2- صلب السرعات العالية

 2- صلب السرعات العالية : High Speed Steel 

صلب السرعات العالية هو نوع من صلب العدة المستخدم في التطبيقات التي تتطلب صلابة ومقاومة للتآكل ومقاومة للحرارة. يُعرف أيضًا باسم الصلب سريع القطع : High Speed Steel، لأنه يمكن استخدامه لقطع المواد بسرعة عالية دون أن يصبح هشًا.

أصل الفولاذ عالي السرعة

في عام 1868، شكل اختراع روبرت موشيت للفولاذ الذي يتصلب ذاتيًا، والمعروف باسم Mushet Steel أو R Mushet's Special Steel، تطورًا مهمًا في تاريخ الفولاذ. أظهر هذا الفولاذ المبتكر، الذي يحتوي على تركيبة كيميائية سرية تشمل 8٪ من التنجستن، القدرة على التصلب عند الصياغة والتبريد. 

وجد استخدامًا واسعًا في الأدوات الهندسية. في عام 1870، استحوذت شركة Samuel Osborn & Company في Sheffield، المملكة المتحدة، على حقوق الإنتاج الضخم لهذا الفولاذ الخاص. 

في وقت لاحق، في عام 1910، رائدة Crucible Steel Co. في نيو جيرسي في الفولاذ عالي السرعة، وهو علامة فارقة في تكنولوجيا الفولاذ بسبب قدراته القطعية الفائقة. حدث اختراق مهم آخر في عام 1937 عندما ابتكر دبليو بريلوور التنجستن الموليبدينوم HSS M2 في الولايات المتحدة الأمريكية، مما أدى إلى تطوير قدرات الفولاذ عالي السرعة بشكل أكبر.

  HSSs هي مواد أدوات مصبوبة تقليديًا، مسبكة، ومسبكة بشكل كبير، يمكن تقسيمها إلى أربع فئات رئيسية: درجات تعتمد على التنجستن، والموليبدينوم، والكوبالت والموليبدينوم، والفاناديوم. 

يمكن طلائها بواسطة طريقة PVD. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام مواد HSS P / M المصنوعة بواسطة علم المعادن المسحوق (P / M).

هناك عدة أنواع مختلفة من صلب السرعات العالية، تختلف في تكوينها وخصائصها. تُعرف الأنواع الأكثر شيوعًا باسم:

   M2 :   يحتوي على نسبة عالية من الكروم والتنجستن، مما يوفر قوة ومقاومة للتآكل. 

   M3 :  يحتوي على نسبة عالية من الكروم والتنغستن والموليبدينوم، مما يوفر قوة ومقاومة للتآكل ومقاومة للحرارة. 

  M42 : يحتوي على نسبة عالية من الكروم والتنغستن والموليبدينوم والفاناديوم، مما يوفر قوة ومقاومة للتآكل ومقاومة   

           للحرارة ومقاومة للتآكل. 

    أستخدام صلب السرعات العالية

    يستخدم صلب السرعات العالية في مجموعة متنوعة من التطبيقات، بما في ذلك:

• أدوات القطع: تستخدم أدوات القطع المصنوعة من صلب السرعات العالية في عمليات القطع مثل الطحن والتفريز والقطع.
• الأدوات اليدوية: تستخدم الأدوات اليدوية المصنوعة من صلب السرعات العالية في عمليات مثل الحفر والقطع والتشكيل.

• المقابض  :  تستخدم المقابض المصنوعة من صلب السرعات العالية في التطبيقات التي تتطلب قوة ومقاومة للتآكل.                                                                                                                                
  

  مميزات صلب السرعات العالية                

       تتميز صلب السرعات العالية بالعديد من المزايا، بما في ذلك:

• القوة: صلب السرعات العالية قوي ومتين، مما يجعله مثاليًا للتطبيقات التي تتطلب مقاومة للتآكل.
• مقاومة التآكل: صلب السرعات العالية مقاوم للتآكل، مما يجعله مثاليًا للتطبيقات التي تتعرض لظروف قاسية.
• مقاومة الحرارة: صلب السرعات العالية مقاوم للحرارة، مما يجعله مثاليًا للتطبيقات التي تتطلب مقاومة للحرارة.

 

عيوب صلب السرعات العالية   

 صلب السرعات العالية له أيضًا بعض العيوب، بما في ذلك:

• تكلفة : صلب السرعات العالية أغلى من أنواع الصلب الأخرى.
• صعوبة المعالجة: يمكن أن يكون صلب السرعات العالية صعبًا في المعالجة، مما يتطلب مهارة ومعرفة متخصصة.

    المعالجة الحرارية لصلب السرعات العالية

يتطلب صلب السرعات العالية معالجة حرارية دقيقة لتحسين خصائصه. تتضمن المعالجة الحرارية الشائعة لصلب السرعات العالية التطبيع والتلدين والتقسية.

• التطبيع: يُسخن صلب السرعات العالية إلى درجة حرارة عالية ثم يُبرد ببطء في الهواء. يؤدي ذلك إلى تحسين مقاومة التآكل ومقاومة الصدمات.

• التلدين: يُسخن صلب السرعات العالية إلى درجة حرارة عالية ثم يُبرد ببطء في الفرن. يؤدي ذلك إلى تحسين قابلية التشكيل ومقاومة الكسر.

• التقسية: يُسخن صلب السرعات العالية إلى درجة حرارة عالية ثم يُبرد ببطء في الملح المنصهر أو الزيت. يؤدي ذلك إلى زيادة الصلابة ومقاومة التآكل.

مستقبل صلب السرعات العالية

من المتوقع أن يستمر استخدام صلب السرعات العالية في مجموعة متنوعة من التطبيقات في المستقبل. نظرًا لخصائصه الفريدة، يعد صلب السرعات العالية خيارًا جذابًا للعديد من التطبيقات، بما في ذلك:

• التصنيع: يستخدم صلب السرعات العالية في مجموعة متنوعة من التطبيقات الصناعية، مثل تصنيع الآلات وقطع المعادن.
• الطاقة: يستخدم صلب السرعات العالية في مجموعة متنوعة من التطبيقات المتعلقة بالطاقة، مثل صناعة توربينات الرياح وأنظمة الطاقة الشمسية.
• الدفاع: يستخدم صلب السرعات العالية في مجموعة متنوعة من التطبيقات العسكرية، مثل صناعة الأسلحة والمعدات.

أنواع أخرى من صلب السرعات العالية

بالإضافة إلى الأنواع الثلاثة الأكثر شيوعًا، هناك أيضًا أنواع أخرى من صلب السرعات العالية، بما في ذلك:

• HSS-Co: يحتوي على نسبة عالية من الكوبلت، مما يوفر مقاومة أفضل للتآكل والتآكل.

• HSS-Mo: يحتوي على نسبة عالية من الموليبدينوم، مما يوفر مقاومة أفضل للتآكل.
• HSS-V: يحتوي على نسبة عالية من الفاناديوم، مما يوفر مقاومة أفضل للحرارة والتآكل.

اختيار صلب  السرعات العالية 

تم تصميم صلب  السرعة العالية بشكل أساسي لتطبيقات أدوات القطع. تم استخدام مصطلح "سرعة عالية" عندما تم اختراع هذه الانواع من الصلب لأول مرة. يشير المصطلح إلى حقيقة أنه يمكن استخدام الفولاذ كأدوات قطع بسرعات دوران عالية على مخرطة. 

في بعض الحالات ، كانت سرعات الدوران سريعة جدًا بحيث تسخن الأدوات إلى اللون الأحمر الداكن ، وهو ما يقرب من 1100 درجة فهرنهايت (593 درجة مئوية). 

القدرة على الحفاظ على الصلابة المطلوبة للقطع عند هذه درجة الحرارة هي خاصية تُعرف باسم الصلابة الحمراء أو الصلابة الساخنة ، وهي السمة المميزة الأساسية للصلب عالية السرعة.

تتمتع صلب السرعة العالية بقوة وصلابة عالية ، ولكنها عادةً ما تكون أقل صلابة من صلبات الأدوات ذات العمل البارد. يتم استخدام بعضها ، ولا سيما M2 ومسحوق معدني M4 ، في تطبيقات العمل البارد بسبب القوة ومقاومة التآكل التي يمكن تحقيقها.

لتصنيفها كصلب عالي السرعة ، يجب أن تفي التركيبة الكيميائية بمتطلبات دنيا معينة ، والتي يتم تعريفها في مواصفة ASTM A600 للصلب عالية السرعة. تعتبر درجات السبائك الأدنى ، صلبات السرعة العالية M50 و M52 ، معروفة على نحو مناسب باسم صلبات السرعة العالية المتوسطة نظرًا لمحتوياتها السبائكية المنخفضة. تُعرف الدرجات التي تحتوي على الكوبالت ، مثل M35 و M42 ، باسم صلبات السرعة العالية الفائقة لأنها تتمتع بصلابة ساخنة محسنة.