Thép công cụ tốc độ cao là gì: Thuộc tính và ứng dụng chính là gì

Hiểu thép công cụ tốc độ cao

Thép công cụ tốc độ cao (HSS) là một hợp kim thép đặc biệt, rất cứng, chống mài mòn và chịu nhiệt. HSS, được cấp bằng sáng chế vào năm 1898 bởi F.W. Taylor và M. Trắng, làm cho ngành công cụ cắt để tiếp tục cắt mà không mất hiệu quả ở nhiệt độ trước đây được cho là không thể chịu đựng được. HSS bao gồm một số trong số ít các vật liệu giữ độ cứng của chúng đến nhiệt độ rất cao (khả năng giữ độ cứng ở nhiệt độ cao được gọi là độ cứng màu đỏ) cho phép các công cụ HSS cắt nhanh hơn đáng kể so với các dụng cụ cắt tương đương làm bằng thép carbon.

Thuộc tính chính của thép công cụ tốc độ cao

Độ cứng và khả năng chống mài mòn

HSS cho thấy độ cứng của Rockwell (HRC) lớn hơn 60 ở nhiệt độ cao (không quá 500 ° C). Tài sản này của HSS làm cho nó vẫn sắc nét và cứng ngay cả sau khi dập tắt. HSS có khả năng chống mài mòn tuyệt vời, đó là yếu tố chính giữ lại chúng trong các hình dạng chính xác và các cạnh sắc nét so với việc sử dụng kéo dài. Đó là lý do tại sao nó là hoàn hảo để chế tạo các công cụ cắt như máy khoan, máy cắt phay, máy kéo, vòi và cá ông.

Điện trở nhiệt

Đặc điểm đáng chú ý nhất của HSS là nó giữ được độ cứng ở nhiệt độ cao - lên tới 500 ° C. Trên thực tế, khi nhiệt độ trên 200 ° C, các thép công cụ carbon bắt đầu mất độ cứng một cách thô bạo và sẽ không hữu ích ở khoảng 500 ° C trong khi HSS vẫn giữ được khả năng cắt. Điều này cũng cho nó một vai trò lớn trong các hoạt động tốc độ cao và nóng.

Độ dẻo dai

Độ dẻo dai của HSS, mặc dù độ cứng cao. Nó có tác động nổi bật và khả năng chống rung để tránh bị vỡ. Khách sạn này rất quan trọng để tránh thiệt hại không chủ ý đối với các công cụ trong khi hoạt động trong các ứng dụng nghiêm trọng như các công cụ hình thành lạnh và nóng như gậy và ghim để rèn, dập và quá trình đùn.

Sự ổn định kích thước

HSS có thể chịu được sự thay đổi kích thước trong một phương pháp xử lý nhiệt như dập tắt và ủ. Nó trải nghiệm sự thay đổi kích thước nhỏ nhưng hình dạng và kích thước chính xác, một đặc tính là chìa khóa để sản xuất khuôn chính xác và đo. Nó có rất ít sự gia tăng hoặc giảm kích thước mà không mất hình dạng và kích thước tùy chỉnh, điều này cực kỳ hữu ích trong sản xuất dụng cụ đo chính xác và đo lường.

Quá trình sản xuất thép công cụ tốc độ cao

Việc sản xuất thép công cụ tốc độ cao bao gồm một số quá trình phức tạp nhằm đạt được các tính chất cơ học mong muốn.

Tan chảy và đúc

Ban đầu, các vật liệu cơ bản được tan chảy trong hồ quang điện hoặc lò cảm ứng. Kim loại nóng chảy kết quả sau đó được đúc liên tục vào các thỏi hoặc phôi. Sự chú ý lớn được trả cho sự phân phối thích hợp của các yếu tố hợp kim trong ma trận thép. Các yếu tố hợp kim được giới thiệu trong ma trận thép và chăm sóc đặc biệt cung cấp sự phân bố đồng đều các yếu tố hợp kim.

Lớp luyện kim bột

Luyện kim bột (PM) là một bước tiến quan trọng trong việc sản xuất HSS với các đặc tính nâng cao so với thép thông thường. PM là quá trình sản xuất bột tốt bằng cách nguyên tử hóa, nén các loại bột ở áp suất cao và thiêu kết ở nhiệt độ cao. PM HSS có độ cứng nổi bật do cấu trúc vi mô thống nhất và phân phối đồng đều cacbua rất mịn.

Điều trị nhiệt

Quá trình sưởi ấm theo sau là làm mát giúp cải thiện thép công cụ tốc độ cao bằng cách thay đổi độ cứng, độ bền và khả năng chống mài mòn cho phù hợp với nhu cầu của một ứng dụng, và đây là một bước quan trọng (và không thể tách rời vì đây là một quá trình được giải trình tự; lần đầu tiên và sau đó là Temper)). Một lần nữa, xử lý nhiệt là một quá trình quan trọng để tối ưu hóa các đặc tính hiệu suất của thép công cụ tốc độ cao, nó cho phép độ cứng, độ bền và khả năng chống mòn được điều chỉnh theo nhu cầu của các ứng dụng cụ thể bằng cách sử dụng kết hợp các bước làm giảm và ủ.

Thành phần hóa học của thép công cụ tốc độ cao

Thép công cụ tốc độ cao (HSS) là một hợp kim tiên tiến bao gồm một loạt các yếu tố hợp kim quan trọng, mỗi loại cung cấp đặc tính của nó cho HSS. Một kiến ​​thức cơ bản về thành phần hóa học của HSS là cần thiết để hiểu làm thế nào các tính chất của nó hoạt động và những gì nó có thể được sử dụng. Thành phần hóa học của HSS để hiểu các đặc điểm hiệu suất và cách sử dụng của HSS

Các thành phần chính của thép công cụ tốc độ cao bao gồm vonfram, molybdenum, crom, vanadi và cobalt. Các yếu tố này đóng một vai trò then chốt trong việc xác định các thuộc tính của HSS:

• Vonfram (w):Tăng cường độ cứng và khả năng chịu nhiệt, góp phần đáng kể vào độ cứng màu đỏ của HSS.
• Molybdenum (mo):Cung cấp lợi ích tương tự như vonfram nhưng với chi phí thấp hơn, cải thiện độ bền và khả năng chống mài mòn.
• Crom (cr):Tăng độ cứng và khả năng chống ăn mòn, đồng thời tăng cường khả năng thép cứng trong không khí.
• Vanadi (v):Tinh chỉnh kích thước hạt và tăng khả năng chống mài mòn bằng cách hình thành các cacbua cứng.
• Cobalt (CO):Tăng cường độ cứng và sức mạnh nóng ở nhiệt độ cao, làm cho nó lý tưởng cho các ứng dụng cắt tốc độ cao.

Các ứng dụng của thép tốc độ cao hứa hẹn

Thép công cụ cao tốc độ hứa hẹn nổi tiếng với tính linh hoạt của nó trên các lĩnh vực công nghiệp khác nhau. Các thuộc tính độc đáo của nó làm cho nó không thể thiếu trong nhiều ứng dụng trong đó hiệu suất trong điều kiện khắc nghiệt là tối quan trọng.

Công cụ cắt

Thép công cụ tốc độ cao được sử dụng rộng rãi trong các công cụ cắt như bit khoan, máy cắt phay, máy kéo, vòi và cá ông. Nó sẽ giữ cạnh của nó ở nhiệt độ cao hơn, cho phép các công cụ tồn tại lâu hơn, trong khi thực hiện đáng tin cậy trong thời gian dài hơn. Do đó, HSS trở nên không thể thiếu trong các ngành công nghiệp nơi gia công chính xác là một điều kiện tiên quyết. Các tài sản như vậy làm cho HSS trở thành một vật liệu phi thường trong các lĩnh vực sản xuất cần hoàn thành chính xác.

Công cụ tạo hình lạnh và nóng

HSS nổi bật trong lĩnh vực các công cụ hình thành lạnh và nóng vì tải trọng tác động của nó và độ bền mỏi nhiệt. HSS truyền đạt sức mạnh và sự ổn định kích thước cho chết và các cú đấm được sử dụng trong việc rèn giũa, và các quá trình đùn. Những tính năng này đảm bảo làm việc hiệu quả mặc dù điều kiện làm việc cực đoan.

Vòng bi nhiệt độ cao

HSS thậm chí còn có các ứng dụng trong các máy không cao tốc như vòng bi ở nhiệt độ cao, nơi cần có khả năng chống mòn rất tốt và điều kiện làm việc ở nhiệt độ tương đối cao. Bởi vì nó duy trì tính toàn vẹn về cấu trúc, nó là một lựa chọn tốt cho các thành phần chịu đựng các lực ma sát đáng kể. Do khả năng giữ lại cấu trúc của nó, nó là lý tưởng cho các bộ phận chịu lực ma sát cao.

Ngành công nghiệp ô tô và hàng không vũ trụ

Thép công cụ tốc độ cao được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp ô tô và hàng không vũ trụ trong đó các thành phần quan trọng phải chịu được nhiều căng thẳng và điều kiện khắc nghiệt. Cuộc tập trận HSS đã tăng sản xuất trong khi vẫn duy trì độ chính xác trong thời gian sử dụng lâu hơn. HSS. Do tính chất cơ học tuyệt vời của nó, HSS là không thể thiếu trong các ứng dụng hàng không vũ trụ như sản xuất lưỡi tuabin hoặc các quy trình sản xuất các thành phần căng thẳng cao khác, nơi cần có độ tin cậy.

Nói tóm lại và đơn giản, thành phần hóa học trên mỗi phát triển chơi cùng với các ứng dụng chung làm sáng tỏ sự nổi bật của Hứa hẹn thép công cụ tốc độ cao trong các trường ứng dụng khác nhau bằng cách cố tình phát triển mạnh mẽ từ các vật liệu ứng dụng thông thường như thép carbon hoặc các hợp kim thông thường khác để có tầm quan trọng công nghiệp đối với các vật liệu có khả năng duy trì trong điều kiện vận hành cực độ trong khi nhận được hiệu suất tối ưu liên tục trong một khoảng thời gian.