Højhastighedsstål (HSS): Kemiske egenskaber og anvendelser

Kemisk sammensætning

Værktøjsståle som højhastighedsstål (HSS) er legeringer, der indeholder mange elementer ud over jern, hvoraf hvert påvirker dets kemiske egenskaber. Disse elementer er kulstof (0,65 til 0,80 %), krom (3,75 til 4,00 %), wolfram (17,25 til 18,75 %), vanadium (0,90 til 1,30 %), og i meget små proportioner kobolt, molybden og aluminium. Andre elementer, der kan være til stede i små mængder, er mangan (0,10 til 0,40 %), silicium (0,20 til 0,40 %), nikkel (ca. 0,30 %), kobber (0,25 %), fosfor (ca. 0,30 %) og svovl (ca. 0,30 %).

I bred forstand klassificeres højhastighedsståle i to kategorier ifølge deres kemiske sammensætning: T-type (wolfram-baseret) og M-type (molybden-baseret).

Effekt af kemisk sammensætning

Indflydelse på en stålsorts kemiske sammensætning påvirker i sin tur dets mekaniske egenskaber (styrke, hårdhed, modstandskraft, sprødbhed, duktilitet og smidighed) og er derfor en meget vigtig determinator for den variation af applikationer, en bestemt sort kan bruges til. Kemiske egenskaber hos en stålsort dikterer også dens anti-korrosive egenskaber. Højere kulstofindhold øger legeringens styrke, hvilket hjælper med at modstå deformation, når belastning påføres. Det øger også legeringens hårdhed, men gør den mindre duktil. Til gengæld kan tilstedeværelsen af krom i jernlegeringen markant forsinkelse dens oxidation (rust) ved at danne et tyndt anti-korrosivt lag af kromoxid, dermed forhindres enhver mekanisk eller kemisk skade på værktøjet. Molybden hjælper med at forhindre legeringen i at blive arret, selvom det gør den mindre smidig.

Hårdhed

Alle sorter af højhastighedsstål kræver styrke- og hårdhedsegenskaber, der skal opretholdes selv ved høje temperaturer (over 600 °C). Dette opnås typisk ved varmebehandling af legeringen. Det er vigtigt at bemærke, at højhastighedsstål viser meget høj hårdhed og slidmodstand både ved stuetemperatur og høje temperaturer. Værktøjer lavet af højhastighedsstål kan derfor skære meget hurtigere end dem lavet af andre stålsorter, og denne nøgleegenskab giver også højhastighedsstål sit navn. Faktisk spiller højhastighedsstål en meget vigtig rolle i den moderne metalbehandlingsindustri.