فولاد خشکه هوایی (تند بر) چیست، بررسی کامل مشخصات و کاربردهای آن

فولاد خشکه هوایی یا فولاد تندبر، از انواع فولاد ابزار و انواع آلیاژهای آهنی است که خواص مکانیکی منحصربه‌فرد ازجمله سختی و مقاومت به سایش بالایی دارد.

ازاین‌رو، از این فولاد برای ساخت ابزار برش استفاده می‌شود و می‌توان عمده کاربرد آن را در ابزارهای برش صنعتی چون تیغه‌های اره دانست. در این مقاله، ضمن پاسخ به سوال فولاد خشکه هوایی چیست، انواع آن، ویژگی‌ها و کاربردهای فولاد تندبر را مورد بررسی قرار خواهیم داد. با آیرومارت همراه باشید.

فولاد خشکه هوایی چیست؟

در ابتدای مقاله باید شرح دهیم که فولاد خشکه هوایی چیست و عبارت فولاد تندبر، به چه نوع فولادی اشاره دارد؟

فولاد خشکه هوایی که با نام فولاد تندبر نیز معروف است، یکی از انواع فولاد ابزار آلیاژی به شمار می‌رود که در برخی منابع آن را با نام فولاد HSS می‌شناسند. اما HSS مخفف چیست؟ این واژه، مختصر شده High Speed Steel است. فولاد خشکه، نام تندبر را از قابلیت بالایی که در ماشین‌کاری مواد در سرعت بالا دارد، گرفته است.

در ترکیب شیمیایی فولاد مذکور، از عناصر آلیاژی نظیر تنگستن، کروم، مولیبدن و وانادیوم و در برخی موارد، کبالت استفاده می‌شود که این عناصر منجر به افزایش خاصیت مقاومت به سایش در کنار سایر خواص آن می‌شوند. قیمت فولاد hss متناسب با ترکیب شیمیایی آن تغییر می‌کند.

فولاد خشکه هوایی را می‌توان در دماهای بالاتر از ۵۰۰ درجه سانتی‌گراد بدون نگرانی برای از دست دادن سختی و فرم مورد استفاده قرار داد.
به طور کلی، باید گفت که فولاد، خانواده بسیار بزرگی است که فولاد تندبر یکی از آن‌هاست. می‌توانید با انواع فولادهای کربنی، انواع فولاد ساختمانی و فولاد ck45 به عنوان اعضای مهم این خانواده در آیرومارت آشنا شوید.

تاریخچه فولاد خشکه هوایی

اما آیا می‌دانید فولاد خشکه هوایی از چه زمانی شناخته شد و مورد استفاده قرار گرفت؟ در سال ۱۸۶۸ میلادی، توسط فلزکاری انگلیسی به نام رابرت ماشت ساخته شد.

وی در ساخت این فولاد از ۲ درصد کربن، ۲.۵ درصد منگنز و ۷ درصد تنگستن استفاده کرده بود. باگذشت سی سال، تغییراتی در ترکیب این نوع فولاد ایجاد شد و کروم، جایگزین عنصر منگنز شد.

در سال‌های ۱۸۹۹ و ۱۹۰۰، دمای کاری این فولاد را فردریک تایلر و مانسل وایت با همکاری شرکت آمریکایی بیتلهم افزایش دادند.
اولین فولاد خشکه هوایی، در سال ۱۹۱۰ توسط شرکت کروشیبل با نام T1 به ثبت رسید. در سال‌های جنگ جهانی، فلزکاران به فکر کاهش هزینه‌ها افتادند و به دلیل کمبود مواد اولیه، ترجیح دادند که مولیبدن را جایگزین تنگستن کنند.

انواع فولاد تندبر

فولاد خشکه هوایی باتوجه به عناصری که در ساخت آن مورد استفاده قرار می‌گیرند به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند. به طور کلی، دو نوع فولاد تندبر پایه تنگستن و پایه مولیبدن وجود دارد. در انواع فولاد تندبر، از ۴ درصد کروم نیز استفاده می‌شود.

فولاد تندبر تنگستنی را با حرف T و فولاد خشکه هوایی پایه مولیبدنی را با حرف M نشان می‌دهند. اعدادی که پس از این حروف می‌آیند معنای خاصی ندارند. بنابراین فولاد تندبر M1 از فولاد خشکه هوایی M2 لزوما مقاومت کمتری ندارد. این اعداد تنها به منظور تمایز فولادها از یکدیگر استفاده می‌شوند.

در شکل زیر برخی از معروف‌ترین انواع فولادهای تندبر آورده شده است:

مقاله نامگذاری فولادها شما را با جزئیات روش های نامگذاری این آلیاژها آشنا خواهد کرد.

فولاد خشکه هوایی پایه تنگستنی

در ترکیب شیمیایی این نوع فولاد خشکه هوایی ۱۲ تا ۲۰ درصد تنگستن وجود دارد و از کبالت، وانادیوم و کروم نیز استفاده می‎شود. در فولاد T1، مقدار کبالت و مولیبدن صفر است. فولادهای T4 تا T15 مقادیر مختلفی از کبالت دارند.

فولاد خشکه هوایی پایه مولیبدنی

در صورتی که در فولاد تندبر از ۳.۵ تا ۱۰ درصد مولیبدن استفاده شود به آن فولاد پایه مولیبدنی گفته می‌شود. از دیگر عناصر آلیاژی این فولاد می‌توان به وانادیوم، کروم، تنگستن و کبالت اشاره کرد. میزان کبالت در فولادهای خشکه پایه مولیبدنی از M1 تا M10 به جز فولاد M6 ، صفر است.
مقاله فولاد میکروآلیاژی را در آیرومارت مطالعه نمایید تا با این فولاد آشنا شوید.

استانداردهای فولاد خشکه هوایی

انواع فولاد تندبر، دارای گریدهای مختلفی است که در استانداردهای مختلف، با نام‌های متفاوتی شناخته می‌شوند. در جدول زیر می‌توانید انواع گریدهای آن در استانداردهای مختلف را مشاهده فرمایید:

گریدهای فولاد خشکه هوایی در استانداردهای مختلف
AISI/SAE	DIN	EN
T1	۱.۳۳۵۵	HS18-0-1| SKH2
M35	۱.۳۲۴۳	HS6-5-2-5
T42	۱.۳۲۰۷	HS10-4-3-10
M2	۱.۳۳۴۳	HS6-5-2C

ترکیب شیمیایی فولاد خشکه هوایی

در ترکیب شیمیایی فولاد تندبر Hss، از عناصر آلیاژی مختلفی استفاده می‌شود که افزایش استحکام و مقاومت به سایش آن را به همراه دارد.
ترکیب شیمیایی فولاد خشکه هوایی را می‌توانید در جدول زیر مشاهده فرمایید:

ترکیب شیمیایی فولاد خشکه هوایی
عنصر	کربن	کروم	تنگستن	مولیبدن	وانادیوم	آهن	سیلیکون	سولفور	فسفر
درصد	۰.۷۸ – ۱.۰۵	۳.۷۵ – ۴.۵۰	۵.۵۰ – ۶.۷۵	۴.۵۰ – ۵.۵۰	۱.۷۵ – ۲.۲۰	Balance	۰.۲۰ – ۰.۴۵	حداکثر ۰.۳۰	حداکثر ۰.۳۰

با فولاد ماریجینگ می‌توانید در مقالات آیرومارت آشنا شوید.

ترکیب شیمیایی و کاربرد فولاد تندبر Hss در گریدهای مختلف

فولاد خشکه هوایی، خود خانواده بزرگی است که انواع مختلفی دارد. در جدول زیر می‌توانید هر گرید و ترکیب شیمیایی و کاربردهای آن را ببینید:

ترکیب شیمیایی گریدهای مختلف فولاد تندبر
گرید	کربن	سیلیکون	منگنز	کروم	مولیبدن	وانادیوم	تنگستن	کبالت	کاربردها
M2	۰.۹	۰.۴۵	۰.۴	۴.۱	۵	۱.۹	۶.۴	—	چاقوها، دستگاه رزوه‌زنی، ابزار برش سرد، دستگاه حدیده‌کاری، مته‌های مارپیچ و حلزونی
M3	۱.۲۲	۰.۴۵	۰.۴	۴.۱	۵	۲.۹	۶.۴	—	ابزار فرز، قلاویز، ابزار برش، دستگاه حدیده‌کاری
M4	۱.۱	۰.۷	۰.۴	۳.۹	۹.۳	۱.۲	۱.۵	۸	ابزار فرز، قلاویز، ابزار برش، دستگاه حدیده‌کاری، ابزار در معرض تنش مکانیکی
T1	۰.۷۵	۰.۴۵	۰.۴	۴.۱	—	۱.۱	۱۸	—	ابزار شیارکاری، دستگاه سوراخ‌کاری مارپیچ، دستگاه رزوه‌کاری، قلاویز
T4	۰.۷۹	۰.۲۳	۰.۲	۴.۱۵	۰.۶۵	۱.۵۵	۱۸	۴.۷۵	دستگاه برش، دستگاه شکل‌دهی ابزار
T5	۰.۷۵	۰.۴۵	۰.۴	۴	۰.۶	۱.۵	۱۸	۹.۵	تیغه‌های چرخشی، پانچ
T15	۱.۳۵	۰.۴۵	۰.۴	۳.۹	۰.۸	۴.۵	۱۲	۴.۶	ابزار پرداخت‌کاری، قلاویز، ابزار برش، دستگاه حدیده‌کاری، ابزار در معرض تنش مکانیکی
T42	۱.۲۸	۰.۲۳	۰.۲	۴.۱۵	۳.۵۵	۳.۲۵	۱۸	۹.۵	ابزار فرزکاری و پرداخت‌کاری با طول عمر بالا، ابزار کار با چوب

قیمت فولاد تندبر در گریدهای مختلف تغییر می‌کند.

ویژگی‌های فولاد خشکه هوایی چیست؟

احتمالا می‌دانید که آلیاژ چیست و چه ویژگی‌هایی دارد. به طور خلاصه می‌توان گفت که زمانی که به عنصر پایه، عناصر دیگری برای بهبود خواص آن افزوده می‌شود، آلیاژ ساخته می‌شود. بنابراین فولاد خشکه هوایی به دلیل داشتن درصد بالایی از عناصر آلیاژی، دارای خواص زیر است:

• حضور کربن در حدی که سختی فولاد را به ۶۴ HRC برساند.
• مقاومت به سایش فولاد تندبر Hss بسیار بالا است.
• امکان برشکاری در این فولادها وجود دارد.
• فولاد خشکه هوایی دارای سختی یکسانی از مرکز تا سطح است.

عملیات حرارتی فولاد خشکه هوایی

عملیات حرارتی فولاد خشکه هوایی را در دمای ۸۰۰ تا ۸۶۰ درجه سانتی‌گراد انجام داده و سپس آن را در کوره سرد می‌کنند. عملیات حرارتی، سختی فولاد تندبر را افزایش می‌دهد و برای سخت کاری فولاد مورد استفاده قرار می‌گیرد.

با قراردادن این نوع فولاد در دمای ۶۰۰ تا ۶۵۰ درجه سانتی‌گراد به مدت ۱ ساعت و سرد کردن آن در هوای آزاد، اعوجاج آن را کاهش می‌دهد.
فورجینگ یا آهنگری این فولاد در دمای ۹۰۰ تا ۱۱۰۰ درجه سانتی‌گراد انجام می‌شود.

کاربرد فولاد تند بر

همانطور که گفته شد، فولاد خشکه هوایی به دلیل وجود عناصر مذکور، دارای خواص مکانیکی مطلوبی از جمله مقاومت به سایش و سختی بالا است. بنابراین، استفاده در ابزارهای برش صنعتی را می‌توان مهم‌ترین کاربرد آن دانست. به طور کلی، کاربرد فولاد خشکه هوایی را می‌توان به موارد زیر خلاصه کرد:

• ساخت ابزارهای برشی چون فرز برش، مته، تیغه اره، تیغه تراش و دریل
• عملیات پانچ و حدیده
• ساخت ابزارآلات شکل‌دهی
• مهرزنی و قالب سازی
• ساخت مته حفاری
• سوهان
• چاقوهای جیبی و چاقوهای فولاد دمشقی
• ساخت ابزار خراطی؛ علت استفاده از این فولاد برای خراطی این است که در این موقعیت، سرعت عبور قطعات از لبه تیغ سریع‌تر از ابزار دستی است و این فولاد در مقایسه با ابزار فولادهای کربنی، به راحتی تیزی لبه خود را از دست نمی‌دهد.

در شکل زیر، برخی کاربردهای مهم فولاد خشکه هوایی را می‌بینید:

نکات مهم در انتخاب و خرید فولاد خشکه

به طور کلی، باید گفت که نمی‌توان تمام ویژگی‌های فولاد خشکه را در یک ترکیب شیمیایی یافت. به عنوان مثال، فولاد پایه مولیبدنی M1، M2 و M7 و فولاد پایه تنگستنی T1 از جمله پرکاربردترین انواع فولاد خشکه هوایی به شمار می‌روند که بالاترین حد سختی و عملکرد در برش را دارند.

با این حال، مقاومت به سایش و سختی کمتری نسبت به سایرین دارند. در صورتی که به ترکیب شیمیایی آن‌ها وانادیوم افزوده شود، مقاومت به سایش و سختی دمابالای آن‌ها بهبود می‌یابد.

فولادهای تندبری که حاوی مقایر متوسط وانادیوم‌اند، برای برش‌های سخت و ظریف عملکرد بسیار خوبی دارند و می‌توان فولاد تندبر با ۵% وانادیوم را دارای بهترین عملکرد برای برش فلزات سخت و ماشین‌کاری فولاد زنگ نزن، آلیاژهای آستنیتی، فلزات نسوز و آلومینیوم دانست.
بنابراین، هنگام خرید این فولادها، ضمن درنظر داشتن قیمت فولاد خشکه هوایی باید این نکات را درنظر داشت.

سخن آخر

مجموعه آیرومارت، ارائه دهنده انواع مقاطع فولادی و فلزی است. جهت استعلام قیمت و ثبت سفارش از طریق شماره تلفن ۰۲۱۴۵۳۰۶ با کارشناسان ما در تماس باشید تا بهترین کالا برای کاربردی که در نظر دارید را به شما معرفی نمایند.

مجموعه آیرومارت، مرجعی برای استعلام انواع مقاطع فولادی از جمله قیمت روز ورق سیاه، قیمت گریتینگ امروز و همچنین سایزهای مختلف میلگرد از جمله قیمت میلگرد ۱۶ است. برای استعلام قیمت روز این مقاطع کافیست به صفحه آن‌ها در آیرومارت مراجعه نمایید.