یک مته از جنس فولاد تندبر که دارای پوشش تیتانیم نیترید طلایی رنگ می‌باشد.
**فولاد تندبُر** (به انگلیسی: High-speed steel) که در اصطلاح و به اختصار HSS خوانده می‌شود، زیر مجموعه ای از فولادهای ابزاری است که معمولاً جهت ساخت ابزارهای برشی از آن استفاده می‌شود. این فولاد معمولاً در ساخت مته و تیغه‌های صفحه اره گردبُر کاربرد دارد. طبق تعریف استاندارد ASTM A600-92a: فولادهای تندبر به دلیل قابلیتشان در ماشینکاری مواد در سرعت‌های نسبتاً بالا به این طریق نامگذاری شده‌اند. این فولادها، آلیاژهای پایه آهن پیچیده‌ای از کربن، کروم، مولیبدن یا تنگستن یا هر دو هستند و ممکن است در بعضی موارد درصد بالایی از کبالت نیز داشته باشند.

این فولادها نسبت به فولادهای کربن-بالایی که تا دهه ۱۹۴۰ استفاده می‌شد برتری داشته و سختی خود را در دماهای بالاتری حفظ می‌کنند. این ویژگی باعث شده تا ابزارهای برشی ساخته شده از جنس HSS قابلیت کار در سرعت‌های بالاتری نسبت به فولادهای کربن-بالا داشته باشد و به همین دلیل *فولاد تندبر* نامگذاری شده‌است.

از جمله ویژگی‌های شناخته شده فولادهای تندبر داشتن سختی (معمولاً بالای ۶۰ راکوِل) و مقاومت به سایش بالا است که معمولاً به میزان تنگستن و وانادیوم به کار رفته در ساخت آنها ارتباط دارد.

کاربرد اصلی فولادهای تندبر ساخت ابزارهای برشی مانند: مته‌ها، قلاویز، فرز انگشتی (End mill)، تیغچه تراشکاری، هاب چرخدنده تراشی و تیغه‌های اره گردبر است.

انواع
-----

فولادهای تندبر آلیاژهایی هستند که خواص خود را از تنگستن یا مولیبدن و معمولاً هر دو بدست می‌آورند. این فولادها جزو سیستم آلیاژی چند-جزئی **آهن-کربن-X** هستند که در آن X نشانگر یکی از عناصر کروم، تنگستن، مولیبدن، وانادیوم یا کبالت است. معمولاً درصد عنصر X بیشتر از ۷٪ به همراه بیش از ۰٫۶٪ کربن است. این درصدها به تنهایی باعث افزایش سختی فولادها نشده و برای تبدیل به فولاد تندبر واقعی نیاز به عملیات حرارتی دما بالا دارند.

در سیستم واحد نامگذاری (UNS)، گریدهای نوع تنگستنی (برای مثال T1 و T15) به صورت سری T120xx نامگذاری می‌شوند، در حالیکه گریدهای نوع مولیبدنی (برای مثال M2 و M48) به صورت سری T113xx نامگذاری می‌شوند. در استاندارد ASTM هفت نوع گرید تنگستنی و ۱۷ نوع گرید مولیبدنی به رسمیت شناخته شده‌است.

افزودن مجموع حدود ۱۰٪ تنگستن و مولیبدن راندمان سختی و استحکام فولادهای تندبر را بیشینه کرده و کمک می‌کند که این فولادها در دماهای بالا این خواص را حفظ کنند.

### فولادهای تندبر تنگستنی

#### T1

اولین فولاد تندبر ساخته شده می‌باشد که در سال ۱۹۰۳ اختراع شد و حاوی ۱۴٪ تنگستن بود. این فولاد امروزه با فولاد M2 جایگزین شده‌است.

### فولادهای تندبر مولیبدنی

#### M1

فولاد M1 خواص استحکام در دمای بالای M2 را ندارد، اما نسبت به شوک مقاوم تر بوده و انعطاف پذیرتر است.

#### M2

منحنی تمپر کردن فولادتندبر M2. برای بهینه‌سازی تبدیل آستنیت حفظ شده به مارتنزیت در طول فرایند تمپرینگ، قسمت راست نمودار (سمت بالا) ترجیح داده می‌شود و از سمت چپ نمودار باید دوری کرد.
فولاد M2 فولاد تندبر «استاندارد» صنعت و پرکاربردترین آنها است. این فولاد دارای کاربیدهای کوچک و تقسیم شده به صورت منظمی است که باعث شده این فولاد مقاومت به سایش بالایی داشته باشد، اما حساسیت دکربوریزه شدن آن کمی بالاست. سختی این فولاد پس از عملیات حرارتی برابر سختی T1 می‌شود، اما مقاومت به خمش آن تا ۴۷۰۰ مگاپاسکال می‌رسد. همچنین استحکام و خواص ترموپپلاستیسیته آن ۵۰٪ بیشتر از T1 است. از این فولاد برای ساخت ابزارهای زیادی از جمله مته، قلاویز، برقو و… استفاده می‌شود. در استاندارد ISO 4957 فولاد ۱٫۳۳۴۳ معادل فولاد M2 می‌باشد.

#### M7

از فولاد M7 برای ساخت مته‌های بزرگتر که انعطاف‌پذیری و عمر زیاد نیز از اهمیت بالایی برخوردار است استفاده می‌شود.

#### M50

فولاد M50 خواص استحکام در دماهای بالای سایر گریدهای HSS را ندارد، اما برای دریل‌هایی که شکست مشکل اساسی آنها است و نیاز به انعطاف‌پذیری بیشتری است مورد استفاده قرار می‌گیرد. از این گرید معمولاً برای ساخت ساچمه‌های بلبرینگ‌های دما-بالا نیز استفاده می‌شود.

### فولادهای تندبر کبالتی

افزایش عنصر کبالت باعث افزایش مقاومت به گرما می‌شود و می‌تواند سختی را تا بالای ۶۷ راکول افزایش دهد.

#### M35

M35 مشابه M2 است که ۵٪ عنصر کبالت به آن اضافه شده‌است. M35 را معمولاً با نام فولاد کبالتی، HSSE یا HSS-E نیز می‌شناسند. این فولاد نسبت به M2 توان کارکردن در سرعت‌های بالاتر و عمر بیشتری دارد.

#### M42

فولاد M42 فولادتندبر سری مولیبدنی بوده که دارای ۸ تا ۱۰٪ کبالت است. از این گرید معمولاً در صنایع تراشکاری و فرزکاری حرفه ای استفاده می‌شود چرا که نسبت به سایر گریدهای فولادهای تندبر، خواص مقاومت به گرمای فوق‌العاده‌ای دارد و اجازه می‌دهد ابزار با سرعت‌های بیشتری کارکرده و زمان تولید کاهش پیدا کند. همچنین مقاومت به «لب پَر شدن» M42 در هنگام استفاده از آن برای برش مقاطع ناپیوسته بیشتر از سایر گریدها بوده و نسبت به ابزارهایی که از جنس کاربید ساخته شده‌اند، ارزان قیمت تر هستند. ابزارهای ساخته شده از این گرید معمولاً با نماد HSS-Co مشخص می‌شوند.

اثر عناصر آلیاژی در فولاد ها.
-----------------------------

تاثیر عناصر آلیاژی در مستحکم سازی آهن به ترتیب نزولی به صورت زیر میباشد :

**۱-کروم :** عنصری است که قابلیت سخت شدن را زیاد میکند ، مقاومت به سایش و فرسایش را بهبود میبخشد 

**۲-تنگستن :** باعث افزایش سختی و مقاومت به سایش میشود 

**۳-وانادیوم:** موجب افزایش استحکام و چقرمگی فولاد از طریق پالایش دانه ها در شرایط نبردی میشود

**۴-مولبیدن:** باعث بهبود چقرمگی در فولاد های کربنی ساده با استحکام بالا میشود و بنابراین در محدوده دمایی قابل استفاده، استحکام و سختی را افزایش میدهد

**۵-نیکل:** عنصر بر خلاف کروم و کربن می تواند سختی و استحکام فولاد را بدون کاهش شکل پذیری و چقرمگی آن افزایش بدهد. نیکل به طور گسترده در فولاد ضد زنگ وجود دارد و از آن به عنوان افزایش دهنده مقاومت فولاد برای کاربردهای دما پایین نیز یاد می ‌شود

  

**۶-منگنز:** افزایش قابلیت سخت‌کاری دیگر تاثیر منگنز در فولاد است. منگنز می‌تواند به‌عنوان عامل اکسید زدا در ذوب و ریخته‌ گری فولاد یا فیلرهای جوشکاری نیز عمل کند.

**۷-سلیسیم:** سیلیس را می توان در ترکیب همه فولادها دید زیرا سیلیس اکسیژن زدای قوی است. استحکام فریت را افزایش می دهد و سختی پذیری را زیاد می کند. حضور سیلیس ، راسب شدن گرافیت را تشویق میکند و مقاومت سایشی را افزایش می ده

  

**«تعریفی بر دو عنصر دیگر»**

**۱-مس:** جهت مقاومت به خوردگی افزوده میشود. 

**۲-سرب:** باعث افزایش سختی و مقاومت به سایش میشود.

  

**«فولا‌د های ابزار تند بر»**

فولادهای ابزار تندبر دارای سختی بالایی می‌باشد و موجب این خاصیت ابزار ساخته شده از فولادهای تندبر می‌تواند در سرعت و درجه حرارتی که ابزار معمولی نرم و قابل برش می‌شوند به نحو رضایت بخشی کار کند.

عناصر آلیاژ دهنده تنگستن کروم و وانادیوم هستند. یکی از پرمصرف‌ترین فولادهای تندبر فولاد (۱\_ ۴\_ ۱۸) است که ۱۸ درصد آن تنگستن ۴ درصد کروم و ۱ درصد وانادیوم دارد مقدار کربن در فولاد های تند بر معمولا در حدود ۰.۵ تا ۰.۹ درصد است.

  

**توجه داشته باشید که :**

*\*فولاد ساده کربنی ، فولادی است که عناص اصلی آن کربن،سیلسیم،کربن و منگنز است*

  

\*فولاد ساختمانی، فولاد ساده ی کربن با حدود ۰/۲ درصد کربن میباشد 

  

\*با افزایش درصد کربن در فولاد های ساده کربنی سختی و استحکام فولاد افزایش میابد و قابلیت عملیات حرارتی زیاد میشود

{A.Mohammadi}

پوشش (Coating)
--------------

عمر ابزارهای ساخته شده از فولادهای تندبر را می‌توان با پوشش دهی توسط روش‌هایی مانند انباشت بخار فیزیکی افزایش داد. تیتانیوم نیترید (TiN) یکی از این پوشش هاست. وظیفه این پوشش‌ها معمولاً افزایش خاصیت روانکاری و سختی است.

منابع
-----

1. ↑  «ASTM A600 - 92a(2016) Standard Specification for Tool Steel High Speed». *www.astm.org*. دریافت‌شده در ۲۰۲۰-۱۰-۱۶.
2. ↑  "High-speed steel". *Wikipedia* (به انگلیسی). 2019-05-11.
3. ↑  Alan M. Bayer and Bruce A. Becherer, Teledyne Vasco (۱۸۹۸). *ASM Handbook, Volume 16: Machining*. ASM International. صص. ۵۱–۵۹.
4. ↑  «1.3343 High speed Steel Grade». *Material Grades* (به انگلیسی). ۲۰۱۸-۰۷-۱۳. دریافت‌شده در ۲۰۱۹-۰۵-۲۰.