Yüksek hız çelikleri, çok yüksek sıcaklıklarda bile yüksek sertlik değerlerine, tokluğa, şok direnci ve aşınma direncine sahip olan alaşımlı çeliklerdir.
Kesici takım endüstrisinin vazgeçilmezi olan yüksek hız çelikleri, endüstrinin %35’lik pazar payını oluşturur. Yüzey mühendisliğindeki gelişmelerle birlikte önemini her geçen gün arttırmaya devam etmektedir.
Tungsten, molibden, kobalt, vanadyum gibi alaşım elementlerinin ostenit fazda karbon ile katı eriyik oluşturması sayesinde, yüksek hız çeliklerinin en önemli özelliklerinden olan yüksek sıcaklıklardaki sertlik özelliğini koruması sağlanmaktadır.
Yüksek hız çeliklerinin özelliklerini belirleyen en önemli faktörlerden biri yapısında bulunan alaşım elementleri ve bu alaşım elementlerinin oluşturduğu kimyasal kompozisyonlardır. Kimyasal olarak farlılıklara neden olan karmaşık kompozisyonların yol açtığı yapısal değişiklikler göz önünde bulundurularak uygulanacak işlemlerin çok dikkatli seçilmesi gerekmektedir.
Yaklaşık 400-600°C sıcaklıklara kadar kullanılabilen yüksek hız çeliklerini diğer takım çeliklerinden ayıran en önemli özellik yüksek oranda alaşım elementi içermesi ve içeriğinde en az %0.65 oranında karbon bulundurmasıdır.
İlk olarak 1910 yılında, T1(18W-4Cr-1V) malzemesinin kullanılmasıyla yüksek hız çeliği kavramı ortaya atılmış ve günümüze kadar farklı alaşımlandırma elementleri ile çeşitlilikler sağlanarak ilk üretilen hız çeliğinden bu yana oldukça önemli gelişmeler kaydedilmiştir.
Yüksek Hız Çeliklerinden İstenen Özellikler
Sertlik
Bir malzemenin işlenmesi sırasında kullanılan yüksek hız çeliklerinden, malzemenin işlenmesi adına malzemeden daha sert bir yapıda olması beklenir. Yüksek hız çeliklerinden beklenen bu özellik, yüksek karbon ve yüksek alaşım elementleri sayesinde sağlanabilmektedir.
Tokluk
Takım çeliğinden, her türlü zorlanma ve darbeye rağmen kırılmaya karşı dirençli olması diğer bir deyişle tok bir yapıda olması beklenir. Fakat yüksek hız çeliklerinin alaşımında bulunan yüksek karbon oranı çeliğe sertlik özelliği kazandırmaktadır. Bu nedenden dolayı yüksek hız çeliklerinde tokluğun oluşturulması adına bazı önlemler alınmalıdır. Çeliğin yapısındaki karbon miktarı azaltılarak ya da daha düşük ostenitleme sıcaklığında sertleştirilip daha iyi tane boyutlarının elde edilmesiyle tokluk arttırılır. Tokluk artırıldığında sertlik ve aşınma direncinde azalmalar yaşanması göz önünde bulundurularak, kullanım amacına uygun tokluk veya sertleştirme işlemleri sağlanmalıdır.
Yüksek hız çelikleri, alaşım elementleri ve ısıl işlemler sayesinde mikro yapı ve mekanik özellikler kontrol altına alınabilmekte ve bu sayede sertlik ve tokluk özellikleri istenilen alanlara göre sağlanabilmektedir.
Aşınma Dayanımı
Takım çeliklerinin daha uzun ömürlü kullanılabilmesi adına sürtünmeye, yumuşamaya ve mekanik etkilere karşı dirençli, aşınma dayanımlı bir çelik olması beklenmektedir. Yüksek hız çelikleri yapısında bulunan temperlenmiş martenzit matris yapısından ve martanzit yapısı içerinde dağılım gösteren sert refrakter karbürler sayesinde yüksek aşınma dayanımına sahiptirler.
Sıcak Sertlik
Hız çeliği takımlarında yüksek hızda çalışma sonucunda meydana gelen yüksek sıcaklıklara dayanım göstermesi beklenmektedir. Yüksek hız takımlarında sıcak sertliğin sağlanması içerdiği bileşimler ve temperleme işlemlerine bağlı olarak gerçekleştirilmektedir. Çok yüksek sıcaklıklarda çözünen tungsten karbürleri sayesinde; tungsten,sıcak sertlik adına en çok tercih edilen alaşım elementi olarak bilinmektedir.
Kesme Kabiliyeti
Takım çeliği olarak kullanılan yüksek hız çeliklerinden beklenen en önemli özelliklerden biri de kesme kabiliyeti olmaktadır. Kesme işleminin sorunsuz gerçekleştirilmesi adına takım uçlarının uygun geometride olması ve işlenecek malzemeye göre seçilmesi sağlanmalıdır.
Meneviş Kalıcılığı
Yüksek meneviş sıcaklıklarında sertliğin çok az azalmasını belirten meneviş kalıcılığı yüksek hız çeliklerinde büyük önem taşımaktadır. Yüksek hızlı çalışmalarda takımlar ısınır, yumuşar ve kırılgan hale gelir. Yüksek hız çeliklerinde bu durumların önüne geçmek adına uygun alaşımlandırmalar ile meneviş kalıcılığı artırımı sağlanmış olur. Volfram, molibden, vanadyum meneviş kalıcılığını artırmak adına en çok tercih edilen alaşım elementleridir.
Mühendislik kategorisindeki diğer makaleleri de okumanızı tavsiye ederiz!
