Марки быстрорежущие стали: обработка, марки, изготовление сверл и резцов

alexxlab | 13.07.1989 | 0 | Разное

Содержание

обработка, марки, изготовление сверл и резцов

Существует огромное количество различных металлов, которые обладают своими определенными достоинствами и недостатками. Быстрорежущие стали зачастую применяются для изготовления инструментов, которые должны обладать повышенной прочностью, некоторых ответственных деталей. Рассмотрим особенности этого сплава подробнее.

Быстрорежущие стали

Характеристики быстрорежущих сталей

Быстрорежущие стали – сплавы, которые имеют достаточно большое количество легированных добавок. За счет добавления различных химических веществ свойства металла серьезно меняются. Рассматривая характеристики следует отметить, что материал подобного типа специально создается для эксплуатации при высоком показателе трения, который возникает на момент резания. Состав быстрорежущей инструментальной стали существенно повышает твердость металла, за счет чего он может работать на повышенной скорости.

Основные характеристики быстрорежущих сталей

Характеристики быстрорежущей стали следующие:

  1. Высокая твердость. Рассматривая основное назначение подобного металла следует учитывать, что он может использоваться для обработки деталей или заготовок путем резания. Как показывают проведенные тесты, качественная быстрорежущая сталь сохраняет свои основные эксплуатационные качества при нагреве инструмента даже до температуры 6000 градусов Цельсия. Кроме этого быстрорежущая сталь обычного качества может иметь даже меньшую твердость в сравнении с обычным углеродистым металлом.
  2. Повышенная стойкость к высокой температуре. Устойчивость к воздействию повышенной температуры определяет то, как долго инструмент сможет работать без изменения своих эксплуатационных качеств. Из-за слишком высокого показателя трения металл может нагреваться, что становится причиной изменения кристаллической решетки. В результате основные свойства быстрорежущей стали могут существенно измениться. Как правило, нагрев становится причиной повышения пластичности и снижения твердости, за счет чего износ поверхности проходит намного быстрее.
  3. Устойчивость к разрушению. Режущий инструмент, который может работать на высокой скорости, должен обладать повышенной механической устойчивостью. Кроме этого инструмент может работать при высоком показателе подачи, что позволяет работать на большой глубине резания.

Именно химический состав быстрорежущей стали определяет ее основные эксплуатационные качества.

Классификация и маркировка быстрорежущих сталей

Все быстрорежущие стали классифицируются непосредственно по химическому составу, для чего проводится расшифровка маркировки. Инструментальные стали быстрорежущие делятся на следующие три группы:

  1. Сплавы с полезными примесями, в которых процентное содержание кобальта не более 10%, а вольфрама 22%. Маркировка металла этой группы следующая: P10M4Ф3К10 и Р6М5Ф2К8 и другие.
  2. Сплавы, в составе которых не более 5% кобальта и до 18% вольфрама. Виды быстрорежущей стали этой группы следующие: Р9К5, Р10Ф5К5 и другие.
  3. Варианты исполнения металла, расшифровка которых определяет процентное содержание кобальта и вольфрама более 16%. Представителями этой группы можно назвать марки Р9 и Р18, Р12 и Р6М5.

При применении подобного металла получающаяся кромка не реагирует на механическое воздействие, по всей длине показатель твердости остается неизменным и металл не выкрашивается. Вышеприведенная классификация быстрорежущей стали определяет то, при какой скорости резания и подаче может использоваться сплав.

Состав быстрорежущих сталей различных марок

Рассматривая обозначение быстрорежущей стали следует уделить внимание тому, что первая буква для обозначения этой группы «Р». Цифра, которая идет первой в обозначении указывает процесс вольфрама в составе. Далее могут идти буквы, обозначающие легирующие элементы. Стоит учитывать, что расшифровка металла указывает на точное содержание определенных легирующих элементов, которые изменяют эксплуатационные качества материала.

Область применения различных марок быстрорежущих сталей

Рассматривая применение износостойкого металла следует уделить внимание тому, что конкретный состав металла определяет его эксплуатационные качества. Инструмент изготовленный из подобного металла может выдерживать длительную эксплуатацию.

Режущий инструмент из быстрорежущей стали

Область применения достаточно обширна:

  1. Изготовление сверл. Сверла имеют достаточно сложную форму и конструкцию, которая получается путем литья.
  2. Изготовление резцов. Сегодня для удешевления резцов их основная часть изготавливается из недорого металла, и только режущая кромка из износостойкого материала.
  3. Изготовление напаек для режущего инструмента. В некоторые случаях режущая кромка сменная.
  4. Изготовление фрез. Фрезы также получаются методом литья расплавленного металла.

Материал может использоваться для получения инструмента, который будет выдерживать высокую нагрузку.

Сегодня, при повсеместной установке станков с ЧПУ, режущий инструмент повышенной устойчивости является единственным выходом из сложившейся ситуации, когда высокие скорости обработки создают проблемы.

Особенности термической обработки быстрорежущих сталей

Для увеличения эксплуатационных качеств быстрорежущей стали могут применяться стандартные методы обработки. Однако при этом учитывается состав металла. Примером назовем то, что процесс закалки предусматривает нагрев среды до температуры, которая позволяет обеспечить условия для растворения различных примесей и добавок.

После того, как обработка быстрорежущей стали была завершена, в сплаве остается до 30% аустенита, что существенно повышает теплопроводность и твердость.

Для уменьшения показателя аустенита в структуре могут применяться две технологии:

  1. Для повышения качества термической обработки нагрев проводится в несколько этапов. При этом выдержка проводится при определенной температуре, а также проводится многократный отпуск.
  2. Отпуск подразумевает охлаждение заготовки до низкой температуры, которая часто составляет — 800 градусов Цельсия.
  3. Закалка должна проводится при достаточно высокой температуре, так как только в этом случае происходит полное перестроение кристаллической решетки.
  4. Для охлаждения используется самая различная среда. Примером назовем применение масла иди соляных ванн. Обычная вода становится причиной появления самых различных дефектов, к примеру, трещин или окалин. После этого приходится выполнять дополнительную обработку для удаления дефектов.

Микроструктура быстрорежущей стали Р6М5: а) литое состояние; б) после ковки и отжига; в) после закалки; г) после отпуска

Кроме этого улучшение характеристик проводится следующим образом:

  1. Проводится насыщение поверхностного слоя цинком. Для того чтобы оказать требуемое воздействие на поверхность подобная операция предусматривает нагрев поверхности до 5600 градусов Цельсия. Выдержка может проходить в течение от 5 до 30 минут.
  2. Также может происходить насыщение поверхности азотом. Чаще всего подобная процедура проводится в газовой среде. Выдерживается заготовка или деталь в течении 10-40 минут, температура нагрева варьирует в пределе 550-6600 градусов Цельсия.
  3. В некоторых случаях химический состав металла изменяется путем сульфидирования поверхности. Подобным образом можно повысить твердость и прочность поверхности.
  4. В качестве дополнительной обработки на поверхность напыляется различный материал. За счет этого существенно изменяются эксплуатационные качества инструмента или детали.

Сегодня часто встречается ситуация, когда поверхность обрабатывается паром, что позволяет существенно повысить характеристики поверхностного слоя. Зачастую дополнительная обработка проводится в случае, когда режущая кромка была полностью подготовлена.

Быстрорежущие стали (быстрорез): марки, свойства, маркировка

Такой материал, как быстрорежущие стали, отличается уникальными свойствами, что дает возможность использовать его для изготовления инструментов, обладающих повышенной прочностью. Характеристики сталей, относящихся к категории быстрорежущих, позволяют производить из них инструменты самого различного назначения.

Фрезы, метчики, развертки – типичные изделия, производимые из высококачественной быстрорежущей стали

Характеристики быстрорежущих сталей

К категории быстрорежущие стали относят сплавы, химический состав которых дополнен рядом легирующих добавок. Благодаря таким добавкам сталям придаются свойства, позволяющие использовать их для изготовления режущего инструмента, способного эффективно работать на высоких скоростях. Быстрорежущие инструментальные стали от обычных углеродистых сплавов как раз и отличает то, что инструмент, который из них изготовлен, может с успехом применяться для обработки твердых материалов на повышенных скоростях.

Фрезеровка детали на профессиональном гравировальном станке

К наиболее примечательным характеристикам, которыми отличаются быстрорежущие стали различных марок, нужно отнести следующие.

  • Твердость, сохраняемая в горячем состоянии (горячая твердость). Как известно, любой инструмент, используемый для выполнения обработки резанием, в процессе такой обработки интенсивно нагревается. В результате нагрева обычные инструментальные стали подвергаются отпуску, что в итоге приводит к снижению твердости инструмента. Такого не происходит, если для изготовления была использована быстрорежущая сталь, которая способна сохранять свою твердость даже при нагреве инструмента до 6000. Что характерно, стали быстрорежущих марок, которые часто называют быстрорезы, обладают даже меньшей твердостью по сравнению с обычными углеродистыми, если температура резания находится в нормальных пределах: до 2000.
  • Повышенная красностойкость. Данный параметр любого металла характеризует период времени, в течение которого инструмент, изготовленный из него, способен выдерживать высокую температуру, не теряя своих первоначальных характеристик. Быстрорежущие стали в качестве материала для изготовления режущего инструмента не имеют себе равных по данному параметру.
  • Сопротивление разрушению. Режущий инструмент, кроме способности переносить воздействие повышенных температур, должен отличаться и улучшенными механическими характеристиками, что в полной мере демонстрируют стали быстрорежущих марок. Инструмент, изготовленный из таких сталей, обладающий высокой прочностью, может успешно работать на большой глубине резания (сверла) и на высоких скоростях подач (резцы, сверла и др.).

Характеристики и назначение быстрорежущих сталей

Расшифровка обозначения марок сталей

Изначально быстрорежущая сталь как материал для изготовления режущих инструментов была изобретена британскими специалистами. С учетом того, что инструмент из такой стали может использоваться для высокоскоростной обработки металлов, этот материал назвали «rapidsteel» (слово «рапид» здесь как раз и означает высокую скорость). Такое свойство данных сталей и придуманное им в свое время английское название послужили причиной того, что обозначения всех марок данного материала начинаются с буквы «Р».

Правила маркировки сталей, относящихся к категории быстрорежущих, строго регламентированы соответствующим ГОСТ, что значительно упрощает процесс их расшифровки.

Первая цифра, стоящая после буквы Р в обозначении стали, указывает на процентное содержание в ней такого элемента как вольфрам, который во многом и определяет основные свойства данного материала. Кроме вольфрама быстрорежущая сталь содержит в своем составе ванадий, молибден и кобальт, которые в маркировке обозначаются, соответственно буквами Ф, М и К. После каждой из такой буквы в маркировке стоит цифра, указывающая на процентное содержание соответствующего элемента в химическом составе стали.

Пример расшифровки марки быстрорежущей стали

В зависимости от содержания в составе стали тех или иных элементов, а также от их количества, все подобные сплавы делятся на три основных категории. Определить, к какой из категорий относится сталь, достаточно легко, расшифровав ее маркировку.

Итак, стали быстрорежущих марок принято разделять на следующие категории:

  • сплавы, в которых кобальта содержится до 10%, а вольфрама до 22%; к таким сталям относятся сплавы марок Р6М5Ф2К8, Р10М4Ф3К10 и др.;
  • стали с содержанием не более 5% кобальта и до 18% вольфрама; такими сталями являются сплавы марок Р9К5, Р18Ф2К5, Р10Ф5К5 и др.;
  • сплавы, в которых как кобальта, так и вольфрама содержится не более 16%; к таким сплавам относится сталь Р9, Р18, Р12, Р6М5 и др.

Определение разновидности стали по искре

Как уже говорилось выше, характеристики сталей, относящихся к категории быстрорежущих, преимущественно определяются содержанием в них такого элемента как вольфрам. Следует иметь в виду, что если в быстрорежущем сплаве содержится слишком большое количество вольфрама, кобальта и ванадия, то по причине формирования карбидной неоднородности такой стали режущая кромка инструмента, который из нее изготовлен, может выкрашиваться под воздействием механических нагрузок. Таких недостатков лишены инструменты, изготовленные из сталей, содержащих в своем составе молибден. Режущая кромка подобных инструментов не только не выкрашивается, но и отличается тем, что имеет одинаковые показатели твердости по всей своей длине.

Маркой стали для изготовления инструментов, к которым предъявляются повышенные требования по их технологическим характеристикам, является Р18. Обладая мелкозернистой внутренней структурой, такая сталь демонстрирует отличную износостойкость. Преимуществом использования стали данной марки является еще и то, что при выполнении закалки изделий из нее они не перегреваются, чего не скажешь о быстрорежущих сплавах других марок. По причине достаточно высокой стоимости инструментов, изготовленных из стали этой марки, ее часто заменяют на более дешевый сплав Р9.

Технические характеристики стали марки Р18

Достаточно невысокая стоимость стали марки Р9, как и ее разновидности — Р9К5, которая по своим характеристикам во многом схожа с быстрорежущим сплавом Р18, объясняется рядом недостатков данного материала. Наиболее значимым из них является то, что в отожженном состоянии такой металл легко поддается пластической деформации. Между тем сталь марки Р18 также не лишена недостатков. Так, из данной стали не изготавливают высокоточный инструмент, что объясняется тем, что изделия из нее плохо поддаются шлифовке. Хорошие показатели прочности и пластичности, в том числе и в нагретом состоянии, демонстрируют инструменты, изготовленные из стали марки Р12, которая по своим характеристикам также схожа со сталью Р18.

Свойства стали марки Р9К5

Методы производства и обработки

Для производства инструментов, изготавливаемых из быстрорежущих сплавов, используются две основные технологии:

  • классический метод, который предполагает разливку расплавленного металла в слитки, в дальнейшем подвергающиеся проковке;
  • метод порошковой металлургии, при котором расплавленный металл распыляется при помощи струи азота.
Классическая технология, предполагающая проковку изделия из быстрорежущего сплава, которое предварительно было отлито в специальную форму, позволяет наделить такое изделие более высокими качественными характеристиками.

Подобная технология помогает избежать формирования карбидных ликваций в готовом изделии, а также дает возможность подвергнуть его предварительному отжигу и дальнейшей закалке. Кроме того, данная технология изготовления позволяет избежать такого явления, как «нафталиновый излом», которое приводит к значительному повышению хрупкости готового изделия, изготовленного из быстрорежущего сплава.

Закалка готовых инструментов, выполненных из быстрорежущего сплава, осуществляется при температурах, которые способствуют лучшему растворению в них легирующих добавок, но в то же время не приводят к росту зерна их внутренней структуры. После выполнения закалки быстрорежущие сплавы имеют в своей структуре до 30% аустенита, что не самым лучшим образом сказывается на теплопроводности материала и его твердости. Для того чтобы уменьшить количество аустенита в структуре сплава до минимальных значений, используются две технологии:

  • проводят несколько циклов нагрева изделия, выдержки при определенной температуре и охлаждение: многократный отпуск;
  • перед выполнением отпуска, изделие подвергается охлаждению до достаточно низкой температуры: до –800.

Улучшение характеристики изделий

Чтобы инструменты, изготовленные из быстрорежущих сплавов, обладали высокой твердостью, износостойкостью и коррозионной устойчивостью, их поверхность необходимо подвергнуть обработке, к методам выполнения которой относятся следующие.

  • Насыщение поверхностного слоя изделия азотом — азотирование. Проводиться такая обработка может в газовой среде, состоящей из азота (80%) и аммиака (20%), либо полностью в аммиачной среде. Время выполнения подобной технологической операции — 10–40 минут, температура, при которой она осуществляется — 550–6600. Использование газовой среды, содержащей азот и аммиак, позволяет сформировать менее хрупкий поверхностный слой.
  • Насыщение поверхностного слоя изделия цинком — цианирование, которое может осуществляться в газовой или жидкой среде, насыщенной цинком. Выполняется такая операция при температуре 5600 и продолжается от 5 до 30 минут.
  • Сульфидирование, которое выполняется в жидких расплавах сульфидов, куда добавляются соединения серы. Проводится такая процедура на протяжении 45–180 минут, при этом температура расплава должна составлять 450–5600.
Инструменты, изготовленные из быстрорежущих сплавов, также подвергают обработке паром, что позволяет улучшить характеристики их поверхностного слоя. Следует иметь в виду, что все вышеперечисленные операции выполняются с инструментом, режущая часть которого уже заточена, отшлифована и подвергнута термической обработке.

Оценка статьи:

Загрузка…

Поделиться с друзьями:

Быстрорежущие инструментальные стали марки – В помощь хозяину

Маркировка быстрорежущих сталей

БЫСТРОРЕЖУЩАЯ СТАЛЬ

Теплостойкие стали высокой твердости, называемые быстрорежущими или быстрорезами, – группа высоколегированных инструментальных сталей, которые благодаря составу и специальным режимам термообработки на вторичную твердость имеют очень высокое иносо- и красностойкость(до 550 – 600°С). Они сочетают теплостойкость (600-700˚С) с высокой твердостью (HRC 63-70) и повышенным сопротивлением пластической деформации. В результате применениябыстрорежущих сталей стало возможным увеличить скорость резания в 2-4 раза (а более новых сталей с интерметаллидным упрочнением даже в 5-6 раз) и повысить стойкость инструментов в 10-40 и более раз по сравнению с получаемыми для инструментов из нетеплостойких сталей. Эти преимущества проявляются при резании: с повышенной скоростью, т.е. в условиях нагрева режущей кромки, или при меньшей скорости, но с высоким давлением. Для понимания особенностей свойств и области использования их важно, что снижение их твердости на HRC 2-4 по сравнению с получаемой максимальной может сопровождаться ухудшением вязкости, прочности и износостойкости. Быстрорежущая сталь необходима в использовании в состоянии высокой твердости и при работе без больших динамических нагрузок.

Теплостойкость быстрореза создается специальным легированием и закалкой с очень высоких температур: 1200-1300˚С. Основные легирующие элементы – вольфрам или вольфрам вместе с молибденом. Многочисленные быстрорежущие стали целесообразно различать по главному свойству: умеренной, повышенной и высокой теплостойкости. Стали умеренной и повышенной теплостойкости имеют относительно высокое содержание углерода (≥0,6-0,7%) и одинаковую природу упрочнения; вторичная твердость создается выделением карбидов при отпуске.

Быстрорежущая сталь умеренной теплостойкости сохраняют твердость HRC 60 после нагрева (4ч) до 615-620˚С. Они пригодны для резания сталей и чугунов с твердостью до HB 250-280, т.е. большинства конструкционных материалов, и используются наиболее широко (78-80% от общего производства быстрорежущих сталей). Характерными представителями этой группы являются стали Р18 и более рационально легированные: вольфрамовые (сталь Р12) и вольфрамомолибденовые (сталь Р6М5).

Стали повышенной теплостойкости имеют высокое содержание или углерода (азота) или же их легируют дополнительно кобальтом. Они сохраняют твердость HRC 60 после нагрева 630-650˚С. Стойкость инструментов при правильном использовании этих сталей в 1,5-4 раза выше, чем у сталей умеренной теплостойкости.

Стали высокой теплостойкости сохраняют твердость HRC 60 после нагрева 700-730˚С. Природа их упрочнения принципиально другая – за счет выделения интерметаллидов. Эти стали при правильном назначении, например для резания многих труднообрабатываемых материалов, обеспечивают повышение стойкости в 10-15 и более раз.

Маркировка быстрорежущих сталей:

Число после буквы «Р» указывает на среднее содержание вольфрама (в процентах от общей массы, буква В пропускается). Затем после букв М, Ф и К указывают процент молибдена, ванадия и кобальта.

1.Химический состав быстрорежующих сталей (ГОСТ 19265-73)

Быстрорежущие стали

Существует огромное количество различных металлов, которые обладают своими определенными достоинствами и недостатками. Быстрорежущие стали зачастую применяются для изготовления инструментов, которые должны обладать повышенной прочностью, некоторых ответственных деталей. Рассмотрим особенности этого сплава подробнее.

Характеристики быстрорежущих сталей

Быстрорежущие стали – сплавы, которые имеют достаточно большое количество легированных добавок. За счет добавления различных химических веществ свойства металла серьезно меняются. Рассматривая характеристики следует отметить, что материал подобного типа специально создается для эксплуатации при высоком показателе трения, который возникает на момент резания. Состав быстрорежущей инструментальной стали существенно повышает твердость металла, за счет чего он может работать на повышенной скорости.

Основные характеристики быстрорежущих сталей

Характеристики быстрорежущей стали следующие:

  1. Высокая твердость. Рассматривая основное назначение подобного металла следует учитывать, что он может использоваться для обработки деталей или заготовок путем резания. Как показывают проведенные тесты, качественная быстрорежущая сталь сохраняет свои основные эксплуатационные качества при нагреве инструмента даже до температуры 6000 градусов Цельсия. Кроме этого быстрорежущая сталь обычного качества может иметь даже меньшую твердость в сравнении с обычным углеродистым металлом.
  2. Повышенная стойкость к высокой температуре. Устойчивость к воздействию повышенной температуры определяет то, как долго инструмент сможет работать без изменения своих эксплуатационных качеств. Из-за слишком высокого показателя трения металл может нагреваться, что становится причиной изменения кристаллической решетки. В результате основные свойства быстрорежущей стали могут существенно измениться. Как правило, нагрев становится причиной повышения пластичности и снижения твердости, за счет чего износ поверхности проходит намного быстрее.
  3. Устойчивость к разрушению. Режущий инструмент, который может работать на высокой скорости, должен обладать повышенной механической устойчивостью. Кроме этого инструмент может работать при высоком показателе подачи, что позволяет работать на большой глубине резания.

Именно химический состав быстрорежущей стали определяет ее основные эксплуатационные качества.

Классификация и маркировка быстрорежущих сталей

Все быстрорежущие стали классифицируются непосредственно по химическому составу, для чего проводится расшифровка маркировки. Инструментальные стали быстрорежущие делятся на следующие три группы:

  1. Сплавы с полезными примесями, в которых процентное содержание кобальта не более 10%, а вольфрама 22%. Маркировка металла этой группы следующая: P10M4Ф3К10 и Р6М5Ф2К8 и другие.
  2. Сплавы, в составе которых не более 5% кобальта и до 18% вольфрама. Виды быстрорежущей стали этой группы следующие: Р9К5, Р10Ф5К5 и другие.
  3. Варианты исполнения металла, расшифровка которых определяет процентное содержание кобальта и вольфрама более 16%. Представителями этой группы можно назвать марки Р9 и Р18, Р12 и Р6М5.

При применении подобного металла получающаяся кромка не реагирует на механическое воздействие, по всей длине показатель твердости остается неизменным и металл не выкрашивается. Вышеприведенная классификация быстрорежущей стали определяет то, при какой скорости резания и подаче может использоваться сплав.

Состав быстрорежущих сталей различных марок

Рассматривая обозначение быстрорежущей стали следует уделить внимание тому, что первая буква для обозначения этой группы «Р». Цифра, которая идет первой в обозначении указывает процесс вольфрама в составе. Далее могут идти буквы, обозначающие легирующие элементы. Стоит учитывать, что расшифровка металла указывает на точное содержание определенных легирующих элементов, которые изменяют эксплуатационные качества материала.

Область применения различных марок быстрорежущих сталей

Рассматривая применение износостойкого металла следует уделить внимание тому, что конкретный состав металла определяет его эксплуатационные качества. Инструмент изготовленный из подобного металла может выдерживать длительную эксплуатацию.

Режущий инструмент из быстрорежущей стали

Область применения достаточно обширна:

  1. Изготовление сверл. Сверла имеют достаточно сложную форму и конструкцию, которая получается путем литья.
  2. Изготовление резцов. Сегодня для удешевления резцов их основная часть изготавливается из недорого металла, и только режущая кромка из износостойкого материала.
  3. Изготовление напаек для режущего инструмента. В некоторые случаях режущая кромка сменная.
  4. Изготовление фрез. Фрезы также получаются методом литья расплавленного металла.

Материал может использоваться для получения инструмента, который будет выдерживать высокую нагрузку.

Сегодня, при повсеместной установке станков с ЧПУ, режущий инструмент повышенной устойчивости является единственным выходом из сложившейся ситуации, когда высокие скорости обработки создают проблемы.

Особенности термической обработки быстрорежущих сталей

Для увеличения эксплуатационных качеств быстрорежущей стали могут применяться стандартные методы обработки. Однако при этом учитывается состав металла. Примером назовем то, что процесс закалки предусматривает нагрев среды до температуры, которая позволяет обеспечить условия для растворения различных примесей и добавок.

После того, как обработка быстрорежущей стали была завершена, в сплаве остается до 30% аустенита, что существенно повышает теплопроводность и твердость.

Для уменьшения показателя аустенита в структуре могут применяться две технологии:

  1. Для повышения качества термической обработки нагрев проводится в несколько этапов. При этом выдержка проводится при определенной температуре, а также проводится многократный отпуск.
  2. Отпуск подразумевает охлаждение заготовки до низкой температуры, которая часто составляет — 800 градусов Цельсия.
  3. Закалка должна проводится при достаточно высокой температуре, так как только в этом случае происходит полное перестроение кристаллической решетки.
  4. Для охлаждения используется самая различная среда. Примером назовем применение масла иди соляных ванн. Обычная вода становится причиной появления самых различных дефектов, к примеру, трещин или окалин. После этого приходится выполнять дополнительную обработку для удаления дефектов.

Микроструктура быстрорежущей стали Р6М5: а) литое состояние; б) после ковки и отжига; в) после закалки; г) после отпуска

Кроме этого улучшение характеристик проводится следующим образом:

  1. Проводится насыщение поверхностного слоя цинком. Для того чтобы оказать требуемое воздействие на поверхность подобная операция предусматривает нагрев поверхности до 5600 градусов Цельсия. Выдержка может проходить в течение от 5 до 30 минут.
  2. Также может происходить насыщение поверхности азотом. Чаще всего подобная процедура проводится в газовой среде. Выдерживается заготовка или деталь в течении 10-40 минут, температура нагрева варьирует в пределе 550-6600 градусов Цельсия.
  3. В некоторых случаях химический состав металла изменяется путем сульфидирования поверхности. Подобным образом можно повысить твердость и прочность поверхности.
  4. В качестве дополнительной обработки на поверхность напыляется различный материал. За счет этого существенно изменяются эксплуатационные качества инструмента или детали.

Сегодня часто встречается ситуация, когда поверхность обрабатывается паром, что позволяет существенно повысить характеристики поверхностного слоя. Зачастую дополнительная обработка проводится в случае, когда режущая кромка была полностью подготовлена.

Быстрорежущие инструментальные стали: марки, характеристики, маркировка

Такой материал, как быстрорежущие стали, отличается уникальными свойствами, что дает возможность использовать его для изготовления инструментов, обладающих повышенной прочностью. Характеристики сталей, относящихся к категории быстрорежущих, позволяют производить из них инструменты самого различного назначения.

Фрезы, метчики, развертки – типичные изделия, производимые из высококачественной быстрорежущей стали

Характеристики быстрорежущих сталей

К категории быстрорежущие стали относят сплавы, химический состав которых дополнен рядом легирующих добавок. Благодаря таким добавкам сталям придаются свойства, позволяющие использовать их для изготовления режущего инструмента, способного эффективно работать на высоких скоростях. Быстрорежущие инструментальные стали от обычных углеродистых сплавов как раз и отличает то, что инструмент, который из них изготовлен, может с успехом применяться для обработки твердых материалов на повышенных скоростях.

Фрезеровка детали на профессиональном гравировальном станке

К наиболее примечательным характеристикам, которыми отличаются быстрорежущие стали различных марок, нужно отнести следующие.

  • Твердость, сохраняемая в горячем состоянии (горячая твердость). Как известно, любой инструмент, используемый для выполнения обработки резанием, в процессе такой обработки интенсивно нагревается. В результате нагрева обычные инструментальные стали подвергаются отпуску, что в итоге приводит к снижению твердости инструмента. Такого не происходит, если для изготовления была использована быстрорежущая сталь, которая способна сохранять свою твердость даже при нагреве инструмента до 6000. Что характерно, стали быстрорежущих марок, которые часто называют быстрорезы, обладают даже меньшей твердостью по сравнению с обычными углеродистыми, если температура резания находится в нормальных пределах: до 2000.
  • Повышенная красностойкость. Данный параметр любого металла характеризует период времени, в течение которого инструмент, изготовленный из него, способен выдерживать высокую температуру, не теряя своих первоначальных характеристик. Быстрорежущие стали в качестве материала для изготовления режущего инструмента не имеют себе равных по данному параметру.
  • Сопротивление разрушению. Режущий инструмент, кроме способности переносить воздействие повышенных температур, должен отличаться и улучшенными механическими характеристиками, что в полной мере демонстрируют стали быстрорежущих марок. Инструмент, изготовленный из таких сталей, обладающий высокой прочностью, может успешно работать на большой глубине резания (сверла) и на высоких скоростях подач (резцы, сверла и др.).

Характеристики и назначение быстрорежущих сталей

Расшифровка обозначения марок сталей

Изначально быстрорежущая сталь как материал для изготовления режущих инструментов была изобретена британскими специалистами. С учетом того, что инструмент из такой стали может использоваться для высокоскоростной обработки металлов, этот материал назвали «rapidsteel» (слово «рапид» здесь как раз и означает высокую скорость). Такое свойство данных сталей и придуманное им в свое время английское название послужили причиной того, что обозначения всех марок данного материала начинаются с буквы «Р».

Правила маркировки сталей, относящихся к категории быстрорежущих, строго регламентированы соответствующим ГОСТ, что значительно упрощает процесс их расшифровки.

Первая цифра, стоящая после буквы Р в обозначении стали, указывает на процентное содержание в ней такого элемента как вольфрам, который во многом и определяет основные свойства данного материала. Кроме вольфрама быстрорежущая сталь содержит в своем составе ванадий, молибден и кобальт, которые в маркировке обозначаются, соответственно буквами Ф, М и К. После каждой из такой буквы в маркировке стоит цифра, указывающая на процентное содержание соответствующего элемента в химическом составе стали.

Пример расшифровки марки быстрорежущей стали

В зависимости от содержания в составе стали тех или иных элементов, а также от их количества, все подобные сплавы делятся на три основных категории. Определить, к какой из категорий относится сталь, достаточно легко, расшифровав ее маркировку.

Итак, стали быстрорежущих марок принято разделять на следующие категории:

  • сплавы, в которых кобальта содержится до 10%, а вольфрама до 22%; к таким сталям относятся сплавы марок Р6М5Ф2К8, Р10М4Ф3К10 и др.;
  • стали с содержанием не более 5% кобальта и до 18% вольфрама; такими сталями являются сплавы марок Р9К5, Р18Ф2К5, Р10Ф5К5 и др.;
  • сплавы, в которых как кобальта, так и вольфрама содержится не более 16%; к таким сплавам относится сталь Р9, Р18, Р12, Р6М5 и др.

Определение разновидности стали по искре

Как уже говорилось выше, характеристики сталей, относящихся к категории быстрорежущих, преимущественно определяются содержанием в них такого элемента как вольфрам. Следует иметь в виду, что если в быстрорежущем сплаве содержится слишком большое количество вольфрама, кобальта и ванадия, то по причине формирования карбидной неоднородности такой стали режущая кромка инструмента, который из нее изготовлен, может выкрашиваться под воздействием механических нагрузок. Таких недостатков лишены инструменты, изготовленные из сталей, содержащих в своем составе молибден. Режущая кромка подобных инструментов не только не выкрашивается, но и отличается тем, что имеет одинаковые показатели твердости по всей своей длине.

Маркой стали для изготовления инструментов, к которым предъявляются повышенные требования по их технологическим характеристикам, является Р18. Обладая мелкозернистой внутренней структурой, такая сталь демонстрирует отличную износостойкость. Преимуществом использования стали данной марки является еще и то, что при выполнении закалки изделий из нее они не перегреваются, чего не скажешь о быстрорежущих сплавах других марок. По причине достаточно высокой стоимости инструментов, изготовленных из стали этой марки, ее часто заменяют на более дешевый сплав Р9.

Технические характеристики стали марки Р18

Достаточно невысокая стоимость стали марки Р9, как и ее разновидности — Р9К5, которая по своим характеристикам во многом схожа с быстрорежущим сплавом Р18, объясняется рядом недостатков данного материала. Наиболее значимым из них является то, что в отожженном состоянии такой металл легко поддается пластической деформации. Между тем сталь марки Р18 также не лишена недостатков. Так, из данной стали не изготавливают высокоточный инструмент, что объясняется тем, что изделия из нее плохо поддаются шлифовке. Хорошие показатели прочности и пластичности, в том числе и в нагретом состоянии, демонстрируют инструменты, изготовленные из стали марки Р12, которая по своим характеристикам также схожа со сталью Р18.

Свойства стали марки Р9К5

Методы производства и обработки

Для производства инструментов, изготавливаемых из быстрорежущих сплавов, используются две основные технологии:

  • классический метод, который предполагает разливку расплавленного металла в слитки, в дальнейшем подвергающиеся проковке;
  • метод порошковой металлургии, при котором расплавленный металл распыляется при помощи струи азота.

Классическая технология, предполагающая проковку изделия из быстрорежущего сплава, которое предварительно было отлито в специальную форму, позволяет наделить такое изделие более высокими качественными характеристиками.

Подобная технология помогает избежать формирования карбидных ликваций в готовом изделии, а также дает возможность подвергнуть его предварительному отжигу и дальнейшей закалке. Кроме того, данная технология изготовления позволяет избежать такого явления, как «нафталиновый излом», которое приводит к значительному повышению хрупкости готового изделия, изготовленного из быстрорежущего сплава.

Закалка готовых инструментов, выполненных из быстрорежущего сплава, осуществляется при температурах, которые способствуют лучшему растворению в них легирующих добавок, но в то же время не приводят к росту зерна их внутренней структуры. После выполнения закалки быстрорежущие сплавы имеют в своей структуре до 30% аустенита, что не самым лучшим образом сказывается на теплопроводности материала и его твердости. Для того чтобы уменьшить количество аустенита в структуре сплава до минимальных значений, используются две технологии:

  • проводят несколько циклов нагрева изделия, выдержки при определенной температуре и охлаждение: многократный отпуск;
  • перед выполнением отпуска, изделие подвергается охлаждению до достаточно низкой температуры: до –800.

Улучшение характеристики изделий

Чтобы инструменты, изготовленные из быстрорежущих сплавов, обладали высокой твердостью, износостойкостью и коррозионной устойчивостью, их поверхность необходимо подвергнуть обработке, к методам выполнения которой относятся следующие.

  • Насыщение поверхностного слоя изделия азотом — азотирование. Проводиться такая обработка может в газовой среде, состоящей из азота (80%) и аммиака (20%), либо полностью в аммиачной среде. Время выполнения подобной технологической операции — 10–40 минут, температура, при которой она осуществляется — 550–6600. Использование газовой среды, содержащей азот и аммиак, позволяет сформировать менее хрупкий поверхностный слой.
  • Насыщение поверхностного слоя изделия углеродом и азотом — цианирование, которое осуществляется в расплаве цианида натрия или других солей с этим же анионом. В зависимости от назначения детали цианирование может быть высоко-, средне- и низкотемпературным. Чем выше температура и время выдержки детали в расплаве, тем больше толщина получаемого слоя.
  • Сульфидирование, которое выполняется в жидких расплавах сульфидов, куда добавляются соединения серы. Проводится такая процедура на протяжении 45–180 минут, при этом температура расплава должна составлять 450–5600.

Инструменты, изготовленные из быстрорежущих сплавов, также подвергают обработке паром, что позволяет улучшить характеристики их поверхностного слоя. Следует иметь в виду, что все вышеперечисленные операции выполняются с инструментом, режущая часть которого уже заточена, отшлифована и подвергнута термической обработке.

Инструментальная быстрорежущая сталь

Быстрорежущие стали — наиболее характерные для режущих инструментов. Они сочетают высокую теплостойкость (600-650 °С в зависимости от состава и обработки) с высокими твердостью (до HRC 68-70), износостойкостью при повышенных температурах и повышенным сопротивлением пластической деформации. Быстрорежущие стали позволяют повысить скорость резания в 2-4 раза по сравнению со скоростями, применяемыми при обработке инструментами из углеродистых и легированных инструментальных сталей.

Быстрорежущие стали широко применяют для режущих инструментов, работающих в условиях значительного нагружения и нагрева рабочих кромок. Инструмент из быстрорежущих сталей обладает достаточно высокой стабильностью свойств, что особо важно в условиях гибкого автоматизированного производства.

Работоспособность инструментов простой формы с массивной режущей кромкой при непрерывном точении лимитируется вторичной твердостью, теплостойкостью и износостойкостью. Для инструментов сложной формы, тонколезвийных, а также для инструментов, используемых при прерывистом точении, большее значение приобретают прочность и вязкость быстрорежущей стали. Повышение того или иного свойства, достигаемое в результате изменения химического состава стали, а также режимов закалки и отпуска, часто сопровождается снижением других показателей. Например, при повышении вторичной твердости и теплостойкости наблюдается, как правило, снижение прочности и вязкости стали.

Высокие режущие свойства быстрорежущих сталей обеспечиваются легированием сильными карбидообразующими элементами (вольфрамом, молибденом, ванадием), элементами, повышающими температуру (а -> y) — превращения (кобальтом, алюминием), и применением специальной термической обработки, заключающейся в закалке с высоких температур (1200-1300 °С) и отпуске, вызывающем дисперсионное твердение.

Для быстрорежущих сталей основным является карбид М6С.

Для получения высоких теплостойкости и твердости достаточно большая доля распадающегося карбида должна быть переведена при закалке в твердый раствор (аустенит, мартенсит), что насыщает его углеродом, вольфрамом, молибденом, ванадием, хромом.

Последующий отпуск при температурах 550-560 °С повышает твердость до максимальных значений вследствие выделения дисперсных карбидов и распада остаточного аустенита.

В зависимости от химического состава, а следовательно, и уровня основных свойств быстрорежущие стали подразделяют на стали нормальной и повышенной теплостойкости (производительности). Если содержание ванадия не превышает 2%, их относят к быстрорежущим сталям нормальной теплостойкости (производительности). Это стали Р18, Р9, Р6М5.

Быстрорежущие стали с более высоким содержанием ванадия, а также дополнительно легированные кобальтом относят к сталям повышенной теплостойкости (Р12ФЗ, Р6М5ФЗ, Р18К5Ф2, Р9К5, Р6М5К5, Р9М4К8 и др.).

По сравнению со сталями нормальной производительности высокованадиевые стали повышенной производительности обладают в основном повышенной износостойкостью из-за наличия высокотвердого карбида типа МС, а кобальтсодержащие стали — более высокими вторичной твердостью, теплостойкостью и теплопроводностью.

К группе быстрорежущих сталей повышенной производительности следует отнести и быстрорежущие дисперсионно-твердеющие сплавы с интерметаллидным упрочнением. Их высокая теплостойкость и режущие свойства обеспечиваются высокими температурами а-> y превращения и упрочнением вследствие выделения при отпуске интерметаллидов, имеющих более высокую устойчивость к коагуляции при нагреве, чем карбиды. Наибольшее распространение получил сплав В11М7К23 (ЭП831).

Основные свойства быстрорежущих сталей в состоянии поставки приведены в таблице ниже. Режимы окончательной термической обработки и свойства быстрорежущих сталей нормальной и повышенной производительности приведены в таблице внизу.

Интенсивно развивается группа низколегированных быстрорежущих сталей с суммарным содержанием вольфрама и молибдена, не превышающим 5-6 %.

Инструменты из быстрорежущих сталей этой группы предназначены в основном для обработки неупрочненных сталей и чугунов, а также цветных металлов и сплавов. Стойкость инструментов из этих сталей при обработке вышеуказанных групп материалов близка к стойкости инструментов из стали Р6М5.

Наиболее высокими свойствами в этой группе сталей обладают стали Р2М5 и 11М5Ф. Они существенно превосходят стали 11Р3АМ3Ф2 и 9Х4М3Ф2АГСТ как по основным свойствам, так и по шлифуемости.

Особенно перспективно использование низколегированной безвольфрамовой стали 11М5Ф. Сталь 11М5ФЮС с 1 % Al имеет более высокую теплостойкость и режущие свойства, чем быстрорежущая сталь Р6М5.

Карбидная неоднородность. Быстрорежущие стали относятся к ледебуритному классу. Избыточные карбиды быстрорежущих сталей входят в состав эвтектики, образующейся по границам зерен аустенита или б-феррита.

Литая сталь из-за присутствия эвтектики имеет высокую хрупкость и низкую прочность. Существенное улучшение структуры и прочностных свойств достигается после горячей пластической деформации с обжатием выше 90 %.

Однако практически при всех используемых условиях деформации абсолютно равномерного распределения карбидов не наблюдается. Карбидная неоднородность способствует созданию значительной анизотропии свойств в заготовках больших размеров.

Карбидная неоднородность выражена сильнее в сталях с повышенным содержанием вольфрама, ванадия и кобальта. В сталях с молибденом размер карбидных частиц и их скоплений меньше, что оказывает положительное влияние на свойства последних.

Форму, расположение и распределение эвтектических карбидов характеризуют баллом карбидной неоднородности. Для вольфрамовых и вольфрамоиолибденовых быстрорежущих сталей существует две восьмибальные щкалы (соответственно шкалы 1 и 2, ГОСТ 19265-73 ), определяющие карбидную неоднорость.

Основные свойства быстрорежущих сталей в состоянии поставки

голоса

Рейтинг статьи

Виды быстрорежущих сталей — РИНКОМ

Среди инструментальных сталей мы рассмотрим особую группу — быстрорежущие стали. К материалам данной группы предъявляют следующие требования:

  • устойчивость формы и размера;
  • теплостойкость;
  • твердость;
  • повышенная износостойкость;
  • стойкость к повышенным нагрузкам;
  • вязкость.

Впервые инструментальная быстрорежущая сталь была произведена в Великобритании и названа «rapid steel». Соответственно, отечественное обозначение быстрорежущих сталей начинается с большой буквы «Р». Число после первой буквы — содержание (в процентах) в сплаве вольфрама, далее в маркировке могут присутствовать буквы «К», «М», «Ф» и числа — процентное содержание, соответственно, кобальта, молибдена, ванадия. Также в рассматриваемых видах сталей содержится хром (от3 до 4,4 %), углерод (от 0,7 до 1,5 %) и другие элементы, которые в маркировке не отмечаются.


Быстрорежущие стали обладают износостойкостью, которая значительно (в 3,5 раза) выше, чем тот же показатель в низколегированных и углеродистых сталей. Теплостойкость при легировании кобальтом достигает 620 градусов, без легирования — 620 градусов.

Режущая способность быстрорежущих сплавов зависит, в первую очередь, от содержания в них вольфрама. При высоком содержании этого элемента отмечается карбидная неоднородность стали и , как следствие, раскрошенная поверхность кромки инструмента при работе. Если в составе стали содержится молибден, то показатели твердости инструмента более стабильны.

Рекомендуемые области применения основных марок быстрорежущих сталей

Обрабатываемый материал Виды инструментов
Резцы Сверла Развертки, зенкеры Метчики, плашки Протяжки, прошивки Фрезы Зуборезный инструмент Ножовочные полотна, пилы
Концевые, дисковые Насадные, торцевые
Углеродистые и низколегированные стали Р6М5Ф3

Р6М5К5*1

Р9К5

Р6М5

11РЗАМ3Ф2

Р6М5Ф3

Р12Ф3

Р6М5

Р6М5Ф3

Р6М5К5*1

Р6М5

11РЗАМ3Ф2

Р6М5Ф3

Р6М5Ф3

Р6М5

Р6М5

Р6М5Ф3*1

Р6М5К5

Р6М5

Р6М5Ф3

Р6М5К5*1

Р6М5

Р6М5Ф3

Р6М5К5*1

Р9М4К8*1

11Р3АМ3Ф2

Р6М5

Р9

Высоколегированные конструкционные, нержавеющие и легированные улучшенные стали Р9К5

Р12Ф4К5

Р6М5К5

Р6М5Ф3

Р12Ф3

Р6М5К5

Р18

Р6М5Ф3

Р6М5К5

Р9М4К8

Р18

Р6М5

Р6М5Ф3

Р6М5К5

Р18

Р6М5Ф3

Р6М5К5

Р9К5

Р6М5К5

Р9М4К8

Р9К5

Р6М5К5

Р9К5

Р6М5К5

Р9М4К8

11Р3АМ3Ф2

Р6М5

Р9

Жаропрочные стали и сплавы, высокопрочные стали Р18К5Ф2

Р12Ф4К5*2

Р6М5К5

В4М12К23

Р6М5К5

Р9М4К8

Р18К5Ф2

Р12Ф4К5

Р6М5К5

Р9К5

Р6М5Ф3

Р6М5К5

Р18

Р6М5Ф3

Р6М5К5

Р18К5Ф2

Р9М4К8

Р6М5К5

В11М7К23

Р18К5Ф2

Р12Ф4К5*2

Р6М5К5

В4М12К23

Р9М4К8 Р6М5К5

Р6М5

Примечание. Выделены предпочтительные марки стали.

*1 При работе на повышенных скоростях резания.

*2 Для инструментов простой формы.

Сталь Р6М5

Быстрорежущая инструментальная сталь марки Р6М5 повсеместно применяется в производстве основных резьбонарезных и режущих инструментов. Р6М5 используется для эффективной обработки конструкционных легированных углеродистых сталей. Именно эта сталь получила широкое распространение благодаря не только характеристикам, в которые входит высокая теплостойкость, но и из-за относительно невысокой себестоимости.

Сталь Р6М5К5

Инструментальная быстрорежущая молибденово-кобальтовая сталь. Сталь этой марки обладает важными характеристиками: износостойкостью, хорошей вязкостью, легко поддается шлифовке. Применяется в изготовлении инструментов для обработки жаропрочных и нержавеющих сталей. Инструменты из такой стали незаменимы в условиях повышенного разогрева режущей кромки.

Сталь Р18

Данная марка стали, как правило, используется для обработки конструкционных сталей с обязательным условием сохранения режущих свойств при нагревании до 600 градусов во время работы. Р18 — сталь, отличающаяся большим количеством избыточных карбидов и свойством сохранять мелкое зерно даже при повышенных температурах закалки. Инструмент подогревают, чтобы при нагреве до температуры закалки в нем не образовывались трещины. Основным недостатком стали Р18 является высокая себестоимость, поэтому ее часто стараются заменить более дешевым вариантом — сталью Р9.

Сталь Р12 (по характеристикам близка к стали Р18)

Р12 отличается от стали Р18 меньшей степенью карбидной неоднородности и большей пластичностью. Такая марка стали оптимальна для изготовления инструментов методом пластической деформации.

Используется сталь Р12 в производстве режущего инструмента для механической обработки конструкционных инструментальных легированных сталей.

Сталь Р9К5

Данная марка стали необходима для обработки конструкционных сталей повышенной прочности, жаропрочных и нержавеющих сталей. Пятипроцентное содержание кобальта делает материал более пригодным для работы ударом, благодаря повышенной вязкостью. Инструменты из стали Р9К5 обладают более длительным периодом стойкости (в 3 раза) по сравнению с инструментами из стали Р6М5.

Быстрорежущие стали и их свойства

Быстрорежущие инструментальные стали: марки, характеристики, маркировка

Такой материал, как быстрорежущие стали, отличается уникальными свойствами, что дает возможность использовать его для изготовления инструментов, обладающих повышенной прочностью. Характеристики сталей, относящихся к категории быстрорежущих, позволяют производить из них инструменты самого различного назначения.

Фрезы, метчики, развертки – типичные изделия, производимые из высококачественной быстрорежущей стали

Характеристики быстрорежущих сталей

К категории быстрорежущие стали относят сплавы, химический состав которых дополнен рядом легирующих добавок. Благодаря таким добавкам сталям придаются свойства, позволяющие использовать их для изготовления режущего инструмента, способного эффективно работать на высоких скоростях. Быстрорежущие инструментальные стали от обычных углеродистых сплавов как раз и отличает то, что инструмент, который из них изготовлен, может с успехом применяться для обработки твердых материалов на повышенных скоростях.

Фрезеровка детали на профессиональном гравировальном станке

К наиболее примечательным характеристикам, которыми отличаются быстрорежущие стали различных марок, нужно отнести следующие.

  • Твердость, сохраняемая в горячем состоянии (горячая твердость). Как известно, любой инструмент, используемый для выполнения обработки резанием, в процессе такой обработки интенсивно нагревается. В результате нагрева обычные инструментальные стали подвергаются отпуску, что в итоге приводит к снижению твердости инструмента. Такого не происходит, если для изготовления была использована быстрорежущая сталь, которая способна сохранять свою твердость даже при нагреве инструмента до 6000. Что характерно, стали быстрорежущих марок, которые часто называют быстрорезы, обладают даже меньшей твердостью по сравнению с обычными углеродистыми, если температура резания находится в нормальных пределах: до 2000.
  • Повышенная красностойкость. Данный параметр любого металла характеризует период времени, в течение которого инструмент, изготовленный из него, способен выдерживать высокую температуру, не теряя своих первоначальных характеристик. Быстрорежущие стали в качестве материала для изготовления режущего инструмента не имеют себе равных по данному параметру.
  • Сопротивление разрушению. Режущий инструмент, кроме способности переносить воздействие повышенных температур, должен отличаться и улучшенными механическими характеристиками, что в полной мере демонстрируют стали быстрорежущих марок. Инструмент, изготовленный из таких сталей, обладающий высокой прочностью, может успешно работать на большой глубине резания (сверла) и на высоких скоростях подач (резцы, сверла и др.).

Характеристики и назначение быстрорежущих сталей

Расшифровка обозначения марок сталей

Изначально быстрорежущая сталь как материал для изготовления режущих инструментов была изобретена британскими специалистами. С учетом того, что инструмент из такой стали может использоваться для высокоскоростной обработки металлов, этот материал назвали «rapidsteel» (слово «рапид» здесь как раз и означает высокую скорость). Такое свойство данных сталей и придуманное им в свое время английское название послужили причиной того, что обозначения всех марок данного материала начинаются с буквы «Р».

Правила маркировки сталей, относящихся к категории быстрорежущих, строго регламентированы соответствующим ГОСТ, что значительно упрощает процесс их расшифровки.

Первая цифра, стоящая после буквы Р в обозначении стали, указывает на процентное содержание в ней такого элемента как вольфрам, который во многом и определяет основные свойства данного материала. Кроме вольфрама быстрорежущая сталь содержит в своем составе ванадий, молибден и кобальт, которые в маркировке обозначаются, соответственно буквами Ф, М и К. После каждой из такой буквы в маркировке стоит цифра, указывающая на процентное содержание соответствующего элемента в химическом составе стали.

Пример расшифровки марки быстрорежущей стали

В зависимости от содержания в составе стали тех или иных элементов, а также от их количества, все подобные сплавы делятся на три основных категории. Определить, к какой из категорий относится сталь, достаточно легко, расшифровав ее маркировку.

Итак, стали быстрорежущих марок принято разделять на следующие категории:

  • сплавы, в которых кобальта содержится до 10%, а вольфрама до 22%; к таким сталям относятся сплавы марок Р6М5Ф2К8, Р10М4Ф3К10 и др.;
  • стали с содержанием не более 5% кобальта и до 18% вольфрама; такими сталями являются сплавы марок Р9К5, Р18Ф2К5, Р10Ф5К5 и др.;
  • сплавы, в которых как кобальта, так и вольфрама содержится не более 16%; к таким сплавам относится сталь Р9, Р18, Р12, Р6М5 и др.

Определение разновидности стали по искре

Как уже говорилось выше, характеристики сталей, относящихся к категории быстрорежущих, преимущественно определяются содержанием в них такого элемента как вольфрам. Следует иметь в виду, что если в быстрорежущем сплаве содержится слишком большое количество вольфрама, кобальта и ванадия, то по причине формирования карбидной неоднородности такой стали режущая кромка инструмента, который из нее изготовлен, может выкрашиваться под воздействием механических нагрузок. Таких недостатков лишены инструменты, изготовленные из сталей, содержащих в своем составе молибден. Режущая кромка подобных инструментов не только не выкрашивается, но и отличается тем, что имеет одинаковые показатели твердости по всей своей длине.

Маркой стали для изготовления инструментов, к которым предъявляются повышенные требования по их технологическим характеристикам, является Р18. Обладая мелкозернистой внутренней структурой, такая сталь демонстрирует отличную износостойкость. Преимуществом использования стали данной марки является еще и то, что при выполнении закалки изделий из нее они не перегреваются, чего не скажешь о быстрорежущих сплавах других марок. По причине достаточно высокой стоимости инструментов, изготовленных из стали этой марки, ее часто заменяют на более дешевый сплав Р9.

Технические характеристики стали марки Р18

Достаточно невысокая стоимость стали марки Р9, как и ее разновидности — Р9К5, которая по своим характеристикам во многом схожа с быстрорежущим сплавом Р18, объясняется рядом недостатков данного материала. Наиболее значимым из них является то, что в отожженном состоянии такой металл легко поддается пластической деформации. Между тем сталь марки Р18 также не лишена недостатков. Так, из данной стали не изготавливают высокоточный инструмент, что объясняется тем, что изделия из нее плохо поддаются шлифовке. Хорошие показатели прочности и пластичности, в том числе и в нагретом состоянии, демонстрируют инструменты, изготовленные из стали марки Р12, которая по своим характеристикам также схожа со сталью Р18.

Свойства стали марки Р9К5

Методы производства и обработки

Для производства инструментов, изготавливаемых из быстрорежущих сплавов, используются две основные технологии:

  • классический метод, который предполагает разливку расплавленного металла в слитки, в дальнейшем подвергающиеся проковке;
  • метод порошковой металлургии, при котором расплавленный металл распыляется при помощи струи азота.

Классическая технология, предполагающая проковку изделия из быстрорежущего сплава, которое предварительно было отлито в специальную форму, позволяет наделить такое изделие более высокими качественными характеристиками.

Подобная технология помогает избежать формирования карбидных ликваций в готовом изделии, а также дает возможность подвергнуть его предварительному отжигу и дальнейшей закалке. Кроме того, данная технология изготовления позволяет избежать такого явления, как «нафталиновый излом», которое приводит к значительному повышению хрупкости готового изделия, изготовленного из быстрорежущего сплава.

Закалка готовых инструментов, выполненных из быстрорежущего сплава, осуществляется при температурах, которые способствуют лучшему растворению в них легирующих добавок, но в то же время не приводят к росту зерна их внутренней структуры. После выполнения закалки быстрорежущие сплавы имеют в своей структуре до 30% аустенита, что не самым лучшим образом сказывается на теплопроводности материала и его твердости. Для того чтобы уменьшить количество аустенита в структуре сплава до минимальных значений, используются две технологии:

  • проводят несколько циклов нагрева изделия, выдержки при определенной температуре и охлаждение: многократный отпуск;
  • перед выполнением отпуска, изделие подвергается охлаждению до достаточно низкой температуры: до –800.

Улучшение характеристики изделий

Чтобы инструменты, изготовленные из быстрорежущих сплавов, обладали высокой твердостью, износостойкостью и коррозионной устойчивостью, их поверхность необходимо подвергнуть обработке, к методам выполнения которой относятся следующие.

  • Насыщение поверхностного слоя изделия азотом — азотирование. Проводиться такая обработка может в газовой среде, состоящей из азота (80%) и аммиака (20%), либо полностью в аммиачной среде. Время выполнения подобной технологической операции — 10–40 минут, температура, при которой она осуществляется — 550–6600. Использование газовой среды, содержащей азот и аммиак, позволяет сформировать менее хрупкий поверхностный слой.
  • Насыщение поверхностного слоя изделия углеродом и азотом — цианирование, которое осуществляется в расплаве цианида натрия или других солей с этим же анионом. В зависимости от назначения детали цианирование может быть высоко-, средне- и низкотемпературным. Чем выше температура и время выдержки детали в расплаве, тем больше толщина получаемого слоя.
  • Сульфидирование, которое выполняется в жидких расплавах сульфидов, куда добавляются соединения серы. Проводится такая процедура на протяжении 45–180 минут, при этом температура расплава должна составлять 450–5600.

Инструменты, изготовленные из быстрорежущих сплавов, также подвергают обработке паром, что позволяет улучшить характеристики их поверхностного слоя. Следует иметь в виду, что все вышеперечисленные операции выполняются с инструментом, режущая часть которого уже заточена, отшлифована и подвергнута термической обработке.

Быстрорежущие стали

Существует огромное количество различных металлов, которые обладают своими определенными достоинствами и недостатками. Быстрорежущие стали зачастую применяются для изготовления инструментов, которые должны обладать повышенной прочностью, некоторых ответственных деталей. Рассмотрим особенности этого сплава подробнее.

Характеристики быстрорежущих сталей

Быстрорежущие стали – сплавы, которые имеют достаточно большое количество легированных добавок. За счет добавления различных химических веществ свойства металла серьезно меняются. Рассматривая характеристики следует отметить, что материал подобного типа специально создается для эксплуатации при высоком показателе трения, который возникает на момент резания. Состав быстрорежущей инструментальной стали существенно повышает твердость металла, за счет чего он может работать на повышенной скорости.

Основные характеристики быстрорежущих сталей

Характеристики быстрорежущей стали следующие:

  1. Высокая твердость. Рассматривая основное назначение подобного металла следует учитывать, что он может использоваться для обработки деталей или заготовок путем резания. Как показывают проведенные тесты, качественная быстрорежущая сталь сохраняет свои основные эксплуатационные качества при нагреве инструмента даже до температуры 6000 градусов Цельсия. Кроме этого быстрорежущая сталь обычного качества может иметь даже меньшую твердость в сравнении с обычным углеродистым металлом.
  2. Повышенная стойкость к высокой температуре. Устойчивость к воздействию повышенной температуры определяет то, как долго инструмент сможет работать без изменения своих эксплуатационных качеств. Из-за слишком высокого показателя трения металл может нагреваться, что становится причиной изменения кристаллической решетки. В результате основные свойства быстрорежущей стали могут существенно измениться. Как правило, нагрев становится причиной повышения пластичности и снижения твердости, за счет чего износ поверхности проходит намного быстрее.
  3. Устойчивость к разрушению. Режущий инструмент, который может работать на высокой скорости, должен обладать повышенной механической устойчивостью. Кроме этого инструмент может работать при высоком показателе подачи, что позволяет работать на большой глубине резания.

Именно химический состав быстрорежущей стали определяет ее основные эксплуатационные качества.

Классификация и маркировка быстрорежущих сталей

Все быстрорежущие стали классифицируются непосредственно по химическому составу, для чего проводится расшифровка маркировки. Инструментальные стали быстрорежущие делятся на следующие три группы:

  1. Сплавы с полезными примесями, в которых процентное содержание кобальта не более 10%, а вольфрама 22%. Маркировка металла этой группы следующая: P10M4Ф3К10 и Р6М5Ф2К8 и другие.
  2. Сплавы, в составе которых не более 5% кобальта и до 18% вольфрама. Виды быстрорежущей стали этой группы следующие: Р9К5, Р10Ф5К5 и другие.
  3. Варианты исполнения металла, расшифровка которых определяет процентное содержание кобальта и вольфрама более 16%. Представителями этой группы можно назвать марки Р9 и Р18, Р12 и Р6М5.

При применении подобного металла получающаяся кромка не реагирует на механическое воздействие, по всей длине показатель твердости остается неизменным и металл не выкрашивается. Вышеприведенная классификация быстрорежущей стали определяет то, при какой скорости резания и подаче может использоваться сплав.

Состав быстрорежущих сталей различных марок

Рассматривая обозначение быстрорежущей стали следует уделить внимание тому, что первая буква для обозначения этой группы «Р». Цифра, которая идет первой в обозначении указывает процесс вольфрама в составе. Далее могут идти буквы, обозначающие легирующие элементы. Стоит учитывать, что расшифровка металла указывает на точное содержание определенных легирующих элементов, которые изменяют эксплуатационные качества материала.

Область применения различных марок быстрорежущих сталей

Рассматривая применение износостойкого металла следует уделить внимание тому, что конкретный состав металла определяет его эксплуатационные качества. Инструмент изготовленный из подобного металла может выдерживать длительную эксплуатацию.

Режущий инструмент из быстрорежущей стали

Область применения достаточно обширна:

  1. Изготовление сверл. Сверла имеют достаточно сложную форму и конструкцию, которая получается путем литья.
  2. Изготовление резцов. Сегодня для удешевления резцов их основная часть изготавливается из недорого металла, и только режущая кромка из износостойкого материала.
  3. Изготовление напаек для режущего инструмента. В некоторые случаях режущая кромка сменная.
  4. Изготовление фрез. Фрезы также получаются методом литья расплавленного металла.

Материал может использоваться для получения инструмента, который будет выдерживать высокую нагрузку.

Сегодня, при повсеместной установке станков с ЧПУ, режущий инструмент повышенной устойчивости является единственным выходом из сложившейся ситуации, когда высокие скорости обработки создают проблемы.

Особенности термической обработки быстрорежущих сталей

Для увеличения эксплуатационных качеств быстрорежущей стали могут применяться стандартные методы обработки. Однако при этом учитывается состав металла. Примером назовем то, что процесс закалки предусматривает нагрев среды до температуры, которая позволяет обеспечить условия для растворения различных примесей и добавок.

После того, как обработка быстрорежущей стали была завершена, в сплаве остается до 30% аустенита, что существенно повышает теплопроводность и твердость.

Для уменьшения показателя аустенита в структуре могут применяться две технологии:

  1. Для повышения качества термической обработки нагрев проводится в несколько этапов. При этом выдержка проводится при определенной температуре, а также проводится многократный отпуск.
  2. Отпуск подразумевает охлаждение заготовки до низкой температуры, которая часто составляет — 800 градусов Цельсия.
  3. Закалка должна проводится при достаточно высокой температуре, так как только в этом случае происходит полное перестроение кристаллической решетки.
  4. Для охлаждения используется самая различная среда. Примером назовем применение масла иди соляных ванн. Обычная вода становится причиной появления самых различных дефектов, к примеру, трещин или окалин. После этого приходится выполнять дополнительную обработку для удаления дефектов.

Микроструктура быстрорежущей стали Р6М5: а) литое состояние; б) после ковки и отжига; в) после закалки; г) после отпуска

Кроме этого улучшение характеристик проводится следующим образом:

  1. Проводится насыщение поверхностного слоя цинком. Для того чтобы оказать требуемое воздействие на поверхность подобная операция предусматривает нагрев поверхности до 5600 градусов Цельсия. Выдержка может проходить в течение от 5 до 30 минут.
  2. Также может происходить насыщение поверхности азотом. Чаще всего подобная процедура проводится в газовой среде. Выдерживается заготовка или деталь в течении 10-40 минут, температура нагрева варьирует в пределе 550-6600 градусов Цельсия.
  3. В некоторых случаях химический состав металла изменяется путем сульфидирования поверхности. Подобным образом можно повысить твердость и прочность поверхности.
  4. В качестве дополнительной обработки на поверхность напыляется различный материал. За счет этого существенно изменяются эксплуатационные качества инструмента или детали.

Сегодня часто встречается ситуация, когда поверхность обрабатывается паром, что позволяет существенно повысить характеристики поверхностного слоя. Зачастую дополнительная обработка проводится в случае, когда режущая кромка была полностью подготовлена.

Быстрорежущие стали

Какие стали называются быстрорежущими?
Быстрорежущие сплавы относятся к группе инструментальных сталей специального назначения. Их основная область применения – изготовление профессионального инструмента повышенной прочности, работающего при высокой скорости вращения и резания.

История создания

До появления быстрорежущих инструментальных сталей для обтачивания деревянных деталей и изделий из цветных металлов использовались обычные стальные резцы. Но при обработке подобным инструментом деталей из твердых материалов возникала проблема. Резец очень быстро изнашивался, нагревался, им было невозможно обтачивать изделие с высокой скоростью.

Проблему удалось решить в 1858 году, после получения сплава, где в качестве легирующих элементов использовались вольфрам и марганец. В течение нескольких последующих десятилетий в результате экспериментов было получено еще несколько видов сверхпрочных сплавов, способных эксплуатироваться при высоких температурах. Это позволило многократно увеличить скорость обработки деталей и повысить производительность металлорежущих станков.

В конце прошлого века вольфрамовые соединения стали заменяться на самозакаливающиеся, а в настоящее время успешно используются безвольфрамовые составы.

Свойства и виды быстрорежущих сталей

Сплавы сочетают в себе повышенную теплостойкость с твердостью, износостойкостью и высоким сопротивлением пластической деформации. В процессе работы инструмент из быстрорежущей стали должен сохранять заданный размер и форму, выдерживать серьезные динамические нагрузки, сохранять режущую способность при высокой температуре.

Назначение быстрорежущих сталей и их свойства определяются особенностями легирующих элементов. В состав входят хром и вольфрам в различных процентных соотношениях, несколько изменяющих рабочие характеристики материала. Кроме классических хромовольфрамовых составов, используют сплавы с увеличением в составе углерода, ванадия, кобальта.

Быстрорежущие инструментальные стали делятся на 3 группы:

  • Сплавы с нормальной теплостойкостью – вольфрамовые и вольфрамомолибденовые соединения (P9, P12, P18, P6M3, P6M5, P8M3), которые используют для изготовления режущего инструментария с целью обработки конструкционных, цветных и черных металлов, пластмассы. К этой же группе относятся составы, легированные азотом для повышения режущих характеристик металла.
  • Марки с повышенной теплостойкостью – составы с увеличенным содержанием углерода, ванадия и кобальта (10Р6М5, Р2МЗФ8, Р9К10 и др.), предназначенные для обработки закаленных, жаропрочных, нержавеющих и конструкционных металлов.
  • Высоколегированные сплавы с высокой теплостойкостью – характеризуются высоким содержанием легирующих добавок и низким содержанием углерода (В14М7К25, В11М7К23). Они предназначены для резки титановых сплавов и труднообрабатываемых изделий.

Основные характеристики

  • Горячая твердость
    В обычном состоянии материал по твердости уступает углеродистым металлам. Но в процессе нагрева твердость обычных углеродистых соединений падает до недопустимых пределов. Твердость быстрорежущей стали сохраняется даже при температуре 600°C.
  • Красностойкость
    Этот параметр характеризует максимальное время, в течение которого инструмент может выдерживать высокую температуру без потери своих эксплуатационных свойств. Быстрорежущее оборудование в этом плане не имеет аналогов.
  • Сопротивление разрушению
    Прочные сплавы обладают отличными механическими характеристиками, препятствующими их разрушению. Это гарантирует возможность использования оборудования в интенсивном режиме эксплуатации.

Изготовление быстрорежущих сталей

При производстве используются следующие технологии:

  • Классический способ разливки и формовки металла с последующей проковкой. Эта технология дает возможность предварительного отжига и закалки материала, а также предотвращает образование хрупкости и улучшает качественные характеристики инструмента.
  • Порошковый метод, в процессе которого расплавленный состав распыляется с помощью азота.

Для улучшения качества полученных изделий, после изготовления их поверхность подвергают дополнительной обработке азотом, цинком, серосодержащими сульфидами.

Где применяются быстрорежущие стали?

Область применения износостойкого металла зависит от состава, определяющего его рабочие свойства. В основном – это инструмент, к которому предъявляются высокие требования прочности, термостойкости, длительного срока службы.

  • Производство сверл, резцов, фрез, метчиков;
  • Изготовление режущих кромок для инструмента, которые в ряде случаев могут быть съемными;
  • Детали для металлообрабатывающих станков и оборудования;
  • Изготовление инструментов, с помощью которых осуществляется чистовая отделка труднообрабатываемых металлических изделий.

По использованию данных марок металла специалисты дают следующие рекомендации:

  • Вольфрамомолибденовые составы подходят для инструментов, предназначенных для черновой обработки изделий, изготовления фрез, протяжек и шеверов.
  • Кобальтовые соединения используют для обработки жаропрочных и коррозионностойких изделий в сложных условиях.
  • Ванадиевые сплавы используются для чистовой обработки материалов.
  • Марка P9 применяется для создания элементов оборудования, не подвергающихся чрезмерной нагрузке.
  • Марка P18 подходит для инструментов сложной формы и фасонных изделий, с повышенными требованиями износостойкости.

Сортамент металлических изделий представлен квадратом, кругом, полосой, листовым прокатом. Чаще всего режущий инструмент изготавливаются из круга. Квадратный прокат применяется для производства электрорубанков, ножей, токарных резцов. Если есть сомнения в правильном выборе подходящего сплава, лучше обратиться к специалистам. В профильных компаниях смогут подобрать прокат высокого качества и нужных эксплуатационных характеристик.

БЫСТРОРЕЖУЩИЕ СТАЛИ

Быстрорежущие стали — группа высоколегированных сталей, предназначенных для изготовления высокопроизводительного инструмента.

Основное свойство этих сталей — высокая теплостойкость, которая обеспечивается введением большого количества вольфрама совместно с другими карбидообразующими (Mo, V), а также кобальтом.

Эта сталь сохраняет твердость до 600-640 °С и допускает в 3—5 раз более производительные режимы резания, чем стали, не обладающие теплостойкостью.

В маркировке быстрорежущие стали обозначают буквой Р, цифра после которой указывает содержание вольфрама — основного легирующего элемента — в процентах. Содержание ванадия до 2% и хрома до 4% во всех сталях в марках не указывают. Стали, содержащие дополнительно молибден, кобальт и повышенный процент ванадия, имеют в марке соответственно буквы М, К, Ф и цифры, показывающие их количество (Р6М5, Р10К5Ф5).

Высокие свойства инструмент из быстрорежущей стали приобретает после закалки и трехкратного отпуска. Из-за низкой теплопроводности быстрорежущие стали при закалке нагревают медленно с прогревами при 450—850 °С, при этом применяют соляные ванны для уменьшения окисления и обезуглероживания. Особенность закалки быстрорежущих сталей — высокая температура нагрева. Она необходима для обеспечения теплостойкости, получения после закалки высоколегированного мартенсита. Быстрорежущие стали по структуре нормализации относят к мартенситному классу. С температуры закалки мелкий инструмент охлаждают на воздухе, крупный — в масле. Сложный инструмент для уменьшения деформаций подвергают ступенчатой закалке с выдержкой в горячих средах при 500—550 °С.

После закалки стали не обладают максимальной твердостью (HRC = 60—62), так как в структуре кроме мартенсита и первичных карбидов содержится 30—40% остаточного аустенита, присутствие которого вызвано снижением Мк ниже 0 °С. Остаточный аустенит превращают в мартенсит при отпуске или обработке холодом.

Быстрорежущие стали — «вторично твердеющие». Наибольшая твердость достигается после отпуска при 550—570 °С. В процессе выдержки при отпуске из мартенсита и остаточного аустенита выделяются дисперсные карбиды М6С, которые при последующем охлаждении превращаются в мартенсит. Для быстрорежущих сталей применяют три, а для некоторых марок — четыре отпуска, например для сталей марок Р14Ф4, Р9Ф5.

В термообработанном состоянии быстрорежущие стали имеют и структуру мартенсита отпуска с наличием карбидов.

По режущим свойствам быстрорежущие стали делят на две группы: нормальной и повышенной производительности.

Группу нормальной производительности образуют вольфрамовые (Р18, Р12, Р9, Р9Ф5) и вольфрамо-молибденовые (Р6МЗ, Р6М5) стали, сохраняющие твердость не ниже HRC = 58 до 650 °С. Из-за одинаковой теплостойкости эти стали имеют близкие режущие свойства и отличаются главным образом механическими и технологическими свойствами.

К группе сталей повышенной производительности относятся стали, содержащие кобальт или повышенное количество ванадия: Р18Ф2, Р14Ф4, Р6М5К5, Р9М4К8, Р9К5, Р9К10, Р10К5Ф5, Р18К5Ф2. Они превосходят стали первой группы по теплостойкости (630—640 °С), твердости (HRC > 64) и износостойкости, но уступают им по прочности и пластичности. Стали повышенной производительности применяют для обработки высокопрочных сталей, коррозиестойких и жаропрочных сталей с аустенитной структурой.

В структуре закаленной стали имеется некоторое количество сравнительно мягкого остаточного аустенита, что обусловлено ее химическим составом и режимом термообработки. В результате этого понижаются твердость и прочность, ухудшаются теплопроводность и магнитные свойства, изменяются размеры, ухудшается качество поверхности изделия. Для уменьшения количества остаточного аустенита используют криогенный метод обработки (глубокое охлаждение). В результате улучшаются механические свойства, повышаются твердость и износостойкость.

Cвойства быстрорежущей стали

Быстрорежущую сталь относят к группе инструментальных сталей , т. е. сталей, используемых для изготовления разнообразного инструмента. Эти стали должны отличаться высокой твердостью, прочностью и износостойкостью , а в некоторых случаях должны удовлетворять и ряду дополнительных требований, в частности быть стойкими против коррозии, сохранять неизменными размеры и форму инструмента в течение длительного времени, обладать способностью противостоять значительным динамическим нагрузкам .

Строгое разграничение сталей на конструкционные и инструментальные возможно лишь по области применения , но не по химическому составу. Вследствие высокой износостойкости и прочности инструментальные стали широко используют и для других целей: для изготовления подшипников качения, пружин, деталей топливной аппаратуры, шестерен, ходовых винтов, червяков и других деталей . В то же время для изготовления некоторых инструментов используют конструкционные, шарикоподшипниковые и другие стали.

В последние годы непрерывно сокращается применение сравнительно простых по составу инструментальных быстрорежущих сталей — углеродистых и легированных одним или двумя элементами и увеличивается использование высоколегированных, отличающихся повышенными твердостью и прочностью, износостойкостью, теплостойкостью, стойкостью против коррозии . Значительно возросло число инструментальных сталей специализированного назначения, т. е. применяемых в ограниченных условиях эксплуатации, в которых они обеспечивают лучшую стойкость.

Рисунок.1 быстрорежущие стали

К числу инструментальных сталей специального назначения относят и быстрорежущую сталь. Ее используют главным образом для изготовления металлорежущего инструмента, предназначенного для резания с высокими скоростями . Кроме того, ее используют для изготовления тяжелонагруженных штампов холодного выдавливания, а также для ряда деталей, работающих при нагреве: подшипников качения, игл топливной аппаратуры и т. д.

В готовых изделиях быстрорежущая сталь должна обладать высокой твердостью (HRC 63—66, а для резания труднообрабатываемых изделий — до HRC 66—69), высокой прочностью и сопротивлением пластической деформации, теплостойкостью (красностойкостью), а для ряда инструмента — возможно лучшей вязкостью.

Твердость быстрорежущей стали определяет сопротивление пластической деформации и контактным напряжениям, возникающим в рабочей кромке инструмента. С увеличением твердости возрастает износостойкость, увеличивается возможность получения более чистой и ровной поверхности обрабатываемого металла и самого инструмента, уменьшается налипание обрабатываемого металла на поверхность режущего инструмента . Инструменты, для которых характерна недостаточная твердость, не могут быть использованы для резания или деформирования обрабатываемых ими деталей: они быстро теряют форму и размеры под действием возникающих напряжений.

Твердость определяется химическим составом и структурой быстрорежущей стали и зависит от содержания углерода в мартенсите (альфа-растворе), количества и дисперсности выделившихся карбидов или интерметаллидов и от количества остаточного аустенита.

Быстрорежущие стали относят к ледебуритному классу. Они содержат более 0,6% С и приобретают высокую твердость и износостойкость в результате мартенситного превращения при закалке и дисперсионного твердения при высоком отпуске (560—620° С), вызываемого выделением упрочняющей фазы — в основном карбидов вольфрама, молибдена, ванадия.

Твердость быстрорежущй стали является важнейшим, но не единственным свойством, определяющим эксплуатационные характеристики инструмента. До 70% мелких режущих инструментов ломаются преждевременно до наступления нормального износа, что свидетельствует об очень важном значении прочности и вязкости инструментальной стали.

Прочность быстрорежущей стали характеризует сопротивление изгибающему или крутящему моменту, а вязкость — сопротивление образованию трещин и разрушению под действием ударных нагрузок . При использовании сталей высокой прочности повышается стойкость инструмента и производительность обработки, становится возможным резание с большей подачей и резание материалов большей прочности. Достаточно высокая вязкость в сочетании с высокой прочностью предупреждает выкрашивание, образование трещин и поломку инструмента.

В отличие от твердости прочность зависит от большего числа факторов: содержания углерода в альфа-растворе, напряжений, величины зерна, состояния его пограничных слоев, дисперсности и распределения карбидов . Поэтому при одних и тех же значениях твердости прочность стали может изменяться в широких пределах.

Твердость и вязкость изменяются обычно в противоположных направлениях: высокой твердости соответствуют низкие значения вязкости.

Однако в отличие от твердости, необходимой в поверхностном слое режущей кромки инструмента, высокая прочность и вязкость должны быть свойственны всему сечению инструмента, так как изгибающие крутящие и ударные нагрузки, испытываемые инструментом, воспринимаются всем его сечением. Поэтому инструмент целесообразно обрабатывать так, чтобы поверхности его была свойственна высокая твердость, а сердцевина сохранила необходимую вязкость . Такое состояние инструмента может быть достигнуто специальной закалкой и оптимальным легированием. Присутствие в быстрорежущих сталях 3,8—4,4% хрома придает им способность закаливаться на воздухе. Повышение вязкости достигается легированием элементами, образующими устойчивые карбиды, поскольку они способствуют сохранению мелкого зерна. Незначительно увеличивает вязкость хром; более эффективно влияют вольфрам, молибден и ванадий. Присадка 0,1—0,2% V действует так же, как 0,4—0,5% Мо или 0,8—1,2% W.

Значительно повышает вязкость быстрорежущей стали никель . Однако никель способствует сохранению остаточного аустенита, распад которого в процессе службы инструмента изменяет его служебные характеристики. По этой причине содержание никеля в быстрорежущей стали ограничивают так, чтобы оно не превышало 0,4%. Тем не менее в структуре закаленной стали присутствует до 20—35% аустенита, для более полного превращения которого в мартенсит требуется многократный отпуск при 520—600° С. В готовом инструменте из быстрорежущих сталей аустенит практически отсутствует.

Фосфор и сера увеличивают хрупкость стали, причем фосфор придает хладноломкость, а сера — красноломкость. Поэтому для быстрорежущих сталей фосфор и сера являются вредными примесями и содержание фосфора допускается до 0,03%, серы — до 0,015% . При таком содержании фосфора и серы, при мелком зерне, почти полном отсутствии аустенита, оптимальном количестве карбидов и их равномерном распределении быстрорежущие стали после дисперсионного твердения при отпуске сохраняют удовлетворительную вязкость и отличаются высокой прочностью.

Для режущего стального инструмента, работающего при высоких нагрузках и в условиях значительного разогрева режущей кромки, очень важной является теплостойкость быстрорежущей стали , т. е. ее особенность сохранять необходимые структуру и свойства при нагреве. Теплостойкость определяется стойкостью твердого раствора (металлической матрицы) против распада при нагреве, природой и дисперсностью выделившихся из него карбидов и их стойкостью против коагуляции, температурой фазового (а —> у) превращения. Теплостойкость характеризуется минимальной температурой, при которой наступает заметное изменение бойкости инструмента.

Различают быстрорежущие стали нормальной и повышенной теплостойкости .

За нормальную принимается теплостойкость широко распространенной быстрорежущей стали Р18 (18% W). Она сохраняет твердость не менее HRC 60 при нагреве до 615—620° С. Увеличение теплостойкости до 640-650° С позволяет повысить стойкость инструмента в 2-3 раза, а при увеличении теплостойкости до 700-725° С стойкость инструмента возрастает в 10-15 раз.

В сталях нормальной теплостойкости дисперсионное твердение вызывается выделением карбидов вольфрама, молибдена и в небольшом количестве — ванадия. Для получения необходимых свойств быстрорежущие стали должны содержать 9-18% W, 6-9% Мо при 1,0-2,5% V. Стали такого типа (Р18, Р12, Р9, Р6М3, Р6М5, Р9М4 и многие другие марки) используют наиболее широко: их производство составляет 80—90% общего производства быстрорежущих сталей.

В сталях повышенной теплостойкости выделяется больше карбида анадия, более устойчивого против коагуляции. В сталях, легированных кобальтом, выделяется, кроме того, интерметалл ид. Такие стали (Р18Ф2, Р9Ф5, Р18Ф2К5, Р9К10, Р10Ф5К5 и другие марки) сохраняют твердость HRC 60 до температуры 650° С.

Теплостойкость 700-725° С характерна для сплавов, у которых при дисперсионном твердении выделяются интерметаллиды. Теплостойкость быстрорежущих сталей (как и жаропрочных) возрастает с усложнением состава стали , когда она легируется не одним, а несколькими элементами. Это приводит к выделению при дисперсионном твердении карбидов более сложного состава и образованию легированного феррита, что увеличивает их стойкость при нагреве.

Особенности химического состава быстрорежущих сталей обусловливают особенности строения литой структуры. Для этих сталей характерен большой температурный интервал кристаллизации и значительные различия в составе и плотности кристаллизующихся фаз — металлической основы и карбидов . При охлаждении вначале образуются зерна раствора, а затем кристаллизуется легкоплавкая эвтектика (карбиды и аустенит). Эвтектика выделяется по границам 1 ранее образовавшихся зерен в виде сетки, часто принимая скелетообразную форму. При последующем охлаждении из аустенита выделяются вторичные карбиды.

Чем медленнее происходит кристаллизация, тем грубее выделения эвтектики. Сетка эвтектики раздробляется и почти полностью устраняется только при уменьшении поперечного сечения в процессе горячего деформирования в 10-15 раз. Но раздробить крупные скопления карбидов и получить хорошую однородную структуру удается только при 30—40-кратном уменьшении сечения при деформировании.

Для уменьшения карбидной ликвации быстрорежущие стали необходимо разливать на мелкие слитки (массой 100-400 кг). Неплохие результаты получены при отливке слитков массой 750—1000 кг прямоугольного сечения 250-500 мм, но при этом усложняется технология кузнечного передела.

Для улучшения структуры и измельчения карбидов в металле, разлитом на слитки круглого или квадратного сечения массой 750-1000 кг, ковку заготовок быстрорежущей стали часто ведут с одной или несколькими осадками. Уменьшение карбидной неоднородности может быть достигнуто также в результате предварительной гомогенизации слитков .

Быстрорежущие стали инструментальные — обработка, марки, изготовление сверл и резцов

Быстрорежущие инструментальные стали обладают рядом особых свойств, которые и обуславливают их активное использование для изготовления разнообразных инструментов повышенной прочности.

Истории создания

Сверло с покрытием из нитрида титана

Для обточки деталей из дерева, цветных металлов, мягкой стали резцы из обычной твердой стали были вполне пригодны, но при обработке стальных деталей резец быстро разогревался, скоро изнашивался и деталь нельзя было обтачивать со скоростью больше 5 м/мин.

Барьер этот удалось преодолеть после того, как в 1858 году Р. Мюшетт получил сталь, содержащую 1,85 % углерода, 9 % вольфрама и 2,5 % марганца. Спустя десять лет Мюшетт изготовил новую сталь, получившую название самокалки. Она содержала 2,15 % углерода, 0,38 % марганца, 5,44 % вольфрама и 0,4 % хрома. Через три года на заводе Самуэля Осберна в Шеффилде началось производство мюшеттовой стали. Она не теряла режущей способности при нагревании до 300 °C и позволяла в полтора раза увеличить скорость резания металла — 7,5 м/мин.

Спустя сорок лет на рынке появилась быстрорежущая сталь американских инженеров Тэйлора и Уатта. Резцы из этой стали допускали скорость резания до 18 м/мин. Эта сталь стала прообразом современной быстрорежущей стали Р18.

Ещё через 5—6 лет появилась сверхбыстрорежущая сталь, допускающая скорость резания до 35 м/мин. Так, благодаря вольфраму было достигнуто повышение скорости резания за 50 лет в семь раз и, следовательно, во столько же раз повысилась производительность металлорежущих станков.

Дальнейшее успешное использование вольфрама нашло себе применение в создании твердых сплавов, которые состоят из вольфрама, хрома, кобальта. Были созданы такие сплавы для резцов, как стеллит. Первый стеллит позволял повысить скорость резания до 45 м/мин при температуре 700—750 °C. Сплав вида, выпущенный Круппом в 1927 году, имел твердость по шкале Мооса 9,7—9,9 (твердость алмаза равна 10).

В 1970-х годах в связи с дефицитом вольфрама быстрорежущая сталь марки Р18 была почти повсеместно заменена на сталь марки Р6М5 (так называемый «самокал», самозакаливающаяся сталь), которая, в свою очередь, вытесняется безвольфрамовыми Р0М5Ф1 и Р0М2Ф3.

1 Быстрорежущие инструментальные стали – главные характеристики

Под быстрорежущими сталями понимают легированные стали, которые производятся в большинстве случаев исключительно для выпуска инструмента для резки металлов, который может функционировать на высоких скоростях. Основное их отличие от углеродистых инструментальных сталей заключается именно в том, что они способны обеспечивать резание твердых изделий в высокоскоростном режиме.

Сталь быстрорежущая инструментальная обладает следующими основными характеристиками:

  • Горячая твердость. При работе инструмент для резки выделяет тепло, причем весьма интенсивно. Часть этой тепловой энергии (иногда до 80 процентов) идет на его разогрев, что вызывает отпуск материала и существенное уменьшение его твердости. Из-за этого явления инструмент, сделанный из обычных углеродистых сталей, теряет свою твердость. Быстрорежущая же сталь сохраняет твердость при температурах до 600 °C, что обуславливает большую производительность изделий из нее. Заметим – при нормальных температурах резки (не более 200 °C) твердость быстрорежущей стали является даже ниже обычной углеродистой.
  • Красностойкость. Величина, определяющая временной промежуток, в течение которого инструмент способен выдерживать без потери своих рабочих свойств высокую температуру. Все марки быстрорежущих сталей имеют высокий показатель красностойкости. По этому показателю им на данный момент нет равных.
  • Сопротивление разрушению. Высокие механические характеристики не менее важны для производительности режущего инструмента. Быстрорежущие стали описываются высокой прочностью, гарантирующей возможность изготовления инструмента с большой глубиной и подачей резания.

2. Углеродистые стали

Углеродистые инструментальные стали маркируются буквой У, а следующая за ней цифра показывает содержание углерода в де­сятых долях процента. Для изготовления инструмента применяют углеродистые качественные стали марок У7-— У13 и высококаче­ственные стали марок У7А—У13А. Высококачественные стали содержат не более 0,02 % серы и фосфора, качественные — не более 0,03 %.
По назначению различают углеродистые стали для работы при ударных нагрузках и для статически нагруженного инструмента.
Стали марок У7—У9 применяют для изготовления инстру­мента при работе с ударными нагрузками, от которого требуется высока
я режущая способность (зубила, клейма по металлу, де­ревообделочный инструмент, в частности пилы, топоры и т. д.).
Стали марок У10—У13 идут на изготовление режущего ин­струмента, не испытывающего при работе толчков, ударов и обладающего высокой твердостью (напильники, шаберы, острый хирургический инструмент и т. п.). Из стали этих марок иногда изготавливают также простые штампы холодного деформиро­вания.
Углеродистые доэвтектоидные стали после горячей пластиче­ской обработки Термическая обработка углеродистых инструментальных ста­лей состоит из двух операций: предварительной и окончательной обработок.
Предварительная термическая обработка сталей заключается в отжиге при 740—760 °С, цель которого — получить микрострук­туру, состоящую из зернистого перлита — псевдоперлита, так как при такой микроструктуре после последующей закалки полу­чаются наиболее однородные свойства. Кроме того, при такой структуре облегчается механическая обработка инструмента.
Окончательная термическая обработка состоит из закалки и низкого отпуска. Закалку проводят в воде от 780—810 °С, т. е, с температур, для доэвтектоидных сталей лежащих несколько выше Лс3, а для заэвтектоидных — лежащих ниже Аст.

Углеродистые стали имеют очень высокую критическую ско­рость закалки — порядка 200—300 °С/с. Поэтому недопустимо даже малейшее замедление охлаждения при закалке, так как это может привести к частичному распаду аустенита при темпе­ратурах перлитного интервала и, как следствие, к появлению мягких пятен. Особенно быстро протекает распад аустенита в уг­леродистых сталях при температурах, близких к 500—550 °С, где он начинается почти мгновенно, протекает чрезвычайно ин­тенсивно и в течение нескольких секунд полностью заканчива­ется.
Поэтому только инструменты малого диаметра могут после закалки в воде прокаливаться насквозь. Однако при этом в них возникают большие внутренние напряжения, которые могут вы­звать существенные деформации.
Инструменты, имеющие крупные размеры, при закалке в воде и в водных растворах солей, кислот и щелочей, охлаждающая способность которых выше, чем воды, закаливаются на мартенсит лишь в тонком поверхностном слое. Структура же глубинных зон инструментов представляет собой продукты распада аустенита в перлитном интервале температур. Сердцевина инструментов, имеющая такую структуру, является менее хрупкой по сравне­нию с мартенситной структурой. Поэтому инструменты, имеющие такую сердцевину, лучше переносят толчки и удары по сравнению с инструментами, закаленными насквозь на мартенсит.
Углеродистые стали наиболее целесообразно применять для инструментов небольшого сечения (до 5 мм), которые можно зака­ливать в масле и достигать при этом сквозной прокаливаемости, а также для инструментов диаметром или наименьшей толщиной 18—25 мм, в которых режущая часть приходится только на по­верхностный слой, например напильники, зенкера, метчики.
Углеродистые инструментальные стали отпускают при тем­пературах не более 200 °С во избежание снижения твердости. Твердость окончательно термически обработанного инструмен­та из углеродистых сталей обычно лежит в интервале НВ.С 56—64.
Достоинствами углеродистых инструментальных сталей яв­ляются низкая стоимость, хорошая обрабатываемость давлением и резанием в отожженном состоянии.
Их недостатками являются невысокие скорости резания, ограниченные размеры инструмента из-за низкой прокаливаемо-сти и его значительные деформации после закалки в воде.

Изготовление и обработка быстрорежущих сталей

Быстрорежущие стали изготавливают как классическим способом (разливка стали в слитки, прокатка и проковка), так и методами порошковой металлургии (распыление струи жидкой стали азотом). Качество быстрорежущей стали в значительной степени определяется степенью её прокованности. При недостаточной проковке изготовленной классическим способом стали наблюдается карбидная ликвация.

При изготовлении быстрорежущих сталей распространенной ошибкой является подход к ней как к «самозакаливающейся стали». То есть достаточно нагреть сталь и охладить на воздухе, и можно получить твердый износостойкий материал. Такой подход абсолютно не учитывает особенности высоколегированных инструментальных сталей.

Перед закалкой быстрорежущие стали необходимо подвергнуть отжигу. В плохо отожженных сталях наблюдается особый вид брака: нафталиновый излом, когда при нормальной твердости стали она обладает повышенной хрупкостью.

Грамотный выбор температуры закалки обеспечивает максимальную растворимость легирующих добавок в α-железе, но не приводит к росту зерна.

После закалки в стали остается 25—30 % остаточного аустенита. Помимо снижения твердости инструмента, остаточный аустенит приводит к снижению теплопроводности стали, что для условий работы с интенсивным нагревом режущей кромки является крайне нежелательным. Снижения количества остаточного аустенита добиваются двумя путями: обработкой стали холодом или многократным отпуском. При обработке стали холодом её охлаждают до −80…−70 °C, затем проводят отпуск. При многократном отпуске цикл «нагрев — выдержка — охлаждение» проводят по 2—3 раза. В обоих случаях добиваются существенного снижения количества остаточного аустенита, однако полностью избавиться от него не получается.

Принципы легирования быстрорежущих сталей

Высокая твердость мартенсита объясняется растворением углерода в α-железе. Известно, что при отпуске из мартенсита в углеродистой стали выделяются мельчайшие частицы карбида. Пока выделившиеся карбиды ещё находятся в мельчайшем дисперсном рассеянии (то есть на первой стадии выделения при отпуске до 200 °C), твердость заметно не снижается. Но если температуру отпуска поднять выше 200 °C, происходит рост карбидных выделений, и твердость падает.

Чтобы сталь устойчиво сохраняла твердость при нагреве, нужно её легировать такими элементами, которые затрудняли бы процесс коагуляции карбидов. Если ввести в сталь какой-нибудь карбидообразующий элемент в таком количестве, что он образует специальный карбид, то красностойкость скачкообразно возрастает. Это обусловлено тем, что специальный карбид выделяется из мартенсита и коагулирует при более высоких температурах, чем карбид железа, так как для этого требуется не только диффузия углерода, но и диффузия легирующих элементов. Практически заметная коагуляция специальных карбидов хрома, вольфрама, молибдена, ванадия происходит при температурах выше 500 °C.

Красностойкость создается легированием стали карбидообразующими элементами (вольфрамом, молибденом, хромом, ванадием) в таком количестве, при котором они связывают почти весь углерод в специальные карбиды, и эти карбиды переходят в раствор при закалке. Несмотря на сильное различие в общем химическом составе, состав твердого раствора очень близок во всех сталях, атомная сумма W+Mo+V, определяющая красностойкость, равна примерно 4 % (атомн.), отсюда красностойкости и режущие свойства у разных марок быстрорежущих сталей близки. Быстрорежущая сталь, содержащая кобальт, превосходит по режущим свойствам остальные стали (он повышает красностойкость), но кобальт очень дорогой элемент.

3. Легированные стали

Низколегированные стали для режущего инструмента (13Х, 9ХС) также не обладают высокой теплостойкостью и обычно при­годны для работы при температурах не более 200 — 250 Их можно закаливать в масле до критического диаметра 40 мм и более. Применение масла или горячих закалочных сред позво­ляет уменьшить деформацию и коробление инструмента. Он может иметь большее сеченне, а благодаря меньшему коробле­нию — и большую длину.
Низколегированная сталь 13Х имеет сравнительно неглубо­кую прокаливаемость и рекомендована для инструментов диа­метром до 15 мм. Из этой стали изготавливают хирургический, гравировальный инструменты, лезвия безопасных бритв.
Стали 9ХС, ХВГ, ХВСГ используют для изготовления инстру­ментов крупного сечения: сверл, разверток, протяжек диаме­тром 60—80 мм (табл. 14, ГОСТ 5950—73).
Обычная термическая обработка легированных режущих ста­лей состоит из закалки от 830 — 870 «С в масле или ступенчатой закалки и отпуска при температуре 200 °С. Твердость после тер­мообработки составляет //ЯС 61 — 65. Если необходимо увели­чить вязкость, то температуру отпуска повышают до 200—300 (1С. Вследствие некоторого распада мартенсита твердость после этого снижается до Н=С 55—60.

Таблица 14. Химический состав некоторых легированных инструментальных сталей, %

Похожие материалы: Загрузка…

ЭК41(9Х6М3Ф3АГСТ)

Марка стали Характерные физико-механические свойства ШлифуемостьОбласть применения
Р18Удовлетворительная прочность, износосойкость при малых и средних скоростях резанияХорошаяДля всех видов режущего инструмента при обработке углеродистых и легированных конструкционных сталей.
Р12Близкие к свойства стали Р18, но более высокие “горячая” пластичность и прочность, вязкость.УдовлетворительнаяТо же, что для стали Р18, а так же для обработки некоторых видов коррозионно-стойкой стали.
Р9Близкие к свойства стали Р18, но обладает лучшими механическими свойствами.Пониженная по сравнению со шлифуемостью стали Р18, повышенная склонность к проявлению прижогов при заточке.Для инструментов простой формы, для обработки конструкционных материалов.
Р6М5, 9Х6М3Ф3АГСТ, 9Х4М3Ф2АГСТПовышенная прочность, повышенная склонность к обезуглероживанию и выгоранию молибдена.УдовлетворительнаяТа же, что для стали Р18, но предпочтительны для изготовления резьбонарезного инструмента, а также инсрумента, работающего с ударными нагрузками.
А11Р3АМФ2Склонна к перегреву.ПониженнаяДля инструмента простой формы при обработке углеродистых и конструкционных сталей с прочностью не более 800 МПа.
Р12Ф3Стойкоть выше в 1,5 – 2,5 раза чем у стали Р12 и Р6М5 при средних скоростях резания.Для чистовых инструментов при обработке вязких сталей, обладающих абразивными свойствами.
Р6М5Ф3Повышенная прочность, вязкость, износостойкость.Для чистовых и получистовых инструментов (фасонные резцы, развёртки, протяжки, фрезы) при обработке углеродистых и легированных конструкционных сталей.
Р9К5Повышенная вторичная твёрдость.Пониженная, близкая к шлифуемости стали Р9Для различных инструментов при обработке коррозионно-стойких сталей и жаропрочных сплавов, а так же сталей повышенной прочности.
Р18К5Ф2Повышенная вторичная твёрость и изгносостойкость.Пониженная, рекомендуются эльборовые кругиДля черновых и получистовых инструментов при обработке высокопрочных коррозионно-стойких и жаропрочных сталей и сплавов.
Р6М5К5Для черновых и получистовых инструментов при обработке легированных и коррозионно-стойких сталей.
Р9М4К8Для различных инструментов при обработке высокопрочных, жаропрочных, и коррозионно-стойких сталей и сплавов, а так же улучшенной легированной стали.
Р10К5Ф5Повышенная вторичная твёрдость, высокая износостойкость.Низкая, рекомендуется применять эльборовые шлифовальные круги.Для черновых и получистовых инструментов при обработке высокопрочных коррозионно-стойких и жаропрочных сталей и сплавов.
Р9К10Повышенная вторичная твёрдость, пониженная ударная вязкость.Пониженная, близкая к шлифуемости стали Р9.Для различных инструментов при обработке коррозионно-стойких сталей и жаропрочных сплавов, а так же сталей повышенной прочности.
Р12Ф4К5Высокая прочность и вязкость, повышенная износостойкость.НизкаяДля чистовх и получистовых инструментов для обработки большинства марок труднообрабатываемых материалов.
Р12М3Ф2К8, Р6М5Ф2К8Повышенная прочность, высокая износостойкость.ПониженнаяДля различных инструментов для обработки труднообрабатываемых материалов а так же для обработки конструкционных материалов на высоких скоростях резания
К10Р10М4Ф3Пониженная прочность, высокая износостойкость.Низкая, склонность к обезуглероживаниюДля инструментов простой формы для обработки труднообрабатываемых материалов, а так же для чистовых и получистовых инструментов, работающих на автоматических станках
Р6М5К5-МПВысокая прочность на изгиб, в 1,5 -2,5 раза более высокая стойкость по сравнению с аналогичной маркой обычного производства.Удовлетворительная, но выше чем у стали Р6М5Для черновых и получистовых инструментов (фрезы, свёрла, зенкеры, и др.) для обработки жаростойких и высокопрочных сталей, жаропрочных сплавов типа ХН77ТЮР
Р9К5-МППовышенная, по отношению к стали Р6К5
Р9М4К8-МПХорошаяДля черновых и получистовых инструментов фрезы, свёрла, зенкеры и др. для обработки жаропрочных сплавов пониженной обрабатываемости типа ЖС6-КП
Р12М3К5Ф2-МПУлучшеннаяДля обработки жаропрочных сталей при протягивании
Р12М3К8Ф2-МП, Р12М3К10Ф3-МПДля чистовых и получистовых инструментов для обработки жаропрочных сплавовтипа ВЛЖ-12
Р6М5К5-МПДля обработки низко- и среднелегированных сталей при фасонном точении, сверлении, развёртывании, зенкеровании, фрезеровании, зубодолблении

Марка – быстрорежущая сталь – Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Марка – быстрорежущая сталь

Cтраница 1

Марки быстрорежущих сталей приведены в порядке предпочтительности их применения.  [1]

Марки быстрорежущей стали обозначают буквами и цифрами: Р означает, что сталь относится к группе быстрорежущих, а цифра после буквы Р показывает среднее содержание вольфрама ( в %) в стали.  [2]

Марка быстрорежущих сталей начинается с буквы Р, а следующая за ней цифра указывает среднее содержание вольфрама в процентах.  [3]

Марки быстрорежущей стали Р18 и Р9 обладают красностойкостью до температуры 600 – 610 С, а остальные марки – до 630 – 650 С. Высокие режущие свойства сталь приобретает после термической обработки.  [4]

Марки быстрорежущей стали приведены в порядке предпочтительности их применения.  [5]

Появление марок быстрорежущей стали, легированных кобальтом и ванадием, значительно повышает стойкость инструментов в наиболее тяжелых условиях при работе по корке, с большими сечениями среза.  [6]

Обозначения марок быстрорежущих сталей начинаются с буквы Р и цифры, указывающей среднее содержание вольфрама в стали. Далее следуют буквы и цифры, определяющие массовые доли других элементов.  [7]

В марке быстрорежущей стали цифра после буквы Р показывает содержание вольфрама в целых процентах.  [8]

В марках быстрорежущих сталей ( ГОСТ 5952 – 51) цифра, стоящая после буквы Р, обозначает среднее содержание вольфрама в процентах.  [9]

В некоторые марки быстрорежущей стали вводится кобальт, который не образует карбидов, но, растворяясь в основной массе мартенсита, затрудняет выделение из него карбидов и этим увеличивает теплостойкость стали.  [10]

Из двух марок быстрорежущих сталей Р18 обладает большей вязкостью, чем Р9 ( возможность работы с прерывистыми и ударными нагрузками), лучшей шлифуемостью и более широким интервалом закалочных температур. Эту сталь следует назначать вместо стали Р9 для изготовления инструментов с мелким профилем – шеверов, резьбонарезных инструментов, мелкомодульных зуборезных инструментов.  [11]

Из двух марок быстрорежущих сталей Р18 обладает большей вязкостью, чем Р9 ( возможность работы с прерывистыми и ударными нагрузками), лучшей шлифуемостью и более широким интервалом закалочных температур. Эту сталь следует назначать вместо стали Р9 для изготовления инструментов с мелким профилем – шеворов, резьбонарезных инструментов, мелкомодульных зуборезных инструментов.  [12]

В обозначение марки быстрорежущей стали входят: буква Р, цифра, указывающая среднюю массовую долю вольфрама в процентах. Во всех быстрорежущих сталях массовая доля хрома составляет около 4 %, поэтому в обозначении марки букву X не указывают.  [13]

Имеется ряд марок малолегированных быстрорежущих сталей, практически внедренных в инструментальное производство.  [14]

Цифры в марках быстрорежущих сталей после буквы Р указывают среднее содержание ( в процентах) вольфрама. Буква М указывает, что данная сталь с повышенным содержанием молибдена.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

О быстрорежущей стали (HSS) Вы должны знать

Быстрорежущая сталь (HSS) — это инструментальная сталь с высокой твердостью, высокой износостойкостью и высокой термостойкостью. И люди также называют это сталью воздушной закалки. Который может твердеть при его охлаждении на воздухе во время закалки. Есть два вида материалов в качестве его основной части. Например, карбид металла и стальная подложка. Карбид металла, включая карбид вольфрама, карбид молибдена и карбид ванадия. Они сделают материал более прочным и износостойким.И стальная подложка, вокруг которой распределен карбид. Это повлияет на свойства материала. Сделайте его более прочным и способным поглощать удары и предотвращать сколы. Красная твердость быстрорежущей стали высокая. И имеет большую износостойкость, хорошую производительность процесса. Даже прочность и ударная вязкость являются лучшими для всех типов стали. Поэтому он используется для изготовления сложных лезвий и металлорежущих инструментов с хорошей ударопрочностью. Кроме того, это отличный материал для форм для холодной обработки, высокотемпературных пружин и т. д.

Состав быстрорежущей стали

Быстрорежущая сталь изготавливается из элементов W, Mo, Cr, Co, V и др. А HSS — это высоколегированная сталь с высоким содержанием углерода. Его содержание углерода составляет около 0,7%-1,65%. И содержание сплава составляет около 10%-25%. Быстрорежущая сталь широко применяется при обработке всех видов режущего инструмента. Инструменты обычно имеют большой размер, а окружающая среда во время работы – это высокая скорость резания, большая нагрузка и высокая рабочая температура. Он также используется для изготовления основы пресс-формы для холодной и горячей обработки с требованием высокой износостойкости.Согласно GBT9943-2008, HSS классифицируют по трем типам по характеристикам материала. Например, низколегированная быстрорежущая сталь (HSS-L), нормальная быстрорежущая сталь (HSS), высокопроизводительная быстрорежущая сталь (HSS-E).

Таблица эквивалентов быстрорежущей стали

Свойства быстрорежущей стали и применение

В18Кр4В

Имеет высокую твердость в горячем состоянии. И легко шлифовать и обрабатывать. Чувствительность к перегреву при закалке мала, а термостойкость выше, чем у легированной стали.И он также имеет хорошую прочность и обрабатываемость при температуре 600 ℃. Но его карбид больше. Прочность и ударная вязкость будут снижаться за счет увеличения размера материала. Подходит только для изготовления обычных ножевых инструментов. Это не лучший материал для изготовления ножей больших размеров и тонких лезвий. Широко распространено изготовление всех видов режущих инструментов средней твердости. Такие как токарные инструменты, фрезы, протяжные инструменты и т. Д. А также изготавливаются основы пресс-форм для холодной обработки, фитинги, работающие в условиях высоких температур, и т. Д.
W18Cr4V-Co5 Кобальтовая быстрорежущая сталь. Обладает хорошей твердостью при высокой температуре. Износостойкость и твердость при закалке высокие. Твердость поверхности может достигать 64-66HRC. Это отличный материал для всех видов режущих инструментов для высокоскоростной резки с высокой твердостью. Такие как фреза, токарные инструменты, фрезы и режущие инструменты для обработки автоматических станков.

W18Cr4V2-Co8

Это также кобальтовая быстрорежущая сталь. Его жаропрочность и износостойкость лучше, чем у W18Cr4VCo5.Но прочность ниже. Закалочная твердость достигает 64-66HRC (твердость поверхности). Люди всегда используют его для изготовления фрез, токарных резцов, фрез и т. д.

W12Cr4V5-Co5

Кобальтовая быстрорежущая сталь с высоким содержанием углерода и ванадия. Обладает большой износостойкостью и твердостью. И он имеет хорошую стойкость к отпуску и горячую твердость. Таким образом, срок его службы больше, чем у других быстрорежущих сталей. Это идеальный выбор для труднообрабатываемого материала.Например, из высокопрочной стали, стали средней прочности, холоднокатаной стали, легированной стали и т. Д. Он также обычно используется для изготовления режущего механизма, инструмента для нарезания резьбы и основы пресс-формы для холодной обработки. Но не в состоянии использовать для изготовления сложные режущие инструменты, обладающие высокой степенью точности.

W6Mo5Cr4-V2

Обладает высокой твердостью и ударной вязкостью. После закалки твердость поверхности может достигать 64-66HRC. Это молибденовая быстрорежущая сталь с низким содержанием вольфрама. Стоимость ниже W18Cr4V.И это одна из самых популярных быстрорежущих сталей. Он обычно используется для изготовления сверл, метчиков, плашек и т. д.
CW6Mo5-Cr4V2 После закалки его твердость поверхности, термическая стабильность, износостойкость лучше, чем у W6Mo5Cr4-V2. Но его прочность и ударная пластичность ниже, чем у W6Mo5Cr4-V2. Люди обычно используют его, чтобы сделать нож с высокой обрабатываемостью. Например, протяжной инструмент, расширитель и т. д.

В6Мо5Кр4-В3

Его карбид небольшой и распределяется прямоугольно.Также обладает хорошей пластичностью и ударной вязкостью. И износостойкость лучше, чем у W6M05Cr4V2. Но перемалываемость плохая и легко подвергается окислительному обезуглероживанию. Это не лучший выбор для изготовления высокоточных сложных режущих инструментов. Его можно использовать для изготовления всех видов универсальных режущих инструментов. Например, токарный инструмент, фреза и т. д.
CW6Mo5-Cr4V3 Это быстрорежущая сталь Mo-серии с высоким содержанием углерода и высоким содержанием ванадия. На основе W6M05Cr4-V3 улучшить среднее содержание углерода с 1,05% до 1.20%. А также улучшить содержание ванадия, чтобы улучшить его износостойкость.

Химический состав всех быстрорежущих сталей

4

W14Cr4VMnRE

4

4

4

GB ASTM C(%) W(%) Mo(%) Cr(%) V(%)(%) 9094 Mn(%) S(%) P(%) и т.д.
W18Cr4V T1 0,70-0,80 17.5-19.0 MAX 0.30 3.80-4.40 3.80-4.40 1.00-1.40 0.20-0.40 0.10-0.40 MAX 0.030 MAX 0.030
W9Mo3Cr4V 0.77-0.87 8.50-9.50 2.70-3.30 3.80-4.40 1.30-1.70 0.20-0.40 0.20-0.40 Макс 0,030 Макс 0,030
W6Mo5Cr4V2 M2 (обычный C) 0.80-0.90 5.50-6.75 4.50-5.50 3.80-4.40 1.75-2.20 0.20-0.45 0.15-0.40 Макс. Макс 0,030
CW6MO5CR4V2 M2 (высокий C) 0,95-1.05 5.50-6.75 4,50-5.50 3.80-4.40 1.75-2.20 0.20-0.45 0.15-0.40 Макс. 0,030 Макс. 0.030
W2Mo9Cr4V2 M7 0.97-1.05 1.40-2.10 8.20-9.20 3.50-4.00 1.75-2.25 0.20-0.55 0.15-0.40 Макс 0,030 Макс. 0,030
9W18CR4V 0.90-1.00 17.5-19.0 MAX 0.30 3.80-4.40 1.00-1.40 MAX 0,40 MAX 0.40 Макс. 0,030 Макс. 0,030
0.80-0.90 13.2-15.0 Макс 0,30 3,50-4,00 1,40-1,70 Макс 0,50 0.35-0.55 Макс 0,030 Макс 0,030 РЭ: 0,07
W12Cr4V4Mo 1,20-1,40 11,5-13,0 0,90-1,20 3,80-0,40 3,80-0,40540 Макс. 0,40 Макс. 0,40 Макс. 0,030 Макс. 0,030
W6Mo5Cr4V3 М3 (класс а) 1.00-1.10 5.00-6.75 4.75-6.75 3.75-4.50 2.25-2.75 0.20-0.45 0.15-0.40 Макс. 0,030 Макс. 0,030
CW6Mo5Cr4V3 M3 (класс b) 1,15-1,25 5.00-6.75 4.75-6.75 3.75-4.50 2.75-3.25 2,75-3.25 0.2074 0,15-0.40 MAX 0.030 MAX 0.030
W6Mo5Cr4V2Co5 M35 0.80-0.90 5.50-6.50 4.50-5.50 3.75-4.50 1.75-2.25 4.50-5.50 0.20-0.45 0.15-0.40 Макс 0,030 Макс. 0,030
W7Mo4Cr4V2Co5 M41 1.05-1.15 6.25-700 6.25-700 3.25-4.75 3.75-4.50 1.75-2.25 4.75-5.75 0.15-0.50 0.20-0.60 MAX 0.030 MAX 0.030
W18Cr4VCo5 Т4

T5 T6
0.70-0.80 17.5-19.0 0.40-1.00 3.75-4.50 0.80-1.20 4.25-5.75 0.20-0.40 0.10- 0,40 Макс. 0,030 Макс. 0.030
8W18Cr4V2Co8 0.75-0.65 17.5-19.0 0.50-1.25 3.75-5.00 1.80-2.40 7.00-9.50 0.20-0.40 0.20-0.40 Макс 0,030 Макс. 0,030
W12CR4V5CO5 T15 1.50-1.60075 1.50-1.60 11.75-13.00 MAX 1.00 3.75-5.00 4.50-5.25 4.75-5.25 0.15–0,40 0,15–0,40 Макс. 0,030 Макс. 0,030
W6Mo5Cr4V2AI 1.05-1.20 5.50-6.75 4.50-5.50 8.80-4.40 1.75-2.20 0.20-0.60 0.15-0.40 Макс 0,030 Макс 0,030 ИИ: 0,80-1,20
W2Mo9Cr4VCo8 M42 1,05-1,15 1,15-1,85 9,00-10.00 3.50-4.25 3,50-4.25 0.95-1.35 70075 70074 0.15-0.65 0.15-0.65 0.15-0.40 MAX 0.030 MAX 0.030
W7Mo4Cr4V2 1.05-1.15 6.25-7.00 3.25-4.25 8.75-4.50 1.75-2.25 4.75-5.75 0.15-0.50 0.20-0.60 Макс 0,030 Макс. 0,030
W10Mo4Cr4V3AI 1.30-1.45 900-10.50 3.50-4.50 3.80-4.50 2.70-3.2075 MAX 0.50 MAX 0.50 MAX 0.030 MAX 0.030 AI: 0.70-1.20
W6Mo5Cr4V5Si 1.55-1.65 5.50-6.50 5.00-6.00 8.80-4.40 4.20-5.20 1.00-1.40 Макс 0,40 Макс 0,030 Макс 0,030 Номер: 0.2-0,5
АИ: 0,3-0,7
W12Mo3Cr4V3Co5Si 1.20-1.30 11.50-13.50 2.80-3.40 3.80-4.40 2.80-3.40 4.70-5.10 0.80-1.20 Макс 0,40 Макс 0,030 Макс. 0,030

Быстрорежущая сталь В продаже

Как профессиональный поставщик быстрорежущей стали в Китае, мы предоставим вам лучшее техническое руководство и сервис, чтобы сделать ваш бизнес лучше.Просто посетите нашу продукцию из быстрорежущей стали.

%PDF-1.6 % 130 0 объект > эндообъект внешняя ссылка 130 53 0000000016 00000 н 0000001835 00000 н 0000001970 00000 н 0000002035 00000 н 0000002254 00000 н 0000002296 00000 н 0000002405 00000 н 0000002516 00000 н 0000002626 00000 н 0000002922 00000 н 0000003014 00000 н 0000003174 00000 н 0000003237 00000 н 0000003302 00000 н 0000003991 00000 н 0000004083 00000 н 0000004797 00000 н 0000005629 00000 н 0000006415 00000 н 0000006469 00000 н 0000006532 00000 н 0000006737 00000 н 0000006915 00000 н 0000007672 00000 н 0000008327 00000 н 0000009082 00000 н 0000009808 00000 н 0000010562 00000 н 0000011327 00000 н 0000011437 00000 н 0000011487 00000 н 0000011701 00000 н 0000011880 00000 н 0000012065 00000 н 0000012803 00000 н 0000013444 00000 н 0000013811 00000 н 0000014197 00000 н 0000015007 00000 н 0000015167 00000 н 0000016074 00000 н 0000026272 00000 н 0000036485 00000 н 0000051214 00000 н 0000142208 00000 н 0000152737 00000 н 0000155385 00000 н 0000155545 00000 н 0000156348 00000 н 0000156535 00000 н 0000156654 00000 н 0000156775 00000 н 0000001387 00000 н трейлер ]>> startxref 0 %%EOF 182 0 объект>поток O1/lZe ^H&IQL:hLCzG/0X)leSd US5Nn×b;”GgUb`0AMg= %ZMID:~xOL *’Y G;”7:”(Fzfmu|am>GVǨM\Vu9uf} +dLĝb*”vwf]~вязка5d/.fv,PƎfc*1g0mf*V[S kVU>$_-XIrfw]/r 7|2~6{uǟ

Изделия из быстрорежущей инструментальной стали: M2 – M4 – M42 – T1

Быстрорежущие стали

представляют собой подмножество высокопроизводительных инструментальных сталей, способных обрабатывать материалы на высоких скоростях резания, отсюда и название «Быстрорежущая сталь».Эта подгруппа инструментальных сталей характеризуется высокой твердостью (выше 60 С по Роквеллу) и высокой износостойкостью. Основными легирующими элементами быстрорежущих сталей являются сочетание углерода, хрома, ванадия, молибдена или вольфрама, а иногда и кобальта. Основная причина, по которой кобальт добавляется в некоторые марки быстрорежущей стали, заключается в повышении твердости в горячем состоянии, что повышает эффективность резания инструментов при достижении высоких температур. Существует три типа быстрорежущих сталей: марки вольфрамового типа (т.е. T1), марки молибденового типа (т. е. M2, M4) и марки кобальтового типа (т. е. T15, M42).

 

Марки быстрорежущей инструментальной стали:

M2 M4 M42 –  T1 T15

 

Быстрорежущая инструментальная сталь M2

М2 — вольфрамо-молибденовая быстрорежущая сталь, характеризующаяся хорошо сбалансированным сочетанием прочности, износостойкости и краснотвердости. М2 — одна из самых популярных и широко используемых быстрорежущих сталей в мире благодаря своим исключительным качествам и относительной экономичности.

 

Быстрорежущая инструментальная сталь M4

М4 — молибден-вольфрамовая быстрорежущая сталь, характеризующаяся высокой абразивной стойкостью, износостойкостью, прочностью на поперечный изгиб и ударной вязкостью. Эта специальная быстрорежущая сталь была разработана с целью обеспечения большей стойкости к истиранию и износу, что обеспечивает высокую стойкость инструмента и высокую скорость резания. М4 имеет очень высокое содержание углерода и ванадия, что обеспечивает высокую стойкость к истиранию и износу. М4 сложнее обрабатывать в отожженном состоянии, и он более устойчив к шлифованию в закаленном состоянии по сравнению с другими марками.Он может быть закален до твердости более 65 единиц по шкале Роквелла (HRC).

 

Быстрорежущая инструментальная сталь M42

M42 — это кобальт-молибденовая сверхбыстрорежущая сталь, известная своей превосходной твердостью до красного цвета по сравнению со сталью M2. Добавление кобальта в состав М42 обеспечивает хороший баланс прочности и твердости. Быстрорежущая сталь М42 может подвергаться термической обработке до твердости (68 – 70 HRC). Этот сорт является отличным выбором для применений, требующих высокой твердости на красноту, и хорошо подходит для различных режущих инструментов, фрез, спиральных сверл, метчиков, зубчатых червячных инструментов, формовочных инструментов, резьбонакатных плашек, разверток, пил, ножей, протяжек и т. более.

 

Высокоскоростная инструментальная сталь T1

T1 — это оригинальная быстрорежущая сталь вольфрамового типа, имеющая хорошее сочетание ударной вязкости и красной твердости. Обычно в большинстве случаев ее заменяют быстрорежущей сталью M2.

 

Быстрорежущая инструментальная сталь T15

T15 — это сверхбыстрорежущая сталь вольфрамового типа, содержащая ванадий и кобальт. Высокое содержание ванадия обеспечивает превосходную стойкость к истиранию и износу. Содержание кобальта в этой марке обеспечивает очень высокую стойкость к размягчению при высоких температурах эксплуатации (красная твердость).Быстрорежущая сталь Т15 может подвергаться термообработке до твердости 67 HRC. Свойства этой стали Т15 позволяют ей сохранять твердость и острые режущие кромки.

История быстрорежущей стали

Спецификации быстрорежущей стали

разрабатывались в течение многих лет в первую очередь для использования в высокоскоростной резке, а также для производства инструментов и штампов. Характеристики варьируются в зависимости от марки, но общие свойства включают высокую износостойкость и превосходную ударную вязкость. Марки быстрорежущей стали также обладают высокой стойкостью к размягчению при повышенных температурах до 500°C, что делает их идеальными для использования на высоких скоростях, отсюда и название.

При термической обработке эти стали могут достигать высокой твердости по Роквеллу, например, быстрорежущая сталь M2 обычно закаливается до 64HRc, тогда как M42 может быть закалена до 70HRc, хотя обычно закаливается до 66-68HRc.

Химический состав для быстрорежущих сталей включает некоторые или все легирующие элементы углерода, хрома, молибдена, ванадия, вольфрама и кобальта. Сплавы с комбинацией углерода, ванадия и вольфрама могут обеспечить высочайшую износостойкость. Марки кобальта обеспечивают повышенную твердость при высоких температурах и стойкость к отпуску, но снижают ударную вязкость.

История

В 1868 году Роберт Муше изобрел самоотверждающуюся/закаливающуюся на воздухе сталь, известную как Mushet Steel или R Mushets Special Steel. Это была первая известная специальная сталь, которая при ковке и охлаждении приобретала определенную твердость. Он широко использовался для инженерных инструментов и в то время был запатентован, а его химический состав держался в секрете. Теперь мы знаем, что 8-процентное содержание вольфрама было ключевым для характеристик сталей. В 1870 году Samuel Osborn & Company из Шеффилда, Великобритания, приобрела права на производство стали для массового производства.

На рубеже девятнадцатого века американец Фредерик Тейлор и британец Маунсел Уайт, работавшие в Америке на Bethlehem Steel Company в Пенсильвании, провели многочисленные тесты и эксперименты со сталью Mushet Steel, чтобы лучше понять ее характеристики. В ходе этих экспериментов они обнаружили, что добавление 3,8% хрома к 8% вольфрамовой стали позволяет закаливать и отпускать ее при высокой температуре (близкой к температуре плавления стали). В эксплуатации он мог работать на гораздо более высоких скоростях, чем Mushet Steel.Название, данное ему, было High Speed ​​Steel.

T1 была одной из первых быстрорежущих сталей массового производства. Он разрабатывался и производился с 1910 года и в то время был запатентован компанией Crucible Steel Co, Нью-Джерси, США. Вольфрамо-молибденовая быстрорежущая сталь М2 была изобретена У. Брилором в США в 1937 году.

В последующие годы было разработано много новых марок быстрорежущей стали. В Великобритании ряд производителей специальной стали (преимущественно в Шеффилде) производили многочисленные быстрорежущие стали, а также спецификации инструментальной стали.В то время для каждого производителя было обычным делом давать каждому сорту стали уникальную торговую марку компании. Samuel Osborn & Company были хорошим примером этого, например, с гордостью используя имя Mushet в своих марках быстрорежущей стали;

Samuel Osborn Brand Name AISI BS4659 *
Двухместный Moushet ND T1 BT1
Triple Moushet GZ T4 BT4
Mushet MKK M2 BM2
Moushet Special VG M15 BM15
* (введен в 1971 году)

Стандартные характеристики быстрорежущей стали

Многочисленные торговые марки инструментальной и быстрорежущей стали в то время сбивали с толку покупателей.В 1971 году Британский институт стандартов разработал новые стандарты для всех основных типов инструментальных и быстрорежущих сталей, используемых в Великобритании, известные как BS4659. Со временем ассортимент производимой быстрорежущей стали сократился. В настоящее время наиболее популярными марками являются M2, M35 и M42, которые доступны в виде круглого прутка, плоского прутка и толстого листа.

M2 Быстрорежущая сталь

Благодаря вольфрамово-молибденовому составу быстрорежущая сталь М2 обладает высокой износостойкостью после закалки. Обладая лучшей ударной вязкостью и хорошей режущей способностью, она заменила Т1 как наиболее популярную марку быстрорежущей стали.В настоящее время T1 редко производится или хранится в Великобритании.

М35 быстрорежущая сталь

Добавление кобальта к М35 придает ему лучшие характеристики термостойкости, чем М2.

M42 быстрорежущая сталь

Обладая высокой твердостью (до 70HRc) и превосходной твердостью в горячем состоянии, инструменты, изготовленные из инструмента M42, обеспечивают превосходные режущие свойства при эксплуатации.

Приложения

Спецификации быстрорежущей стали

обычно используются для насадок (добавить ссылку), режущих инструментов, метчиков, сверл, фрез и ленточных пил.Благодаря своей высокой твердости и высокой стойкости к истиранию быстрорежущие стали часто используются в инструментах для изготовления таких компонентов, как пуансоны и штампы.

Быстрорежущие стали – SB Specialty Metals

Быстрорежущие стали

— это высоколегированные стали, предназначенные для эффективной резки других материалов на высоких скоростях и выдерживающие сильное нагревание режущей кромки инструмента. Эти стали подвергаются термообработке и используются при высокой твердости (62 HRc и выше), сохраняя высокую твердость при повышенных температурах и обладая при этом достаточной ударной вязкостью для обработки в инструментах с прерывистым резанием.

Нажмите здесь, чтобы просмотреть обзор нашей новой программы по быстрорежущей стали и шлифованию.

Быстрорежущие стали

содержат вольфрам (W), молибден (Mo), ванадий (V), хром (Cr) и кобальт (Co). Эти стали предназначены для эффективной резки других материалов на высоких скоростях и должны выдерживать сильное нагревание режущей кромки инструмента. Это тепло может достигать 1000F и более в зависимости от условий резания, используемых охлаждающих жидкостей и других эксплуатационных факторов.Существует множество других областей применения, в которых также можно использовать быстрорежущие стали.

Высокая износостойкость – быстрорежущие стали могут подвергаться термообработке до твердости до 68 по Роквеллу C. Эти высокие достижимые значения твердости в сочетании с большим количеством износостойких карбидов способствуют очень хорошему удержанию режущей кромки и устойчивости к истиранию.

Достаточная ударная вязкость — быстрорежущие стали прочнее карбидных и керамических инструментов и могут выдерживать операции прерывистой резки, а также предотвращать поломку хрупких инструментов.Быстрорежущие стали, произведенные методом порошковой металлургии, обеспечивают максимальную прочность и ударопрочность для режущих инструментов.

Высокая твердость при повышенных температурах — высокоскоростные операции резки приводят к чрезмерному и длительному нагреву режущей поверхности или режущей кромки. Быстрорежущие стали обладают «красной твердостью», необходимой для поддержания высокой твердости при повышенных температурах.

Этот раздел включает инструментальные стали традиционного производства.
Щелкните здесь для просмотра быстрорежущих сталей PM (порошковая металлургия), обычно используемых для высокопроизводительных применений с длительным сроком службы.Эти марки PM обеспечивают повышенную износостойкость, что обеспечивает исключительную стойкость инструмента и повышенную ударную вязкость. Это самые износостойкие быстрорежущие стали.

Быстрорежущие стали Стандартные размеры

м2 просмотреть техническую информацию

M2 — самая популярная во всем мире марка быстрорежущей стали, широко используемая в самых разных режущих инструментах и ​​при обработке металлов давлением.
Раунды : .Диаметр от 109″ до диаметра 10,125″
Плоскости : толщиной от 0,055″ до 3″ с шириной распила до 36″

М2 СОЭ просмотреть техническую информацию

M2 ESR — самая популярная марка быстрорежущей стали, широко используемая в различных режущих инструментах и ​​при обработке металлов давлением.

Круги : диаметр от 0,250 дюйма до 10,125 дюйма

М4 просмотреть техническую информацию

Быстрорежущая сталь

M4 имеет сочетание высокого содержания углерода и ванадия, что обеспечивает превосходную стойкость к абразивному износу.

Скругления : диаметр от 0,500 до 6000 дюймов

М42 просмотреть техническую информацию

M42 — это высококачественная быстрорежущая сталь, содержащая кобальт, с достижимой твердостью 68 HRC.

Круги : диаметр от 0,250 до 3,500 дюймов

Плоский : толщина от 0,780 до 1,875 дюймов

М50 просмотреть техническую информацию

M50 – это быстрорежущая сталь общего назначения. M50 имеет хороший баланс прочности, износостойкости и твердости в красном цвете.
M50 используется для резки металла, дерева и пластмассы, а также для холодной обработки.

1.3343, 1.3355, 1.3247, 1.3243 – Быстрорежущая сталь

Спецификация и применение быстрорежущих сталей

Быстрорежущие стали относятся к разновидности инструментальных марок стали, у которых режущая способность, твердость изделия, в основном оцениваются сохранение ядра. Их применяют для производства режущего инструмента, резцов, обдирочных и чистовых ножей, спиральных сверл, а в ряде случаев и ответственных деталей машин, колец, подшипников, пружинных элементов из быстрорежущей стали.Благодаря схожим, но лучшим свойствам инструмента их можно охарактеризовать как быстрорежущие инструментальные стали.

Они характеризуются очень высокой твердостью при высоких рабочих температурах при сохранении достаточной пластичности сердцевины, одним из самых высоких диапазонов сопротивления истиранию по сравнению с остальными инструментальными сталями, а также высокой долговечностью и сопротивлением усталости. Наивысшим оцененным свойством марки быстрорежущих сталей является стойкость к отпуску, которая достигает температуры 600 ℃.

Химический состав быстрорежущих сталей

Среди всех инструментальных сталей быстрорежущие стали являются наиболее дорогими из-за высокого содержания дорогостоящих легирующих добавок, таких как вольфрам – W, кобальт – co, ванадий – V, не включая молибден – Mo, а хрома – Cr, которых достаточно много по сравнению с другими сталями.

Все эти элементы, кроме кобальта, образуют в стали карбиды, расположенные в матрице, благодаря чему быстрорежущие стали обладают всеми отмеченными ранее свойствами. Исключенный кобальт предотвращает образование роста зерен в стали при термической обработке.

За высокую твердость отвечает в том числе углерод – С, который в быстрорежущих сталях находится в пределах 0,7-1,15%. Поскольку в стали присутствует больше карбидообразующих добавок, этот диапазон содержания угля должен быть пропорционально увеличен, чтобы поддерживать количество карбида на соответствующем уровне.

  • Вольфрам, образуя с углеродом твердые, мелкодисперсные и равномерно распределенные карбиды, обеспечивает высокую износостойкость и препятствует снижению твердости стали при воздействии высокой температуры, так называемого «красного каления».
  • Кобальт предотвращает перегрев быстрорежущей стали при закалке, что увеличивает количество карбида в стали и повышает температуру плавления изделия в процессе эксплуатации.
  • Ванад также обеспечивает повышенную стойкость к истиранию и хорош для мелкозернистой структуры продукта.Повышает устойчивость к высоким температурам.
  • Хром улучшает способность стали к закалке, а молибден в некоторой степени заменяет вольфрам с улучшенной стойкостью к истиранию.

Быстрорежущие стали можно разделить на быстрорежущие кобальтовые стали – кобальтовые с добавкой ванадия, молибдена или с добавкой углерода – и бескобальтовые быстрорежущие стали, вольфрамовые быстрорежущие стали, вольфрамовые с молибденом или углеродом – где все марки относятся к быстрорежущим ледебуритным сталям.

Термическая и механическая обработка быстрорежущих сталей

Термическая обработка быстрорежущих сталей представляет собой ряд медленных и точных процессов, состоящих из двухстадийного или даже трехступенчатого нагрева сталей до исходных температур в зависимости от поперечного сечения сечение закаленного элемента.

Быстрорежущие стали, поставляемые в размягченном состоянии, характеризуются очень низкой теплопроводностью, поэтому процесс нагрева следует проводить медленно и аккуратно из-за риска напряжения материала, вызывающего деформацию и трещины при механической обработке.

После первичной механической обработки, приводящей к напряжению, изделие следует охладить до температуры 600-650 ℃. После медленного охлаждения изделие может быть обработано перед темперированием.

Для больших сечений изделие трижды нагревают при повышающейся температуре 500 ℃-1050 ℃. Для компонентов с меньшими и менее сложными размерами достаточно нагревать дважды. Предварительный нагрев материалов осуществляется в камерных печах и печи с соляной ванной (в растворах Ш530, Ш960).

При температурах 1000-1100 ℃ растворяются карбиды M₂₃C, M₆C, M₄C₃, отвечающие за механические свойства изделия после обработки. Закалка быстрорежущих сталей происходит при температурах 1100-1300 ℃ в зависимости от вида продукции. Для снижения напряжений, сохранения пластичности и твердости материала проводят двух-, а то и трехкратный отпуск при температурах 520-600 ℃.

Быстрорежущая сталь после механической обработки имеет реечную мартенситную структуру.В дополнение к описанному упрочнению элемента доступны другие методы термической обработки – термохимическая обработка, вакуумные печи и печи в защитной атмосфере. Это лишь некоторые из других доступных методов обработки, а с развитием металлургической технологии количество методов термической обработки могло увеличиться.

Стандарты

Вышеописанные быстрорежущие инструментальные стали определяются стандартом PN-86/H-85022, отраслевым стандартом BN-77/0631-05 и стандартом PN-EN ISO 4957, согласно которым мы предоставить:

  • Листы из быстрорежущей стали по PN-H-92130, PN-86/H-92139, PN-EN ISO 4957
  • Поковки и кованые прутки из быстрорежущей стали по PN-94/H -93012, PN-79/H-94500, PN-EN ISO 4957
  • Ленты холоднокатаные из быстрорежущей стали по PN-77/H-92330-00, PN-77/H-92330-01, PN- 84/H-92331, PN-75/H-92335, PN-EN 10132,
  • Прутки из быстрорежущей стали по PN-94/H-93012.PN-75/H-93200, PN-72/H-93201, PN-72/H-93202, PN-EN 10058, PN-EN 10059, PN-EN 10060
  • Шлифованные стержни из быстрорежущей стали по PN- 86/H-93209, PN-76/H-93006, PN-EN 10278

Быстрорежущая сталь | Журнал Gear Solutions Ваш ресурс для производителей зубчатых передач

Чтобы эффективно нарезать зубчатое колесо, материал режущего инструмента должен сочетать в себе следующие качества:

• Долговечность: Способность выдерживать — в высокой степени — износ, возникающий на границе раздела инструмента, и работу из-за давления в процессе резания.
• Прочность: Способность выдерживать нагрузку, приложенную к инструменту давлением, необходимым для резки обрабатываемого материала.
• Красная твердость: Способность сохранять достаточную степень твердости, когда материал находится при высокой температуре из-за трения на срезе.

К сожалению, в любом материале увеличение одного из этих качеств всегда ведет к ухудшению других. В целом можно сказать, что прочность и красная твердость увеличиваются только за счет прочности.Материалы режущего инструмента относятся к одной из четырех основных категорий:

• Быстрорежущая сталь (HSS)
• Порошковая быстрорежущая сталь (PM)
• Материалы мостов
• Карбиды

HSS и PM Материалы HSS

Наиболее часто используемый материал, быстрорежущая сталь, назван так из-за способности этого диапазона легированной стали резать железо, сталь и другие довольно твердые материалы с более высокой скоростью, чем инструменты из простой углеродистой стали. Это связано со способностью быстрорежущей стали сохранять твердость при повышенной температуре.Это качество, известное как «красная твердость», варьируется в зависимости от марки быстрорежущей стали. Эта твердость является основным фактором износостойкости инструмента.

HSS также прочнее при заданной твердости, чем углеродистая сталь, и способна выдерживать более высокие нагрузки при резании. Опять же, это желаемое качество зависит от класса материала. Прочность и твердость обычно обратно пропорциональны: чем выше твердость, тем более хрупким становится материал. Атрибуты HSS можно обобщить:

• Высокая твердость при комнатной температуре
• Высокая «красная твердость»
• Умеренная ударная вязкость
• Высокая износостойкость

HSS — это легированная сталь, в состав которой входят другие металлы, помимо железа, в основном химическом составе железо/углерод.Количество и количества этих легирующих металлов определяют характеристики конечного материала и приводят к широкому диапазону марок быстрорежущей стали, не все из которых используются в зуборезных инструментах.

В дополнение к железу химический состав быстрорежущей стали будет содержать одно или несколько из следующих веществ (углерод, который не является металлом, является компонентом всех сталей):

Carbon C Molybdium Mo
Cromium CR Ванадий V
Tungsten W Cobalt Co

Факторы долговечности, прочности и «красной твердости» отличают один сорт быстрорежущей стали от другого.Долговечность – это сопротивление износу при контакте с разрезаемым материалом. Прочность – это сопротивление разрушению зубьев при высоких режущих нагрузках. Красная твердость – это способность сохранять высокую твердость при повышенных температурах.

Как и во всех материалах, трудно получить максимальную прочность и максимальную твердость в одной комбинации. Более твердые материалы служат дольше, режут более твердую сталь и легче ломаются. Многие из них классифицируются как порошковые металлы (ПМ), что обеспечивает более мелкозернистую структуру, лучшую прочность и долговечность после термической обработки.

Материалы, не содержащие ДМ, называются «коваными» быстрорежущими сталями. Оба этих типа доступны в виде стержней, но кованые стержни прокатываются из литого слитка. Материалы ПМ катают из слитков, созданных из прессованного, спеченного порошка. Результатом является очень мелкозернистая структура и, следовательно, превосходная прочность и долговечность.

Материалы

PM имеют значительно более высокую стоимость, чем кованые материалы. Они имеют те же легирующие добавки и такие же марки, как и «кованая» быстрорежущая сталь.Разница заключается в производственном процессе и получаемой структуре зерна. Кованая быстрорежущая сталь смешивается в тигле и разливается в изложницы. Затем эти слитки прокатываются в прутки соответствующего размера и доставляются производителю инструмента в мягком, пригодном для механической обработки состоянии. Материалы PM превращаются в мелкий порошок путем распыления расплавленного сплава в инертной атмосфере. Затем порошок прессуется в цилиндрическую форму под очень высоким давлением. Кислород удаляют из формы, которую затем нагревают до температуры сварки.Порошок образует твердую заготовку, затем раскатывается обычным способом.

Преимущество процесса заключается в том, что в процессе закалки инструмента получаемая в результате зернистая структура чрезвычайно мелкая, а твердые зерна (карбиды) мелкие, плотно упакованные и ровные. Это приводит к гораздо более высокой структурной прочности и долговечности, чем у инструмента из кованой стали.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.