مختصري درباره فولاد هاي تند بر
فولادهاي ابزار تند بر ، فولادهاي پر آلياژي هستند كه براي سرعتهاي بالاي برش فلزات خيلي سخت بكار برده مي شوند . از آنجائيكه برش با سرعت زياد سبب بالا رفتن درجه حرارت ابزار و نهايتا رسيدن آن به محدوده سرخ شدن مي شود( Red Range) ، اين ابزارها بايد در مقابل بازگشت (Temper) در محدوده دمايي ذكر شده مقاوم باشند توانايي حفظ سختي و استحكام در محدوده سرخ شدن تحت عنوان سختي داغ ناميده مي شود( Hot Hardness) كه يك خاصيت مهم به شمار مي رود . اين فولادها همچنين بايد مقاومت به سايش و سختي بالايي داشته باشند تا بتوانند مدت معيني لبه هاي تيز برشي خود را حفظ نمايند .

در فولادهاي تند بر ، تنگستن يا موليبدن ( در بعضي موارد هم تنگستن وهم موليبدن ) براي تشكيل كار بيد و سختي داغ ، واناديم براي افزايش مقاومت سايشي وكروم براي كاهش اكسيداسيون وافزايش سختي ودر بعضي اوقات كبالت جهت بهبود سختي دردماي بالا افزوده مي شوند .

فولادهاي ابزار تند بر از نظر تركيب شيميايي به دو دسته تقسيم مي شوند :
۱) نوع حاوي T تنگستن هستند .
۲) نوع كه حاويM موليبدن هستند .
تركيب شيميايي اين فولادها در جدول ۱-۲ نشان داده شده است .
( ۲-۳-۱) اثر عناصر مختلف بر خواص فولادهاي ابزار
۲-۳-۱- ۱ كربن
مانند ديگر فولادهاي ابزار ، كربن ممترين عنصر آلياژي در عمليات سخت كاري مي باشد كه در مراحل مختلف چرخه توليد به نسبتهاي متفاوتي بين زمينه و فاز كا ربيد توزيع مي شود درحالت آنيل شده كربن عمدتا به صورت كاربيد مي باشد كه در هنگام فرايند آستنيته كردن اغلب اين كار بيد ها حل شده و كربن وارد زمينه مي شود .

در حين فرايند بازگشت ، با افزايش درصد كربن زمان سرد كردن بيشتري جهت انجام استحاله مار تنزيتي مورد نياز مي باشد و معمولا عمل بازگشت تا سه مرتبه تكرار مي شود . چرا كه در دفعات اول و دوم بازگشت ، استحاله مار تنزيتي بطور كامل انجام نشده وهنوز مقداري از آستنيت به صورت استحاله نيافته باقي مي ماند . در صورت لزوم نياز به تكرار عمل بازگشت تا انجام كامل استحاله مار تنزيتي مي باشد .

(۲-۳-۱) كروم
وجود حدود ۴ درصد كروم در كليه فولادهاي تند بر باعث شده كه اين عنصر بعد از كربن بعنوان عنصر اصلي به شمار آيد . كروم با توجه به نوع عمليات حرارتي و مقادير مختلف كربن انواع كار بيدها راتشكيل داده ، باعث افزايش سختي پذيري شده و پوسته اي شدن ( Scalng) را به تعويق مي اندازد . اين عنصر در فولاد آنيل شده بصورت كار بيدي كه طي سيكل سخت كردن در آستنيت حل مي گردد وجود دارد واز اين رو يكي از علل اصلي توليد مار تنزيت در فولاد كوئنچ وبازگشت داده شده است .

كروم بواسطه كاستن از مقدار آستنيت باقيمانده ، سرعت نرم شدن فولادها را كاهش مي دهد اما خود به تنهايي قادر به ايجاد اين سختي ثانويه است .
۲-۳-۱-۳ واناديم
اين عنصر معمولا حدود يك تا پنج درصد از وزن فولاد هاي ابزار تند بر را تشكيل مي دهد . مهمترين اثر واناديم توليد كار بيدهاي خيلي سخت از نوع VC مي باشد كه در واقع تركيب شيميايي آنها نزديك به V4C3 مي باشد . اين ذرات كار بيدي زاويه دار و سخت ، اهميت زيادي در افزايش مقاومت به سايش دارند واز آنجاييكه در درجه حرارتهاي معمول سخت كردن قابل حل نيستند . در محدود كردن رشددانه ها موثرند . واناديم همچنين در پايداري مارتنزيت تاثير بسزايي دارد وهنگام بازگشت از نرم شدن فولاد جلوگيري مي كند . براي بوجود آمدن اين اثر ، دماي آستنيته كردن اهميت زيادي دارد تا حداكثر مقدار كار بيد واناديم در فاز آستنيت وجود داشته باشد
در فولاد تند برT1 حدود يك درصد واناديم وجود دارد اما در فولادهاي تند بر موليبدني اين مقدار كافي نبوده و معمولا حدود دو درصد در نظر گرفته مي شود . مقادير بيشتر واناديم تا حدود پنج درصدهم قابل تحمل مي باشد . اما بيش از اين مقدار ، مشكلاتي را در آهنگري بوجودمي آورد ونيز مقدار آستنيت باقيمانده را افزايش داده سبب بروز مشكلات زيادي درعمليات حرارتي مي شود .

حلاليت كم كار بيد واناديم در آستنيت اثر مهمي در عمليات حرارتي دارد . بطوريكه رسوب ذرات ريز كار بيد در مرز دانه ها باعث ايجاد سختي ثانويه مي گردد .
افزايش و اناديم به دليل تشكيل كار بيد وريز كردن دانه هاي آستنيت كاهش سختي پذيري فولاد را بهمراه دارد . حرارت دادن در بالاتر از دماي سخت كاري ( نزديك دماي سوليدوس ) باعث حل شدن اين كار بيد ها در آستنيت مي شود كه در چنين شرايطي واناديم سختي پذيري فولاد را افزايش مي دهد .
۲-۳-۱-۴ كبالت

ميزان استفاده از كبالت د رفولاد ابزار تند بر به مراتب كمتر از عناصر آلياژي ديگر است . كبالت بر خلاف عناصر آلياژي قبلي وارد فاز زمينه مي شود . اين عنصر درجه حرارت سوليدوس را افزايش مي دهد ولذا درجه حرارت سخت كاري را زياد مي كند ودر نتيجه انحلال كار بيد افزايش يافته و به تبع آن مقدار آستنيت باقيمانده افزايش مي يابد شكل ۲-۲ نشان مي دهد كه در يك درجه حرارت سخت كاري خاص ، افزايش مقدار كبالت باعث كاهش مقدار آستنيت باقيمانده مي شود .

باافزايش مقدار كبالت ، سختي پذيري وسختي سرخ نيز بهبود يافته و همچنين هدايت حرارتي مخصوصا دردرجه حرارتهاي بالا افزايش مي يابد . اثرات منفي كبالت ، كاهش چرمگي و مقاومت به سايش مي باشد .

۲-۳-۱-۵ تنگستن و موليبدن
اين دو عنصر اثرات مشابهي داشته و تفاوت عمده آنها درمقدار وزني موجود در آلياژ مي باشد كه اين امر نيز به دليل اختلاف وزني اتمي آنهاست بطوريكه يك درصد موليبدن معادل حدود ۶/۱ تا ۲ درصد تنگستن مي باشد . از آنجائيكه ملاحظات اقتصادي در انتخاب يكي از اين دو عنصر مد نظر مي باشد . در نقاط مختلف دنيا اين انتخاب متفاوت خواهد بود .