انواع فولاد خوش تراش؛ ۴ گرید پرکاربرد در ایران

انواع فولاد خوش تراش یکی از راهکارهای هوشمندانه برای غلبه بر چالش‌های ماشین‌کاری فولادهای سخت است. در دنیای امروز، با کمک ابزارها و روش‌های پیشرفته‌ای که به تکنولوژی‌های روز مجهز شده‌اند، امکان شکل‌دهی و یا ساخت قطعات مختلف با کمک ماشین کاری فراهم شده است. به همین خاطر می‌توان گفت که چنین فرایندهایی در حال حاضر همراه با بالاترین مقدار ایمنی و بازدهی ممکن انجام می‌شوند. با این حال متاسفانه اجرای عملیات ماشین کاری برای فولادهای سخت با مشکلاتی مانند تولید گرمای زیاد در محل و یا نیاز به نیروی بیشتر همراه است که چنین مواردی می‌توانند در گذر زمان سبب کاهش عمر ابزار کار، کاهش سرعت تولید و در نهایت افزایش قیمت محصولات نهایی شود. در چنین شرایطی استفاده از انواع فولاد خوش تراش که بدون ایجاد این مشکلات، با سرعت بالا و بدون کاهش عمر تجهیزات ماشین کاری تولید می‌شوند، انتخابی مناسب است؛ این فولادها به‌ویژه در تولید قیمت میلگرد کاربرد گسترده‌ای دارند. اگر شما هم علاقه‌مندید اطلاعات بیشتری در رابطه با این فلزات، مزایا و معایب و قیمت آن‌ها به دست بیاورید تا انتهای این مقاله همراه ما باشید.

فولاد خوش تراش چیست؟

قبل از توضیح انواع فولاد خوش تراش بهتر است در ابتدای بحث ببینیم که اصلاً فولاد خوش تراش چیست و از چه عناصری ساخته شده است. فولاد خوش تراش که به نام‌های فولاد ماشین کاری شده، فولاد آزاد یا فولاد اتومات هم شناخته می‌شود یکی از انواع فولاد کربنی با آلیاژ کم است که در ساخت آن ۴ عنصر اصلی فسفر، سرب، منگنز و گوگرد به کار رفته‌اند. همین ترکیب سبب شده تا در این نوع فولاد قابلیت ماشین کاری و تراشکاری بهبود یافته و بهتر از دیگر نمونه‌ها برش بخورد. از دیگر خصوصیات این فلز می‌توان به ترد بودن و شکنندگی بالای آن اشاره کرد؛ به همین علت نمی‌توان بر روی آن انواع روش‌های آهنگری مرسوم را اجرا نمود.

از طرفی وجود گوگرد و فسفر در ترکیب انواع فولاد خوش تراش باعث شده تا روش جوشکاری هم مناسب این نوع فلز نباشد. اگر بیشتر ترکیب فولادهای خوش تراش را بررسی کنیم خواهیم دید که حضور عناصری مانند گوگرد و فسفر به عنوان یکی از مهم‌ترین عناصر شیمیایی در خصوصیات مکانیکی این فلز تأثیر مهمی گذاشته و آن را بیشتر از سایرین برای ماشین‌کاری مناسب می‌سازد. در نتیجه معمولاً مقدار این عناصر در فولاد خوش تراش یا برش آزاد به 0.4 و 0.11 به ترتیب برای گوگرد و فسفر خواهد رسید. در حالی که در سایر فلزات اغلب نسبت این عناصر برای حفظ ویژگی‌های مکانیکی از مقدار 0.045 درصد تجاوز نمی‌کند. همین موضوع سبب شده تا انواع فولاد خوش تراش ویژگی‌های خاصی را از خود نشان دهند که در ادامه بیشتر در رابطه با آن‌ها صحبت خواهیم کرد.

آشنایی با انواع فولاد خوش تراش

فولادهای خوش تراش بر اساس استانداردهای جهانی و با توجه به وضعیت عملیات حرارتی به سه دسته فولادهای عملیاتی حرارت ناپذیر، سمانتاسیون و سخت شونده تقسیم می‌شوند که در زیر به طور خلاصه به معرفی هر کدام می‌پردازیم.

1-فولادهای عملیات حرارت ناپذیر

این فلزات در واقع نوعی فولاد اتومات خوش تراش هستند که مقادیر کربن در آن‌ها به کمتر از 0.14 درصد می‌رسد. به همین خاطر عملیات حرارتی نخواهند شد و به این نام هم شناخته می‌شوند. به عنوان نمونه‌هایی از فولادهای خوش تراش که در این گروه قرار می‌گیرند می‌توان به گریدهای 1.1، 1.0715، 1.0718، 1.0736 , 1.737 اشاره کرد.

2-فولاد خوش تراش قابل سمانتاسیون

درصد کربن در این دسته از فولاد اتومات خوش تراش می‌تواند در محدوده ۰.۰۷ تا ۰.۱۳ متغیر باشد. خصوصیت دیگر این گروه امکان سخت‌کاری سطحی بعد از کربن‌دهی سطحی یا همان سمانتاسیون است که فولادهایی با شماره ۱.۷۲۱، ۱.۰۷۲۵ و ۱.۰۷۲۲ در این گروه قرار می‌گیرند.

3-فولادهای سخت شونده یا کوئنچ تمیزشونده مستقیم

آخرین گروه در دسته بندی فولادهای خوش تراش به خاطر اینکه امکان انجام عملیات حرارتی کوئنچ تمپر بر روی آن‌ها وجود دارد، به این نام شناخته می‌شوند. این نوع فلزات معمولاً بین ۰.۳۲ تا ۰.۶۵ درصد کربن داشته و شامل گریدهای ۱.۰۷۲۶، ۱.۰۷۲۷، ۱.۰۷۵۶ و ۱.۰۷۵۷ می‌شوند.

آنالیز فولاد خوش تراش چگونه است؟

در آنالیز و بررسی فولاد خوش تراش اولین نکته‌ای که به آن برمی‌خوریم ترکیب این فلز است که در آن از عناصری مانند فسفر، گوگرد، سرب، بیسموت، کربن، سیلیسیم و منگنز با درصدهای مختلف استفاده شده است. با این حال می‌توان گفت که عناصر مهم این فولاد شامل گوگرد، فسفر، منگنز و سرب هستند که به خاطر ترکیب فسفر و گوگرد نمی‌توان بر روی فلزهای خوش تراش جوشکاری انجام داد. در توضیح بیشتر این ترکیبات می‌توان گفت:

1-کربن

کربن به عنوان ماده جدایی ناپذیر فولادها شناخته شده است؛ با توجه به همین موضوع مهم‌ترین عنصر در این فلزات محسوب می‌شود و مقدار آن تاثیر زیادی بر خواص مکانیکی انواع فولاد دارد. با افزایش مقدار این عنصر استحکام بیشتر می‌شود؛ اما به طور همزمان خواص دیگری مانند قابلیت ماشین کاری و انعطاف پذیری کاهش خواهد یافت.

2-گوگرد

مقدار عنصر گوگرد موجود در فلزهای خوش تراش چیزی بین 0.27 تا 0.37 درصد است که از عناصر مطلوب به شمار می‌آید و منجر به تشکیل یو تکنیک‌های سولفیدی با خاصیت نقطه ذوب کم در مرز براده‌های کوچک و دانه‌های ریز خواهد شد؛ در نتیجه افزایش سرعت براده برداری را به دنبال دارد. به علاوه گوگرد دارای قابلیت روان سازی است و می‌تواند در هنگام فرایند ماشین کاری با کم کردن اصطکاک بین قطعه و تجهیزان تراشکاری از فرسودگی تجهیزات جلوگیری کرده و طول عمر دستگاه را بیشتر کند.

به‌طور دقیق‌تر، ترکیبات سولفید منگنز تشکیل‌شده در ساختار فولاد، در حین عملیات ماشین‌کاری یک لایه نازک روان‌کننده روی سطح ابزار برش (به‌ویژه ابزارهای کاربیدی) ایجاد می‌کنند. این لایه به‌عنوان یک سد محافظ بین تراشه و ابزار عمل کرده، اصطکاک و دمای تولیدشده در ناحیه برش را کاهش می‌دهد و در نتیجه، هم سایش ابزار کمتر می‌شود و هم کیفیت سطح نهایی قطعه بهبود می‌یابد.

3-فسفر

فسفر با مقادیر ناچیز بین ۰.۰۵ تا ۰.۱۶ درصد در ترکیب فولاد خوش تراش حضور دارد و بر خلاف گوگرد در گروه عناصر نامطلوب قرار می‌گیرد. این نامطلوب بودن را در حقیقت می‌توان به این خاطر دانست که فسفر در مرحله سرد شدن فولاد می‌تواند سبب یک جدایی اولیه شده و در نهایت منجر به شکنندگی فلز تولید شده شود. به همین خاطر در تولید فولاد خوش تراش همیشه تلاش بر این است که مقدار فسفر موجود در ترکیب پایین نگه داشته شود.

4-منگنز

منگنز به عنوان یک عنصر اکسیژن‌زا شناخته می‌شود و با ۰.۰۶ تا ۱.۵۵ درصد بیشترین سهم را در ترکیب اصلی فولاد خوش تراش داراست. این عنصر می‌تواند با گوگرد ترکیب شود و ترکیب سولفید منگنز را خلق کند که در نتیجه تولید این ترکیب اثرات نامطلوب اکسیژن خنثی شده و خطر شکنندگی فلز کاهش پیدا می‌کند.

5-سرب

عنصر سرب در مقدار ۰.۳ درصد در واقع به منظور شکل گرفتن براده‌های ریز و کوپک جهت راحت‌تر شدن فرایند ماشین کاری به ترکیب فولاد خوش تراش اضافه شده تا در نهایت یک سطح مناسب و تمیز برای این عملیات ایجاد شود

بیشتر بخوانید: فولاد پرکربن

نظام نام‌گذاری فولاد خوش تراش در استاندارد آمریکایی

علاوه بر استاندارد اروپایی DIN که پیش‌تر با نمادهایی مانند ۱۱SMn۳۰ به آن اشاره شد، فولادهای خوش‌تراش در استاندارد آمریکایی نیز نظام نام‌گذاری مشخصی دارند. بر این اساس:

• فولادهای خوش‌تراش گوگرددار با پیشوند 11XX شناخته می‌شوند.
• فولادهای خوش‌تراش گوگرددار و فسفردار (که ترکیب هر دو عنصر را دارند) با پیشوند 12XX نام‌گذاری می‌شوند.

آشنایی با هر دو نظام نام‌گذاری (DIN و آمریکایی) برای خریدارانی که با تأمین‌کنندگان بین‌المللی سروکار دارند، اهمیت زیادی دارد؛ چرا که ممکن است یک گرید مشخص در کاتالوگ‌های مختلف با نمادهای متفاوتی معرفی شده باشد.

مزایا و معایب فولاد خوش تراش چیست؟

بعد از این که با فولاد خوش تراش، ویژگی‌ها و انواع آن آشنا شدیم نوبت به بررسی مزایا و معایب آن می‌رسد؛ چرا که این فلز نیز مانند هر ماده دیگری یک سری ویژگی‌های مثبت و منفی دارد که در زیر به اصلی‌ترین آن‌ها اشاره خواهیم داشت:

مزیت‌های انواع فولاد خوش تراش

• امکان ماشین کاری بسیار خوب
• استحکام زیاد
• قدرت انعطاف پذیری بالا
• این فلز می‌تواند با توجه به سرعت دستگاه ماشین کاری سبب بیشتر شدن طول عمر آن شود.
• علاوه بر این قطعات نهایی که در ساخت آن‌ها از فولادهای خوش تراش استفاده شده، به خاطر سرعت بالای تولید، قیمت مناسب‌تری دارند.
• در نهایت با وجود فولاد خوش تراش می‌توان محصولات باکیفیت سطحی بسیار مناسبی برای کاربردهای مختلف تولید کرد.

معایب انواع فولاد خوش تراش

• عدم اجرای روش جوشکاری برای این نوع فلزات به خاطر حضور گوگرد و فسفر در ترکیبات آن‌ها
• احتمال شکنندگی بیشتر در فولادهایی با کربن زیاد
• ماشین کاری و تراشکاری ضعیف در فولادها با درصد بالای کربن
• با توجه به ترد و شکنندگی فولادهای خوش تراش نمی‌توان از آن‌ها برای فرایندهای آهنگری و نورد گرم استفاده کرد.

انواع فولاد خوش تراش پر کاربرد در ایران کدام است؟

گفتیم که فولاد خوش تراش یا خوش  برش شامل انواع مختلفی می‌شود که امروزه بسیاری از آن‌ها ایران مورد استفاده صنایع مختلف قرار می‌گیرند. برخی از پرطرفدارترین این نوع فولادها در کشورمان عبارت‌اند از:

1-فولاد خوش تراش ۷۱۵

فولاد خوش تراش ۷۱۵ با گرید ۱.۰۷۱۵ که با نماد ۱۱SMn۳۰ شناخته می‌شود یکی از انواع مختلف این فلز است که در ایران به منظور ساخت قطعات خودرو و محصولاتی برای کاربردهای دقیق زیاد استفاده دارد. در نظر داشته باشید که عملیات حرارتی بر روی این نوع فولاد قابل اجرا نیست؛ اما می‌توان آن را با انجام فرایند سمانتاسیون به شکل سطحی سخت‌کاری کرد.

2-فولاد خوش تراش ۷۱۸

این نوع فولاد که با شماره ۱.۰۷۱۸ و نماد ۱۱SMnpb۳۰ معرفی می‌شود، نوعی فولاد اتومات خوش تراش است که مانند فولاد خوش تراش ۷۱۵ اغلب برای تولید قطعات خودرو و ساخت ابزارآلات دقیق به کار می‌رود. فولاد خوش تراش ۷۱۸ سرب دار بوده و نمی‌توان از آن برای عملیات حرارتی استفاده کرد. با این حال امکان سخت‌کاری سطحی با فرایند سمانتاسیون بر روی آن وجود دارد.

3-فولاد خوش تراش ۷۲۲

فولاد برش آزاد ۷۲۲ با گرید ۱.۰۷۲۲ و نماد ۱۰SPb۲۰ نیز به منظور تولید قطعات ماشین آلات، خودرو و همچنین ابزارهای دقیق به کار برده می‌شود. این نوع فولاد خوش تراش هم با توجه به این که در ترکیب آن عنصر سرب وجود دارد برای عملیات های حرارتی و سمانتاسیون مناسب است.

4-فولاد خوش تراش ۷۳۷

دیگر انواع فولاد خوش تراش که در کشورمان زیاد استفاده دارد، نوع ۷۳۷ با شماره مواد ۱.۰۷۳۷ است که با نماد ۱۱SMnPb۳۷ شهرت دارد. با توجه به وجود عنصر سرب در این فولاد انجام عملیات حرارتی بر روی آن امکان‌پذیر نیست؛ اما می‌توان با کمک عملیات سمانتاسیون سختی کاری سطحی را بر روی آن انجام داد.

وضعیت صادرات و واردات فولاد خوش تراش چگونه است؟

خوشبختانه کشور ما ایران به عنوان یکی از تولیدکنندگان بزرگ انواع مختلف آلیاژهای فولاد خوش تراش شناخته می‌شود. به طوری‌که تا امروز مجموعه‌ها و کارخانه‌های بزرگ زیادی در سراسر کشور در زمینه تولید این فلز کاربردی با به کارگیری صدها نفر مشغول به کار و فعالیت هستند و تأمین بخش اعظمی از نیاز صنایع گوناگون به فولاد خوش تراش توسط آن‌ها تأمین می‌شود.

از جمله محصولاتی که بیشتر توسط این مجموعه‌های تولیدی با کیفیت بالا ساخته می‌شود، می‌توان به فولاد خوش تراش با نام‌های ۷۱۵، ۷۱۶، ۷۲۱، ۷۲۲، ۷۳۷ و بسیاری موارد دیگر اشاره کرد که حتی به دیگر کشورها نیز صادر می‌شوند. با وجود این که تولیدکنندگان داخلی بخش بزرگی از نیاز کشور به فولاد خوش تراش را خود تضمین می‌کنند؛ اما همچنان بخشی از بازار این نوع فولاد در ایران از طریق واردات از کشورهای همسایه مانند کشور ترکیه تهیه می‌شود. این فولادهای خوش تراش وارداتی اغلب به صورت مقاطع چهارگوش، شش‌گوش و گرد با قطرهایی بین ۶ تا ۴۰ میلی‌متر هستند و هرساله مقادیر نسبتاً بالایی ارز به این منظور مصرف می‌شود.

قیمت فولاد خوش تراش

به طورکلی با بررسی قیمت انواع فولاد خوش تراش در بازار فلزات به این نتیجه می‌رسیم که قیمت آن نسبت به دیگر فولادهای استاندارد بین ۱۵ تا ۲۰ درصد بیشتر است. با این حال با توجه به مزیت‌های استفاده از این نوع فولاد مثل تأثیر که بر طول عمر دستگاه ماشین کاری دارد، برش‌های بزرگ‌تری که انجام می‌شود و یا افزایش سرعت کار می‌توان این اختلاف قیمت را در نظر نگرفت. نکته قابل‌توجه دیگر این است که قیمت فولاد خوش تراش می‌تواند با توجه به گرید فلز تولید شده متفاوت باشد. در واقع این تفاوت قیمت به عناصر آلیاژی مختلفی که در ساخت فولاد به کار رفته‌اند، برمی‌گردد. عوامل دیگری نیز مانند نوسانات بازار ارز و همچنین تغییر هزینه‌های فرایند تولید برای کارخانه‌ها مثل مواد اولیه یا حرارت لازم برای کوره ریخته‌گری هم می‌توانند قیمت فولاد خوش تراش را با تغییر مواجه کنند.

برای ارزیابی بهتر هزینه خرید فولاد خوش‌تراش، بسیاری از خریداران قیمت این محصول را با قیمت ورق سیاه و سایر مقاطع فولادی مقایسه می‌کنند. اگرچه فولاد خوش‌تراش معمولاً 15 تا 20 درصد گران‌تر از فولادهای معمولی است، اما کاهش هزینه‌های ماشین‌کاری، افزایش عمر ابزار و بالا رفتن سرعت تولید باعث می‌شود این اختلاف قیمت در بسیاری از پروژه‌های صنعتی توجیه اقتصادی داشته باشد.

نکات مهم در خرید فولاد خوش‌تراش

انتخاب فولاد خوش‌تراش مناسب نقش مهمی در افزایش کیفیت قطعات، کاهش استهلاک ابزار و بهینه‌سازی هزینه‌های تولید دارد. پیش از خرید، بررسی نکات زیر توصیه می شود:

• کیفیت متالورژیکی: فولاد باید دارای ترکیب شیمیایی یکنواخت، ساختار همگن و حداقل ناخالصی باشد.
• قیمت و ارزش خرید: قیمت را در کنار کیفیت، استانداردها و مشخصات فنی محصول ارزیابی کنید.
• ابعاد و گرید فولاد: سایز، شکل و گرید انتخابی باید متناسب با نوع کاربرد و فرآیند ماشین‌کاری باشد.
• اعتبار تأمین‌کننده: خرید از فروشندگان معتبر، تضمین‌کننده اصالت کالا و دریافت گواهینامه‌های فنی است.
• کنترل نمونه محصول: بررسی نمونه یا آنالیز فنی قبل از خرید عمده، ریسک مشکلات تولید را کاهش می‌دهد.

بررسی تفاوت فولاد خوش‌تراش با دیگر فولادها

فولاد خوش‌تراش به دلیل وجود عناصری مانند گوگرد، فسفر و سرب از قابلیت ماشین‌کاری بالاتری نسبت به فولادهای معمولی برخوردار است. این عناصر با کاهش اصطکاک بین ابزار و قطعه، فرآیند برش و تراشکاری را سریع‌تر، دقیق‌تر و اقتصادی‌تر می‌کنند. اگر ترکیب فولادهای خوش‌تراش را با سایر فولادهای صنعتی مقایسه کنیم، متوجه خواهیم شد که میزان عناصر آلیاژی و هدف از تولید آن‌ها متفاوت است. برای مثال در بررسی تفاوت ورق ST37 و ST52 مشخص می‌شود که فولاد ST52 استحکام و مقاومت مکانیکی بالاتری داشته و بیشتر در سازه‌های تحت بار استفاده می‌شود، در حالی که فولادهای خوش‌تراش با هدف افزایش قابلیت ماشین‌کاری و تولید قطعات دقیق طراحی شده‌اند.

کاربردهای فولاد خوش تراش

فولاد خوش‌تراش به دلیل قابلیت ماشین‌کاری بالا، دقت ابعادی مناسب، کیفیت سطح مطلوب و کاهش استهلاک ابزار، در تولید قطعات دقیق و سری‌سازی‌شده کاربرد گسترده‌ای دارد. این ویژگی‌ها باعث شده است که این فولاد در صنایع مختلف به‌عنوان یکی از مهم‌ترین مواد اولیه مورد استفاده قرار گیرد.

1-صنعت خودروسازی
برای تولید قطعاتی مانند شفت، بوش، پیچ، مهره، چرخ‌دنده، سوپاپ و اجزای سیستم فرمان که به دقت بالا و ماشین‌کاری سریع نیاز دارند، از فولاد خوش‌تراش استفاده می‌شود.

2-ساخت ماشین‌آلات صنعتی
این فولاد در تولید محورها، قطعات انتقال قدرت، اتصالات مکانیکی و سایر قطعاتی که دارای تلرانس‌های دقیق هستند، کاربرد فراوانی دارد.

3-تولید ابزارآلات دقیق
ساخت تجهیزاتی مانند کولیس، میکرومتر، فیکسچر، مته، پیچ و مهره‌های صنعتی از مهم‌ترین کاربردهای فولاد خوش‌تراش در صنعت ابزارسازی است.

4-صنایع الکترونیک
در تولید قطعات کوچک و حساس نظیر پین‌ها، سوکت‌ها، کانکتورها و سایر اتصالات الکترونیکی که نیازمند دقت ابعادی بالا هستند، از این فولاد استفاده می‌شود.

5-صنایع پزشکی
فولاد خوش‌تراش در ساخت ابزارهای جراحی، تجهیزات دندانپزشکی، پنس، قیچی و سایر ابزارهای پزشکی ظریف به کار می‌رود.

6-صنایع هوافضا
برای تولید اتصالات، شفت‌ها و قطعات دقیق غیرسازه‌ای که نیاز به ماشین‌کاری با کیفیت بالا دارند، از فولاد خوش‌تراش بهره گرفته می‌شود.

7-صنایع نفت و گاز
ساخت اتصالات، شیرآلات، قطعات پمپ و برخی تجهیزات ماشین‌کاری‌شده مورد استفاده در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی از دیگر کاربردهای این فولاد است.

انواع فولاد خوش تراش؛ انتخابی هوشمندانه برای ماشین‌کاری سریع و اقتصادی

همان‌طور که در این مقاله از آهن آپ صحبت کردیم انواع فولاد خوش تراش با ترکیب دقیق عناصری مانند گوگرد، فسفر، منگنز و سرب، پاسخی مؤثر به بزرگ‌ترین چالش ماشین‌کاری فولادهای سخت است: کاهش عمر ابزار، افت سرعت تولید و افزایش هزینه‌های نهایی. از گریدهای عملیات‌حرارت‌ناپذیر گرفته تا انواع سمانتاسیون‌پذیر و سخت‌شونده، هر دسته برای کاربردی مشخص طراحی شده‌اند. با وجود قیمت کمی بالاتر نسبت به فولادهای استاندارد، مزایای این فولادهااین اختلاف قیمت را به‌طور کامل جبران می‌کند. شناخت دقیق گرید موردنیاز، بر اساس نوع کاربرد و قابلیت عملیات حرارتی، کلید یک انتخاب اقتصادی و مطمئن در این حوزه است.

سوالات متداول انواع فولاد خوش تراش