فولاد hss چیست؟

<h2>فولاد HSS چیست؟</h2> <p>فولاد HSS یا &nbsp;HS (High-speed steel) که در اصطلاح به آن فولاد تندبر گفته می شود زیر مجموعه ی فولادهای ابزاری (Tool Steel) است که برای ساخت ابزار برش از آن استفاده می شود.</p> <p style="text-align: center;"><img class="content-image" title="hss steel.jpg" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1645886285171.jpg" alt="hss steel" /></p> <p style="text-align: center;">تصویر شماره ۱ - فولاد HSS</p> <p>HSS عموما برای ساخت تیغه ی اره های قدرت و مته های سوراخکاری به کار برده می شود. فولاد HSS از فولادهای ابزاری کربن بالا که در دهه ی پنجاه میلادی استفاده می شد ویژگی های بهتری دارد و می تواند دماهای بالاتری را بدون اینکه سختی خود را از دست بدهد تحمل کند. این ویژگی به ابزارهایی که از HSS ساخته شده اند این امکان را میدهد تا با سرعت بیشتری نسبت به فولادهای کربن بالا اقدام به برش بکنند به همین دلیل است که به این فولادها، فولادهای سرعت بالا گفته می شود.</p> <p>با عملیات حرارتی که روی HSS انجام می شود در دمای اتاق سختی آن به بالاتر از 60 راکول نیز می رسد و مقاومت سایشی آن به دلیل وجود تنگستن و وانادیوم بالاتر از فولادهای ابزار و کربنی متداول است.</p> <p><strong><span id="historyh"></span>آنچه در این مقاله مطالعه خواهید کرد:</strong></p> <ul> <li><a title="تاریخچه فولاد HSS" href="#historyh">تاریخچه فولاد HSS</a></li> <li><a title="انواع فولاد HSS" href="#type">انواع فولاد HSS</a></li> <li><a title="جدول عناصر گریدهای مختلف فولاد پر سرعت" href="#table">جدول عناصر گریدهای مختلف فولاد پر سرعت</a></li> <li><a title="فولادهای سرعت بالا حاوی مولیبدنوم" href="#steel">فولادهای سرعت بالا حاوی مولیبدنوم</a></li> <li><a title="فولادهای سرعت بالا حاوی کبالت" href="#cobalt">فولادهای سرعت بالا حاوی کبالت</a></li> </ul> <h2>تاریخچه فولاد HSS</h2> <p>در سال 1868 متالورژیست انگلیسی به نام رابرت فورستر موشت، فولاد موشت (Mushet Steel) را توسعه دادکه در واقع اولین نسل از فولادهای سرعت بالای مدرن به شمار می آید. این فولاد حاوی 2 درصد کربن، 2.5 درصد منگنز و 7 درصد تنگستن است. مزیت اصلی این فولاد آن بود که توسط هوا سخت می شد در حالی که بیشتر فولادها برای رسیدن به سختی می بایست عملیات کوئینچ (Quench) روی آن ها اجرا میشد. در طول سی سال بیشترین تعییری که روی این گروه از فولادهای انجام شد جایگزین شدن منگنز با کروم بود.</p> <p>در سال 1899 و 1900 فردریک وینسلو تیلور به همراه تیمی در شرکت فولاد بثلهم در پنسیلوانیا آزمایشاتی را به صورت آزمون و خطا و کاملا تجربی انجام دادند. در این آزمایشات عملیات حرارتی بر روی فولادهای کیفیت بالایی که در بازار موجود بودند مانند فولاد موشت انجام شد. فولادها تا دمایی بالاتر از آنچه در صنعت مرسوم بود گرم می شدند. نتیجه این شد که فرانید های عملیات حرارتی یافت شد که در آن سختی فولاد در دماهای بالاتر نیز حفظ می شد و اجازه سرعت های بیشتر و نرخ برش بالاتر را فراهم می کرد.</p> <p>این فرایند تحت عنوان تیلور-وایت (Taylor-white) ثبت اختراع شد و انقلابی در صنعت ماشین کاری به وجود آورد. ابزارهای ساخته شده با کمک این فولاد نیاز داشتند تا ماشین های بزرگتری برای استفاده از تمام ظرفیت آن به کار گرفته شوند. به همین دلیل سایت های ماشینکاری تشویق شدند تا دوباره طراحی و نصب و جایگزین شوند. لازم به ذکر است که پتنت این اختراع در نهایت لغو شد.</p> <p><span id="type"></span>نخستین فولادی که تحت نام فولاد سرعت بالا (High-speed steel) توسط AISI شناخته شد فولاد T1 بود که در سال 1910 معرفی شد.</p> <p>از دهه ی 40، فولاد سرعت بالای غنی از مولیبدنوم (Molybdenum-rich High-speed Steel) به صورت AISI M1 معرفی و به کار گرفته شد. در واقع در جنگ جهانی دوم به دلیل کمبود مواد و هزینه بالا محققان مولیبدنوم را جایگزین تنگستن کردند. پیشرفت هایی که در زمینه این گروه از فولاد به دست آمد موجب شد تا فولادهای غنی از مولیبدنوم جایگزین فولادهای&nbsp; پر تنگستن شوند و زمینه برای استفاده از فولاد M2 &nbsp;به جای T1 فراهم شود.</p> <blockquote> <p>بیشتر مطالعه کنید:<a title=" از صفر تا صد فولاد و آهن" href="https://www.modiranahan.com/article/449/%D8%AA%D8%A7%D8%B1%DB%8C%D8%AE%DA%86%D9%87-%D8%B5%D9%81%D8%B1-%D8%AA%D8%A7-%D8%B5%D8%AF-%D8%AA%D9%88%D9%84%DB%8C%D8%AF-%D9%81%D9%88%D9%84%D8%A7%D8%AF" target="_blank" rel="nofollow"> از صفر تا صد فولاد و آهن</a></p> </blockquote> <h2>انواع فولاد HSS</h2> <p>فولادهای سرعت بالا آلیاژهایی هستند که ویژگی های خود را از عناصر آلیاژی که به فولاد کربنی اضافه می شوند به دست می آورند. این آلیاژها عموما تنگستن و مولیبدنم یا ترکیبی از هر دو می باشند. همچنین از برخی عناصر دیگر نیز در ساخت فولادهای HSS استفاده می شود. عناصری ماند کبالت، وانادیوم و کروم.</p> <p><span id="table"></span>در سیستم نامگذاری یکپارچه (UNS) گریدهای تنگستن دار مانند T1 و T15 به صورت T150xx نماش داده می شوند درحالی که انواع مولیبدنوم دار مانند M2 و M48 و انواع میانی به صورت T113xx.</p> <p>در استاندارد ASTM، 7 نوع فولاد تنگستن دار و 17 نوع فولاد HSS حاوی مولیبدنوم معرفی شده است.</p> <p>اضافه کردن 10 درصد تنگستن و مولیبدنوم باعث می شود تا سختی و چقرمگی فولادهای سرعت بالا به طور قابل توجهی افزایش یابد و این قابلیت ها را در دمای بالای حین برشکاری نیز حفظ کنند.</p> <blockquote> <p>بیشتر مطالعه کنید: <a title="انواع فولاد کربنی" href="https://www.modiranahan.com/article/2475/%D9%81%D9%88%D9%84%D8%A7%D8%AF-%DA%A9%D8%B1%D8%A8%D9%86%DB%8C-%D8%A7%D9%86%D9%88%D8%A7%D8%B9-%D9%88-%D9%88%DB%8C%DA%98%DA%AF%DB%8C-%D9%87%D8%A7%DB%8C-%D8%A2%D9%86" target="_blank" rel="nofollow">انواع فولاد کربنی</a></p> </blockquote> <h2>جدول عناصر گریدهای مختلف فولاد پر سرعت</h2> <table class="table1200" style="margin-left: auto; margin-right: auto;" border="2"> <tbody> <tr> <td style="width: 51px;"> <p><strong>Grade</strong></p> </td> <td style="width: 77px;"> <p><strong>C</strong></p> </td> <td style="width: 36px;"> <p><strong>Cr</strong></p> </td> <td style="width: 37px;"> <p><strong>Mo</strong></p> </td> <td style="width: 36px;"> <p><strong>W</strong></p> </td> <td style="width: 37px;"> <p><strong>V</strong></p> </td> <td style="width: 27px;"> <p><strong>Co</strong></p> </td> <td style="width: 59px;"> <p><strong>Mn</strong></p> </td> <td style="width: 59px;"> <p><strong>Si</strong></p> </td> </tr> <tr> <td style="width: 51px;"> <p><strong>T1</strong></p> </td> <td style="width: 77px;"> <p>0.65&ndash;0.80</p> </td> <td style="width: 36px;"> <p>4.00</p> </td> <td style="width: 37px;"> <p>-</p> </td> <td style="width: 36px;"> <p>18</p> </td> <td style="width: 37px;"> <p>1</p> </td> <td style="width: 27px;"> <p>-</p> </td> <td style="width: 59px;"> <p>0.1&ndash;0.4</p> </td> <td style="width: 59px;"> <p>0.2&ndash;0.4</p> </td> </tr> <tr> <td style="width: 51px;"> <p><strong>M1</strong></p> </td> <td style="width: 77px;"> <p>0.80</p> </td> <td style="width: 36px;"> <p>4</p> </td> <td style="width: 37px;"> <p>8</p> </td> <td style="width: 36px;"> <p>1.5</p> </td> <td style="width: 37px;"> <p>1.0</p> </td> <td style="width: 27px;"> <p>-</p> </td> <td style="width: 59px;"> <p>-</p> </td> <td style="width: 59px;"> <p>-</p> </td> </tr> <tr> <td style="width: 51px;"> <p><strong>M2</strong></p> </td> <td style="width: 77px;"> <p>0.85</p> </td> <td style="width: 36px;"> <p>4</p> </td> <td style="width: 37px;"> <p>5</p> </td> <td style="width: 36px;"> <p>6.0</p> </td> <td style="width: 37px;"> <p>2.0</p> </td> <td style="width: 27px;"> <p>-</p> </td> <td style="width: 59px;"> <p>-</p> </td> <td style="width: 59px;"> <p>-</p> </td> </tr> <tr> <td style="width: 51px;"> <p><strong>M7</strong></p> </td> <td style="width: 77px;"> <p>1.00</p> </td> <td style="width: 36px;"> <p>4</p> </td> <td style="width: 37px;"> <p>8.75</p> </td> <td style="width: 36px;"> <p>1.75</p> </td> <td style="width: 37px;"> <p>2.0</p> </td> <td style="width: 27px;"> <p>-</p> </td> <td style="width: 59px;"> <p>-</p> </td> <td style="width: 59px;"> <p>-</p> </td> </tr> <tr> <td style="width: 51px;"> <p><strong>M35</strong></p> </td> <td style="width: 77px;"> <p>0.92</p> </td> <td style="width: 36px;"> <p>4.3</p> </td> <td style="width: 37px;"> <p>5</p> </td> <td style="width: 36px;"> <p>6.4</p> </td> <td style="width: 37px;"> <p>1.8</p> </td> <td style="width: 27px;"> <p>5</p> </td> <td style="width: 59px;"> <p>-</p> </td> <td style="width: 59px;"> <p>0.35</p> </td> </tr> <tr> <td style="width: 51px;"> <p><strong><span id="steel"></span>M42</strong></p> </td> <td style="width: 77px;"> <p>1.10</p> </td> <td style="width: 36px;"> <p>3.75</p> </td> <td style="width: 37px;"> <p>9.5</p> </td> <td style="width: 36px;"> <p>1.5</p> </td> <td style="width: 37px;"> <p>1.15</p> </td> <td style="width: 27px;"> <p>8.0</p> </td> <td style="width: 59px;"> <p>-</p> </td> <td style="width: 59px;"> <p>-</p> </td> </tr> <tr> <td style="width: 51px;"> <p><strong>M50</strong></p> </td> <td style="width: 77px;"> <p>0.85</p> </td> <td style="width: 36px;"> <p>4</p> </td> <td style="width: 37px;"> <p>4.25</p> </td> <td style="width: 36px;"> <p>.10</p> </td> <td style="width: 37px;"> <p>1.0</p> </td> <td style="width: 27px;"> <p>-</p> </td> <td style="width: 59px;"> <p>-</p> </td> <td style="width: 59px;"> <p>-</p> </td> </tr> </tbody> </table> <h2>فولادهای سرعت بالا حاوی مولیبدنوم</h2> <p>استفاده از ترکیب کروم، تنگستن و مولیبدنوم در فولاد باعث می شود تا انواع مختلفی از فولاد HSS با راکول با سختی 63-65 به دست آید.</p> <h3>M1</h3> <p>این گرید سختی گرم (Red-hardness) کمتری در مقایسه با M2 دارد اما حساسیتش به شوک هم کمتر است.</p> <h3>M2</h3> <p>M2 گرید استاندارد و پر کاربردترین گرید صنعتی HSS است. میزان کاربید در M2 کم و به طور یکنواخت توزیع شده است و باعث مقاومت سایشی بالا در آن می شود. هر چند حساسیت به کربن زدایی مقداری بالاست. پس از عملیات حرارتی سختی این گرید مانند T1 است اما استحکام خمشی آن می تواند به 4700 MPa برسد. همچنین میزان چقرمگی و پلاستیستیه حرارتی آن تا 50 درصد بهتر از T1 است. از این گرید برای ساخت محدوده ی وسیعی از ابزارها استفاده می شود مانند مته های سوراخکاری، قلاویز و .. . در استاندارد ISO 4957 معادل گرید M2 با شماره 1.3343 مشخص می شود.</p> <p style="text-align: center;"><img class="content-image" title="m2 high speed steel.jpg" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1645963353224.jpg" alt="m2 high speed steel." /></p> <p style="text-align: center;">تصویر شماره ۲ - فولاد M2</p> <h3>M7</h3> <p><span id="cobalt"></span>M7 برای ساخت ابزار سنیگن تر که انعطاف پذیری و عمر بیشتر حائز اهیمت است به کار برده می شود.</p> <h3>M50</h3> <p>M50 سختی گرم سایر گریدهای HSS را ندارد اما برای مواردی که شکستن مته به دلیل حرکت دریل زیاد است گزینه مناسبی است. از این گرید در بلبرینگ های دمای بالا نیز استفاده می شود. این گرید از فولاد عناصری مانند تنگستن، کروم، وانادیم، کبالت و مولیبدنم را در خود دارد.</p> <h2>فولادهای سرعت بالا حاوی کبالت</h2> <p>اضافه کردن کبالت مقاومت حرارتی را افزایش میدهد و سختی راکولی بالاتر از 70 را ایجاد می کند.</p> <h3>M35</h3> <p>M35 شبیه به M2 است اما 5 درصد کبالت نیز دارد. M35 با نام فولاد کبالت HSSE یا HSS-E نیز شناخته می شود. برش M35 در مقایسه با M2 &nbsp;سریعتر است و عمر بیشتری دارد.</p> <h3>M42</h3> <p>M42 از سری فولادهای پر سرعت مولیبدنوم دار است که در ساختار آن 8 درصد کبالت نیز وجود دارد. از این گرید به طور گسترده در صنایع ساخت فلز استفاده می شود به این جهت که سختی گرم بالاتری در مقایسه با انواع متداول HSS دارد.</p> <h2>کاربرد HSS</h2> <p>کاربرد اصلی فولادهای پر سرعت در ساخت انواع ابزار برش است. تیغه های اره، مته ها، قلاویزها، ابزار کنده کاری و ... از جمله ابزاری هستند که با فولاد HSS ساخته می شوند.</p> <p>فولادهای HSS توانسته اند جایگاهی در ساخت ابزار دستی نیز به دست آورند. در مواردی که چقرمگی نسبتا خوب در سختی بالا به همراه مقاومت به سایش نیاز باشد مانند ابزارهای برش دستی که لبه ای تیز دارند از فولادهای HSS استفاده می شود. وسایلی مانند چاقوی آشپزخانه، چاقوی جیبی، اسکنه و .... .</p> <p style="text-align: center;"><img class="content-image" title="high speed steel tool.jpg" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1645963385900.jpg" alt="high speed steel tool" /></p> <p style="text-align: center;">تصویر شماره ۳ - ساخت ابزار با فولاد HSS</p> <p>&nbsp;</p>