Mũi khoan là một trường hợp đặc biệt của công cụ. Nó phải đảm bảo các yếu tố như độ cứng, chống xoắn, không bị giảm độ cứng bởi nhiệt độ…Do mũi khoan phải hoạt động dưới tốc độ, ma sát cao, momen lớn đặc biệt là các mũi khoan kim loại. HSS = High Speed Steel. Loại thép chịu được tốc độ vòng quay lớn, momen cao. Khỏe và nhanh như gió nên gọi ngắn gọn là thép gió.
Nguồn gốc ra đời thép HSS (thép gió)
1868 lần đầu phát hiện ra thép Mushet gần giống với thép HSS hiện đại nhất. Công thức gồm 2% carbon, 2.5% mangan, 7% tungsten còn lại là sắt.Loại này có nhiệt độ nóng chảy rất cao, không cần dập tắt để làm cứng như các hợp kim cùng thời. Nó được sử dụng nhiều trong suốt 30 năm tiếp theo.
1900 một công ty thép tại Mỹ bắt đầu thí nghiệm các loại thép chất lượng cao như Mushet để đưa ra các công thức có độ cứng cao ở nhiệt độ và được lưu giữ thành từng lô. Quy trình này đã tạo ra cuộc cách mạng công nghiệp đặt nền tảng cho sự phát triển sau này của Hoa Kỳ.
1910 loại thép HSS đầu tiên được ra đời bằng việc thay thế Crom bằng Mangan trong công thức Mushet. Crom được xem là nguyên tố quan trọng nhất trong ngành thép không gỉ, giá cả cũng rẻ hơn do dễ khai thác có nhiều trong tự nhiên.
Các thép tốc độ cao sau này có thành phần phổ biến là molypden, vonfram (tungsten) có độ bền tốt. Xét về các phương diện cứng, dẻo, bền bởi nhiệt độ, chống oxy hóa… rất tốt. Tuy nhiên giá thành của molypden và tungsten luôn ở mức cao, nguồn cung khan hiếm không đáp ứng đủ nhu cầu. Từ đó các thép loại 2 được ra đời.
Thép HSS hay thép gió là gì?
Thép HSS tên tiếng anh là High-speed steel thép tốc độ cao. Khi hoạt động ở tốc độ cao, lực ma sát lớn sẽ tạo ra lượng nhiệt rất lớn. Thép HSS ngày nay được định nghĩa là thép có thành phần theo công thức: Fe–C–X
- Fe: sắt được xem là giá trị hơn vàng bởi nó có giá rẻ, tồn tại nhiều trong vỏ trái đất. Trong tất cả các loại thép, hợp kim từ cao cấp đến thấp cấp đều có thành phần chủ yếu là FE (>70%). Các thành phần khác có tác dụng bù đắp các điểm yếu vốn có của Fe
- C: trên 0.60% carbon
- X chiếm 7% trong đó là crom, molypden, tungsten, vanadium Tùy vào tính chất mong muốn mà sử dụng nguyên tố phù hợp crom(cứng, không gỉ), vanadium (dẻo), tungsten(chịu nhiệt 3422 °C), molypden (dẻo + chịu nhiệt 2896°C). Ngoài ra còn có thể dùng titan nhưng giá thành rất cao.
Ứng dụng của thép HSS
Mũi khoan gỗ, vì nó giúp chịu được tốc độ vòng quay lớn. Giữ mép của mũi khoan lâu hơn các phiên bản thép carbon khác. Lưỡi cưa, ta rô, phay, dao cắt, máy bào, mũi định tuyến. Các công cụ cũng sử dụng thép HSS rất nhiều như dũa, đục, dao, kéo do nó làm tăng độ cứng, độ dẻo dai, sắc nhọn cho công cụ.
Trong công nghiệp cũng như dân dụng, mũi khoan thép gió HSS được dùng nhiều, phổ biến đến mức bạn ít để ý, thậm chí mặc nhiên nó phải là HSS-G vậy.
Các loại thép gió HSS
Tổng cộng có 24 loại thép HSS được công nhận. Trong đó 7 loại có thành phần chính tungsten (vonfram) ký hiệu T1-T15. 17 loại có thành phần chính là molypden ký hiệu M2-M48. Thép có thành phần tungsten và molypden ~ 10% được cho là có độ bền lớn nhất. Cả về độ cứng, dẻo, chịu nhiệt được dùng khi cần cắt kim loại.
Các loại thép HSS phổ biến:
| Chủng loại | Carbon (%) | Crom (%) | Molybden (%) | Tungsten (%) | Vanadium (%) |
| Thép T1 | 0.65–0.80 | 4.00 | – | 18 | 1 |
| Thép M1 | 0.80 | 4 | 8 | 1.5 | 1.0 |
| Thép M2 | 0.85 | 4 | 5 | 6.0 | 2.0 |
| Thép M7 | 1.00 | 4 | 8.75 | 1.75 | 2.0 |
| Thép M35 | 0.92 | 4.3 | 5 | 6.4 | 1.8 |
| Thép M42 | 1.10 | 3.75 | 9.5 | 1.5 | 1.15 |
| Thép M50 | 0.85 | 4 | 4.25 | .10 | 1.0 |
Ngoài ra thành phần chính là Fe, các thành phần khác với tỷ lệ nhỏ là Cobalt, Mangan, Silic. Các công ty đều có công thức tạo thành HSS của riêng mình, ít khi nào giống nhau và không được công bố.
Bài viết liên quan:
