فولادهای حاوی وانادیم و کروم سری‌های ۶۱xx گروهی از فولادهای کم آلیاژی هستند که اغلب بعنوان فولادهای تند بر (High-speed steels) استفاده می‌شوند .
( Chromium–vanadium steels ۶۱xx series )
کروم و وانادیم هر دو باعث افزایش سختی پذیری فولاد می‌شوند . کروم همچنین مقاومت به سایش ، اکسیداسیون و خوردگی را در فولاد بهبود می‌بخشد . کروم و کربن هر دو باعث بهبود خاصیت الاستیک (Elasticity) در فولاد می‌شوند [۱] .
انواع فولادهای حاوی وانادیم و کروم
این فولادها انواع مختلفی دارند که در ادامه متن به برخی از آن‌ها اشاره شده است. برخی از انواع این فولادها عبارتند از : SAE 6118 ، SAE 6118H ، SAE 6150 و SAE 6150H .
ترکیب شمیایی فولادهای حاوی وانادیم و کروم
ترکیب شیمیایی برخی از این فولادها در جدول یک ارائه شده است [۲] .
جدول یک – ترکیب شیمیایی برخی از فولادهای وانادیم- کروم [۲]
خواص فولادهای دارای وانادیم – کروم
این گزارش انبساط حرارتی خطی دو نمونه از فولادهای وانادیم- کروم (SAE 6125 , 6150) را در شرایط آنیل شده و شرایط کوئنچ و تمپر مورد بررسی قرار داده است . این فولادها در دماهای مختلف (بین ۲۰ تا ۶۵۰ درجه سانتی گراد) مورد بررسی قرار گرفته‌اند . ترکیب شیمیایی و عملیات حرارتی پنج نمونه از این فولادها در جدول دو ارائه شده است . دو مورد از این نمونه‌ها ، فولادهای دارای وانادیم و کروم SAE 6125 6125 و سه مورد از آن‌ها فولاد SAE 6150 هستند .
جدول دو : ترکیب شیمیایی و روش عملیات حرارتی در پنج نمونه منتخب [۳] .
جدول سه ضریب انبساط پنج نمونه منتخب از فولادهای حاوی وانادیم و کروم را در دماهای مختلف نشان می‌دهد .
جدول سه: ضریب انبساط پنج نمونه منتخب در دماهای مختلف [۳] .
مشاهدات انبساط حرارتی خطی پنج نمونه از فولادهای حاوی وانادیم و کروم در دماهای مختلف بین ۲۰ تا ۶۵۰ درجه سانتی گراد در شکل‌های ۱ و ۲ قابل مشاهده است . هر منحنی انبساط مربوط به نمونه با شرایط خاص است که این شرایط در جداول بالا ارائه شده است [۳] .
شکل ۱ : انبساط حرارتی خطی دو نمونه از فولاد وانادیم- کروم SAE 6125 .
نتایج گزارش : ضریب انبساط نمونه سخت تمپر شده در دمای ۲۰۴ یا ۴۲۷ درجه سانتی گراد کمتر از ضریب انبساط نمونه آنیل شده است . تمپرینگ در ۶۵۰ درجه سانتی گراد ، انبساط نمونه آنیل شده را افزایش می‌دهد . در دامنه ۲۰ تا ۶۵۰ درجه سانتی گراد متوسط ضریب انبساط حرارتی همه نمونه‌های بررسی شده (فولادهای حاوی وانادیم و کروم) ۱۳.۸×۶- ۱۰ تا ۱۴.۸× ۶- ۱۰ در هر درجه سانتی گراد است [۳] .
شکل ۲ : انبساط حرارتی خطی سه نمونه از فولادهای وانادیم- کروم SAE 6150 .
سایر خواص فولادهای حاوی وانادیم و کروم [۲]
۶۱۱۸ ، H6118 ، ۶۱۵۰ و H6150 : دانسیته (×۱۰۰۰ kg/m۳) ۷/۷ تا ۸/۰۳ ، نسبت پواسون ۰/۲۷ تا ۰/۳۰ و مدول الاستیک (GPa) 190 تا ۲۱۰ .
۶۱۵۰ : استحکام کششی (MPa) 667/4 ، استحکام تسلیم (MPa) 412/3 ، درصد ازدیاد طول (%) ۲۳/۰ ، درصد کاهش سطح مقطع (%) ۴۸/۴، سختی (HB) 197 و استحکام ضربه (J) 27/4 .
کاربرد فولادهای حاوی وانادیم و کروم
این فولادها بعنوان فنرهای وانادیم- کروم در کاربردهای مختلف صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند . بدلیل ترکیب شیمیایی مختلف ، این فنرها تحمل بار ویژه ، سختی ، مقاومت به خوردگی و تنش زدایی مطلوبی دارند . از این رو این نوع از فولادهای فنر در بارگذاری‌های ضربه‌ای بالا و کاربردهای تنش بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند . این فنرها همچنین عملکرد خوبی در دماهای بسیار بالا دارند [۴] .
فولادهای حاوی وانادیم و کروم همچنین در ساخت ابزارهای دستی کاربرد دارند [۵] .
کاربرد فولادهای ۶۱۵۰ : شفت‌ها و چرخ دنده‌ها [۶] .
کاربردهای فولاد H6150 : شفت هزار خاری ، سوپاپ شیر ، قطعات پمپ ، میله‌های پیستون و فنر صفحه‌ای اتومبیل [۶] .
فولادهای حاوی وانادیم و کروم بدلیل ترکیبات شیمیایی مختلفی که دارند کاربردهای وسیعی در صنایع دارند . این فولادها در ساخت فنرها ، ابزارهای دستی ، چرخ دنده‌ها و غیره بکار می‌رود . وجود کروم باعث افزایش سختی پذیری ، مقاومت به سایش ، اکسیداسیون و خوردگی و همچنین افزایش خاصیت الاستیک در این فولادها می‌شود .
منابع
[۱] “https://en.wikipedia.org/wiki/Chromium-vanadium_steel.” .
[۲] “https://www.efunda.com/materials/alloys/alloy_steels/list_alloy.cfm?m=ais&Page_Title=AISI%206xxx&ID_Low=AISI_6.” .
[۳] P. Hidnert, “Thermal expansion of some chromium-vanadium steels,” J. Res. Natl. Bur. Stand. (1934)., vol. 24, no. 1, p. 25, Jan. 1940.
[۴] “http://www.stmarysspring.com/chromium-vanadium-springs/.” .
[۵] “https://www.tekton.com/crmo-or-crv-steel.” .
[۶] “https://www.azom.com/search.aspx?q=6150&site=all&fsb=1.” .