام نمک و سپس در روغن نگه می‌دارند تا سرد شود. در برخی موارد در دمای محیط این مرحله را انجام می‌دهند.

کاربرد‌های فولاد تندبر

فولاد تندبر کاربرد‌های زیادی دارد و در ساخت انواع ابزار‌ها، بخاری و ماشین کاری به کار می‌رود. ابزار‌هایی که با این فولاد ساخته می‌شوند لبه‌ی تیز خود را تا مدت‌های طولانی حفظ می‌کنند. این فولاد در ساخت مته، قطعات ماشین ابزار، اره، تیغه و فرز به کار می‌رود. فولاد تندبر در تولید سوهان و چاقوی آشپزخانه استفاده می‌شود و در هر وسیله یا ابزاری که به سختی و تیزی بالایی نیاز دارد قابل استفاده است.

انواع فولاد تندبر

فولاد‌های تندبر در دو گروه تنگستنی و مولیبدنی تولید می‌شوند که هر کدام دارای گرید‌های متنوعی می‌باشند. این فولاد‌ها دارای عناصر مختلفی هستند و ویژگی‌های متفاوتی دارند؛ همچنین قیمت فولاد تندبر مولیبدن و تنگستن  و گرید‌های مختلف آن‌ها یکسان نمی‌باشد.

فولاد تندبر مولیبدنی

فولاد تندبر مولیبدنی طبق استاندارد‌های جهانی در ۱۷ مدل ساخته می‌شود که چرمگی بالایی دارند. این فولاد نسبت به نوع تنگستنی  در برابر سایش مقاومت بالایی از خود نشان می‌دهد. گرید‌های این گروه به صورت M1, M2  وM3 شناخته می‌شوند،M نماد مولیبدن است. در برخی فولاد‌های تندبر به مولیبدن کبالت می‌افزایند که این عنصر مقاومت فولاد را افزایش می‌دهد.

فولاد تندبر تنگستنی

فولاد تندبر تنگستنی یا گروه T با استفاده از تنگستن آلیاژ می‌شوند و سختی بالایی نسبت به نوع مولیبدنی دارند. در مقابل قدرت چرمگی این فولاد در مقایسه با نوع مولیبدنی کمتر است. این فولاد دارای عناصری مانند کروم و وانادیوم می‌باشد که وانادیوم قدرت سایشی آن بالا می‌برد. کروم آسیب حاصل از اکسیداسیون را در آلیاژ کاهش می‌دهد. این نوع فولاد دارای گرید‌هایی مانند T1  و T15 می‌باشد و در کل دارای ۷ نوع گرید است.