Твердость hrc р6м5 – 655

alexxlab | 19.07.2020 | 0 | Разное

Сталь инструментальная быстрорежущая

Применяется для всех видов режущего инструмента при обработке углеродистых легированных конструкционных сталей; предпочтительно для изготовления резьбонарезного инструмента, а также инструмента, работающего с ударными нагрузками. Химический состав в % материала C Si Mn Ni S P Cr Mo W V Co 0.82 – 0.9 до 0.5 до 0.5 до 0.4 до 0.025 до 0.03 3.8 – 4.4 4.8 – 5.3 5.5 – 6.5 1.7 – 2.1 до 0.5 Температура критических точек материала Р6М5: Ac 1 = 815 , Ar 1 = 730 Твердость материала Р6М5 после отжига: HB = 255 Заменитель – сталь Р18. Применяется для изготовления инструментов простой формы, не требующих большого объема шлифовки, для обработки обычных конструкционных материалов. Химический состав в % материала W V Co Si Mo Mn Ni P Cr S 8.50 – 9.50 2.30 – 2.70 до 0.5 до 0.5 до 1.0 до 0.50 до 0.40 до 0.03 3.80 – 4.40 до 0.03 Механические свойства в зависимости от температуры отпуска t отпуска, °С s B , МПа KCU, Дж/м 2 HRC э Закалка 1230 °С, масло. Отпуск трехкратный по 1 ч. 200 1030 10   300 1080 52   400 1270 49   500 1470 39   540     66 580     64 600 1960 26   620     61 660     54 Температура критических точек Критическая точка °С Ac1 820 Ac3 870 Ar3 780 Ar1 740 Mn 180 Физические свойства Температура испытания, °С 20 100 200 300 400 500 600 700 800 900 Модуль нормальной упругости, Е, ГПа 220 Модуль упругости при сдвиге кручением G, ГПа 83 Плотность, pn, кг/см3 8300 Коэффициент теплопроводности Вт/(м ·°С) 23 25 26 28 30 31 Уд. электросопротивление (p, НОм · м) 380 417 505 600 695 790 900 1020 1160 1170 Красностойкость Температура, °С Время, ч Твердость, HRC э 580 4 63 620 4 59 Технологические свойства Температура ковки: Начала 1200°, конца 900°. Охлаждение в колодцах при 750-800°С. Свариваемость: при стыковой электросварке со сталью 45 и 40Х хорошая. Обрабатываемость резанием: при НВ 205-255 K u тв.спл. = 0.8, K u б.ст. = 0.6. Шлифуемость: пониженная (ГОСТ 19265-73) Применяется для всех видов режущего инструмента при обработке углеродистых легированных конструкционных сталей. Химический состав в % материала C Si Mn Ni S P Cr Mo W V Co 0.8 – 0.9 до 0.5 до 0.5 до 0.4 до 0.03 до 0.03 3.1 – 3.6 до 1 12 – 13 1.5 – 1.9 до 0.5 Температура критических точек материала: Ac 1 = 820 , Ac 3 (Ac m ) = 850 , Ar 1 = 720 Твердость материала после отжига: HB = 255 Заменитель – сталь Р12. Применяется для обработки конструкционных сталей с прочностью до 1000 МПа, от которых требуется сохранение режущих свойств при нагревании во время работы до 600 °С. Химический состав в % материала W V Co Si Mo Mn Ni P Cr S 17.0-18.5 1 – 1.4 до 0.5 до 0.5 до 1.0 до 0.50 до 0.40 до 0.03 3.80 – 4.40 до 0.03 Механические свойства в зависимости от температуры отпуска t отпуска, °С s B , МПа KCU, Дж/м 2 HRC э Закалка 1280 °С, масло. Отпуск трехкратный по 1 ч. 400 1370 23 61 500 1470 19 63 550 2350 17 66 600 2210   65 Температура критических точек Критическая точка °С Ac1 820 Ac3 860 Ar3 770 Ar1 725 Физические свойства Температура испытания, °С 20 100 200 300 400 500 600 700 800 900 Модуль нормальной упругости, Е, ГПа 228 223 219 210 201 192 181 Модуль упругости при сдвиге кручением G, ГПа 83 Плотность, pn, кг/см3 8800 Коэффициент теплопроводности Вт/(м ·°С) 26 27 28 29 28 27 27 Уд. электросопротивление (p, НОм · м) 419 472 544 627 718 815 922 1037 1152 1173 Красностойкость Температура, °С Время, ч Твердость, HRC э 620 4 59 Технологические свойства Температура ковки: Начала 1200°, конца 900°. Охлаждение в колодцах при 750-800°С. Свариваемость: при стыковой электросварке со сталью 45 и 40Х хорошая. Обрабатываемость резанием: при НВ 205-255 K u тв.спл. = 0.8, K u б.ст. = 0.6. Шлифуемость: повышенная (ГОСТ 19265-73) Применяется для обработки высокопрочных, нержавеющих и жаропрочных сталей и сплавов. Химический состав в % материала C Si Mn Ni S P Cr Mo W V Co 0.8 – 1 до 0.5 до 0.5 до 0.4 до 0.03 до 0.03 3.8 – 4.4 до 1 9 – 10 2.3 – 2.7 5 – 6 Температура критических точек материала: Ac 1 = 815 , Ar 1 = 725 Твердость материала после отжига: HB = 269 Применяется для обработки высокопрочных нержавеющих и жаропрочных сталей и сплавов в условиях повышенного разогрева режущей кромки. Химический состав в % материала W V Co Si Mo Mn Ni P Cr S 5.7-6.7 1.7 – 2.1 4.70-5.20 до 0.5 4.80-5.30 до 0.50 до 0.40 до 0.03 3.80 – 4.30 до 0.03 Физические свойства Температура испытания, °С 20 100 200 300 400 500 600 700 800 900 Модуль нормальной упругости, Е, ГПа 220 Модуль упругости при сдвиге кручением G, ГПа 83 Плотность, pn, кг/см3 8200 Коэффициент теплопроводности Вт/(м ·°С) 27 28 29 30 32 36 34 29 Уд. электросопротивление (p, НОм · м) 458 Красностойкость Температура, °С Время, ч Твердость, HRC э 630 4 59 Технологические свойства Температура ковки: Начала 1160°, конца 850°. Шлифуемость: хорошая (ГОСТ 19265-73) Применяется для инструмента простой формы при обработке углеродистых и малолегированных сталей. Химический состав в % материала C Si Mn Ni S P Cr Mo W V Co N Nb 1.02 – 1.12 до 0.5 до 0.5 до 0.4 до 0.03 до 0.03 3.8 – 4.3 2.5 – 3 2.5 – 3.3 2.3 – 2.7 до 0.5 0.05 – 0.1 0.05 – 0.2

inpo.ru

Маркировка быстрорежущих сталей

← Вернуться в оглавление 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) Марка стали C Cr W V Co Mo не более Р18 0,70-0,80 3,8-4,4 17,5-4,4 1,0-1,4 – 0,3 Р12 0,80-0,90 3,1-3,6 12,0-13,0 1,5-1,9 – 0,3 Р9 0,85-0,95 3,8-4,4 8,5-10,0 2,0-2,6 – 0,3 Р6М3 0,85-0,95 3,0-3,6 5,5-6,5 2,0-2,5 – 3,0-3,6 Р18Ф5 0,85-0,95 3,8-4,4 17,5-19,0 1,8-2,4 – 0,5 Р9Ф5 1,40-1,50 3,8-4,4 9,0-10,5 4,3-5,1 – 0,4 Р14Ф4 1,20-1,30 4,0-4,6 13,0-14,5 3,4-4,1 – 0,4 Р9К5 0,90-1,00 3,8-4,4 9,0-10,5 2,0-2,6 5,0-6,0 0,3 Р9К10 0,90-1,00 3,8-4,4 9,0-10,5 2,0-2,6 9,5-10,5 0,3 Р10К5Ф5 1,45-1,55 4,0-4,6 10,0-11,5 4,3-5,1 5,0-6,0 0,3 Р18К5Ф2 0,85-0,95 3,8-4,4 17,5-19,0 1,8-2,4 5,0-6,0 0,5 Примечания: 1. Содержание Mn, Si и Ni не более 0,4%; S и P не более 0,03% (для сталей Р9Ф5, Р14Ф4 и Р10К5Ф5 допускается 0,035% Р). 2. Допускается содержание молибдена до 1% в стали Р18 и до 0,6% в стали Р9 (марки Р18М и Р9М). При увеличении содержания Mo в сталях Р18М и Р9М свыше 0,3% в них может быть снижено содержание W (1% Mo заменяет 2% W).    По составу быстрорежущая сталь делится на фольфрамовую (Р9, Р12, Р18, Р18Ф2), высокованадиевую (Р9Ф5, Р14Ф4), кобальтовую (Р9К5, Р9К10), кобальтованадиевую (Р10К5Ф5, Р18К5Ф2). Находят также применение малолегированные быстрорежущие стали Р7Т, вольфрамомолибденовые (Р6М3 и Р6М5Ф, кобальтованадиевые Р6М3К5Ф2, Р9М4К5Ф2 и Р18К8Ф2М и др. 2.Химический состав быстрорежующих сталей (негостированные) Марка стали C W Mo Cr V Co Р7Т 0,80 7,5 – 3,0 1,3 0,15 Ti Р6М3К5Ф2 0,90 6,0 3 4,0 2,3 5,0 Р18К8Ф2М (ЭП 379) 1,00 18,0 1 4,0 2,2 8,0    Сортамент выпускаемых быстрорежущих сталей: прутки горячекатаные и кованные – круглые и квадратные, полоса; прутки круглые повышенной отделки поверхности и повышенной точности размеров; холоднокатаная лента. 3.Основные свойства быстрорежущих сталей в исходном состоянии поставки  Марка стали γ в г/см³ Ас1 Аr1 Температура в °С НВ Вес % карбидной фазы ковки отжига Р18 8,7 820 760 1200-900 840 207-255 28 Р9 8,3 810 760 1200-900 850 207-255 17 Р12 8,5 810 760 1200-900 840 207-255 23 Р18Ф2 8,7 820 760 1200-900 840 207-269 27 Р9Ф5 8,11 – – 1180-900 850 207-269 20 Р14Ф4 8,42 – – 1180-900 850 207-269 22 Р9К5 8,3 – – 1150-900 850 207-269 17 Р9К10 8,3 – – 1180-900 850 207-269 16 Р10К5Ф5 8,13 – – 1180-900 850 207-269 22 Р18К5Ф2 8,2 – – 1200-900 850 285 25 Р6М5 8,5 – – 1150-900 840 207-235 20 Р18К8Ф2М 8,7 820 – 1180-900 860 262-270 – Примечание. Охлаждение после отжига проводят вместе с печью со скоростью не более 30о/ Назначение быстрорежущих сталей Марка стали Особенности и условия работы инструмента Назначение Р18 Инструмент с высокой износостойкостью, сохраняет режущие свойства при нагреве во время работы до 600°С Резцы, сверла, фрезы, долбяки, развертки, зенкеры, метчики, протяжки Р9 Работает при нагреве режующей кромки до 600°С, не требует значительного шлифования и заточки. Возможно применение методов горячей пластической деформации и индукционной закалки. Резцы, сверла, фрезы, пилы, инструмент для обработки дерева, ножовки Р12 Работает при нагреве режующей кромки до 600°С, возможен значительный объем шлифования. Можно применять горячую пластическую деформацию Резцы, сверла, фрезы, долбяки, развертки, метчики, протяжки, плашки Р6М5 Работает при нагреве до 580-600°С, с большими подачами в условиях повышенных механических и ударных нагрузок. Возможно применение методов горячей пластической деформации Резцы, червячные фрезы, сверла, протяжки, машинные метчики Р18Ф2 Инстркмент с несколько повышенной по сравнению со сталями Р9 и Р18 производительностью и износостойкостью при обработке материалов средней твердости, нержавеющих и жаропрочных сплавов – Р9Ф5 Инструмент с повышенной износостойкостью, работающий на отделочных операциях с небольшими подачами при обработке сталей повышенной твердости, жаропрочных сплавов, пластических масс, фибры, эбонита. Очень плохо шлифуется Протяжки, развертки Р14Ф4 Инструмент с повышенной износостойкостью для обработки особопрочных материалов и жаропрочных сплавов и пластмасс с твердыми включениями. Очень плохо шлифуется Резцы, фрезы, червячные долбяки, сегменты для пил Р9К5 Р9К10 Инструмент с повышенной по сравнению со сталью Р18 производительностью, красностойкостью и горячей твердостью для обработки жаропрочных, титановых сплавов и других труднообрабатываемых материалов. Сталь склонна к обезуглероживанию Резцы, фрезы, червячные фрезы, вставные ножи, специальные сверла Р10К5Ф5 Р18К5Ф2 Инструмент с повышенной производительностью, красностойкостью и износостойкостью для обработки труднообрабатываемых материалов, жаропрочных и титановых сплавов. Стали плохо шлифуются и склонны к обезуглероживанию Резцы, червячные фрезы, ножи для сборочных фрез, сверла Р18Ф2К8М Инструмент с повышенной износостойкостью и прочностью для обработки титановых и жаропрочных сплавов, нержавеющих и высокопрочных сталей Резцы, сверла, развертки, метчики, зуборезный инструмент   Применяются для производства металлорежущего инструмента, рассчитанного на высоскоростной режим резания. Легирование быстрорежущих сталей вольфрамом, молибденом, ванадием и кобальтом обеспечивает твердость и жаростойкость стали.   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. ↑ В начало страницы ← Вернуться в оглавление

strprofi.ru

Марки быстрорежущей стали и таблица физических свойств

В настоящее время отечественная промышленность использует достаточно большое количество марок быстрорежущих сталей для высокопроизводительной обработки резанием. Поэтому необходимо дифференцированно подходить при назначении их для конкретного инструмента. Особенно это следует учитывать в условиях массового и автоматизированного производства, где каждая операция и позиция инструмента остаются длительный период неизменными и должны быть отлажены на максимальные стабильность и надежность.

Основные свойства быстрорежущей стали оказывают значительное влияние на работу режущего инструмента. Так, например, красностойкость быстрорежущей стали определяет допустимые скорости резания, а высокая вторичная твердость и износостойкость – возможность обработки труднообрабатываемых материалов. Благодаря высокому пределу прочности при изгибе и ударной вязкости можно вести механическую обработку с большими сечениями среза и ударными нагрузками.

Высокая абразивная износостойкость позволяет изготовлять метчики, фасонные резцы, дисковые фрезы с малыми задними углами; хорошая шлифуемость быстрорежущей стали особенно важна при изготовлении инструмента сложных профилей. Малая карбидная неоднородность повышает качество инструмента, особенно крупногабаритного.

Деление быстрорежущих сталей на стали умеренной и повышенной теплостойкости (производительности) весьма приближенно. Нельзя рекомендовать использование быстрорежущей стали повышенной производительности главным образом для обработки труднообрабатываемых и жаропрочных материалов или для работы на повышенных скоростях без учета конкретного вида инструмента.

Инструмент из стали повышенной производительности с высоким содержанием кобальта и ванадия, например, наиболее эффективен при работе на повышенных скоростях на новом и жестком оборудовании. При режимах резания, характерных для сталей умеренной производительности (типа Р18), стойкость инструмента из высоколегированных быстрорежущих сталей повышается незначительно, а в некоторых случаях (при прерывистом резании или изношенном оборудовании) она из-за повышенной хрупкости может быть даже ниже стойкости инструмента из стали Р18 или Р6М5.

При выборе марки стали прежде всего необходимо учитывать ее основные физико-механические свойства (табл. 8). Например, ударная вязкость сталей Р9К10 и Р10Ф5К5 в 2… 3 раза меньше, чем ударная вязкость стали Р18. Это не позволяет рекомендовать их при ударном характере нагружения инструмента. Применение сталей Р9К10 и Р9М4К8 для червячных фрез эффективно только при условии высоких точности и жесткости зубофрезерных станков. Сталь Р6М5 имеет на 30…50 % более высокую ударную вязкость, чем сталь Р18, а также значительно меньшую карбидную неоднородность, поэтому эта марка стали является наиболее целесообразной для инструментов, отличающихся пониженной прочностью (например, для метчиков и сверл) или работающих на станках с недостаточно жесткой системой СПИД. Однако для фасонных протяжек сталь марки Р6М5 оказалась непригодной.

Марка стали	Твердость после закалки и отпуска HRC	Предел прочности, МПа			Ударная вязкость (при 20 °С) после термообработки, кДж*м-2	Красностойкость (при HRC 5 8), °С
		при растяжении	при сжатии	при изгибе
Р18	63… 64	2370	3450	3000	3,00… 4,00	620
Р9		2000	4450	3200	4,80 …5,00
Р12	64 …65	1870	3960	3250	3,50… 4,20
Р6М3	63… 65	2060	3990	3800	4,30
Р6М5	64… 65	2120	4050		5,20
Р9К5	65… 66	–	–	2700	2,60	635
Р9К10	66	2090	4660	2250	1,60	640
Р6М5К5	65… 66			3000	2,75	630
Р9М4К8	66			2350	1,60… 2,10	640
Р10Ф5К5	66…67	1990	4160	3500	1,00
10Р6М5	64 …66	–	–		4,80	620
Р10М4Ф3К10	67			2500	2,30	640

arxipedia.ru

Влияние термической обработки на свойства порошковой быстрорежущей стали Р6М5Ф3-МП

Е.Ю. Колягин, В.Г. Оноприенко

Введение

При производстве стандартных быстрорежущих сталей, применяемых для изготовления режущего инструмента, возникают сложности в получении мелкозернистой однородной структуры с равномерным распределением карбидной фазы. В структуре этих сталей часто наблюдается большая карбидная неоднородность, которая значительно ухудшает динамическую прочность литых сталей [1]. Повысить стойкость тяжелонагруженного режущего инструмента можно заменой быстрорежущей стали, полученной металлургическим способом, на сталь, полученную методом порошковой металлургии. Это позволяет исключить образование в структуре стали крупных угловатых карбидов, следовательно, после термической обработки порошковые стали обладают более высокими физико-механическими свойствами.

Разработаны и используются различные технологии получения быстрорежущих сталей методом порошковой металлургии, позволяющие получать материал с более высоким уровнем механических и служебных свойств по сравнению с быстрорежущими сталями обычного производства. К ним относятся: горячее изостатическое прессование с последующей ковкой [2], горячая экструзия свободно засыпанных распыленных порошков [3,4], компактирование распыленных порошков горячей прокаткой [5]. Последняя обладает высокой производительностью и возможностью изготовления заготовок различных форм и размеров. Дальнейшая обработка заготовок может проводиться с помощью регламентированной ковки [6], которая является разновидностью термомеханической обработки.

Опыт промышленного применения режущего инструмента из порошковых быстрорежущих сталей показал, что наиболее характерными причинами выхода инструмента из строя является износ и скалывание рабочей части, причем доля инструмента, вышедшего из строя в результате выкрашивания, выше чем в результате износа. Особенно это проявляется на инструменте из порошковой быстрорежущей стали, который в процессе эксплуатации испытывает ударные нагрузки.

Цель работы

Целью данной работы являлось сравнительные исследования влияния режимов термической обработки на структуру и свойства сталей Р6М5Ф3-МП и Р6М5Ф3.

Основная часть

Исследования проводили на образцах диам.30 мм. Химический состав стали Р6М5Ф3 соответствовал ГОСТ 19265-73, сталь Р6М5Ф3-МП содержала 1,27 %С ; 4,20% Сr; 6,70% W ; 5,87 % Мо ( ТУ 14-1-3647-83). В состоянии поставки прутки стали Р6М5Ф3-МП имели структуру сорбитообразного перлита с равномерно распределенной карбидной фазой до 1мкм и твердостью не более НВ 255.

Для механических испытаний изготавливали образцы короткие № 6 тип III по ГОСТ 1497-84, для определения ударной вязкости – образцы размером 5х5х55 мм без надреза по ГОСТ 9454-78.

С целью косвенной оценки степени компактирования порошка быстрорежущей стали были проведены сравнительные испытания механических свойств образцов из сталей Р6М5Ф3-МП и Р6М5Ф3 в отожженном состоянии. Результаты испытаний показывают, что прочностные свойства порошковой стали выше, чем у литой (853 и 784 Н/мм2 соответственно), пластичные – практически одинаковы (28 и 30 % соответственно). Это свидетельствует о высокой степени компактирования порошковой быстрорежущей стали при прокатке.

Закалку проводили от температур 1170…1250^oС через 20^oС с предварительным подогревом в расплаве поваренной соли при температуре 850^oС. Охлаждение производили в масле И12А. Удельная длительность выдержки при ускоренном нагреве в расплаве солей составляла 30 с/мм. После закалки проводили трехкратный отпуск при 5600С по 1 часу.

Микроструктура закаленных образцов состояла из мартенсита, избыточных карбидов и аустенита.

Кривые на рисунке 1а показывают различия в скорости роста аустенитного зерна обеих сталей в процессе нагрева под закалку, которые обусловлены мелкозернистой равномерно распределенной карбидной фазой, тормозящей рост зерна.

Твердость закаленной стали Р6М5Ф3-МП при всех исследованных температурах нагрева под закалку выше на 1,5…2,0 НRC, чем стали Р6М5Ф3. Ударная вязкость обеих сталей при повышении температуры нагрева под закалку уменьшается, однако значения ударной вязкости стали Р6М5Ф3-МП выше, чем Р6М5Ф3 до температуры 1220^oС (рисунок 1б,в).

Наследование исходной структуры стали формирует в процессе термической обработки более однородную и мелкозернистую структуру с равномерным распределением карбидной фазы, что объясняет более высокую твердость и ударную вязкость порошковой быстрорежущей стали по сравнению с литой сталью. При более высоких температурах закалки значения ударной вязкости становятся практически одинаковыми для обеих сталей видимо вследствие единого механизма разупрочнения сталей при температурах свыше 1220^oС [7], а более низкие значения ударной вязкости стали Р6М5Ф3-МП при этих температурах, могут вызываться неконтролируемой пористостью материала.

Была проанализирована зависимость ударной вязкости термически обработанных сталей от твердости, так как надежность работы инструмента обеспечивается наряду с высокой твердостью также и высокой ударной вязкостью, особенно при прерывистом точении. Как видно из рисунка 2, абсолютные значения ударной вязкости порошковой быстрорежущей стали выше во всем исследуемом интервале твердости.

Рисунок 1 – Влияние температуры нагрева под закалку на величину зерна аустенита (а), твердость (б) и ударную вязкость (в) исследуемых сталей: 1 – сталь Р6М5Ф3-МП, 2 – сталь Р6М5Ф3

В работе определили оптимальный режим отпуска порошковой быстрорежущей стали Р6М5Ф3-МП, который в отличие от традиционно принятого режима проводили при повышенных температурах (580, 600 и 630^oС) и сокращенном времени выдержки (от 3 до 30 мин в зависимости от температуры отпуска).

Рисунок 2 – Соотношение твердости и ударной вязкости исследуемых сталей: 1 – сталь Р6М5Ф3-МП, 2 – сталь Р6М5Ф3

Результаты исследований влияния режимов отпуска на твердость и теплостойкость стали Р6М5Ф3-МП приведены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1 – Влияние параметров отпуска на твердость

Приведенные в таблицах результаты исследований указывают на возможность значительного сокращения продолжительности отпуска за счет повышения его температуры. Оптимальным режимом отпуска стали Р6М5Ф3-МП является отпуск при 580^oС продолжительностью 15, 20 и 30 мин, который обеспечивает получение твердости не ниже 66 HRC.

Были определены оптимальные для каждой температуры отпуска временные параметры режимов. Микроструктура образцов состоит из мартенсита, карбидов и остаточного аустенита. Количество остаточного аустенита после каждого отпуска при разных температурах уменьшается на 2-8 %. Значительных расхождений в микроструктуре, твердости и количестве остаточного аустенита не наблюдается. Это говорит о том, что при повышенных температурах и сокращенных выдержках процессы выделения карбидов успевают произойти в полной мере.

Таблица 2 – Влияние параметров отпуска на теплостойкость (твердость после дополнительного отпуска при 620^oС, 630^oС, 640^oС по 4 часа)

Отпуск при 600^oС продолжительностью более 12 мин, а также отпуск при 630^oС продолжительностью более 6 мин не обеспечивают получения требуемых свойств и потому не могут быть рекомендованы к применению.

Сравнительные стойкостные испытания проводили на комбинированных зенкерах диаметром 10 мм, с числом зубьев 4, отпущенных по обычному и ускоренному режимам отпуска. Испытания проводили на вертикально-сверлильном станке мод. 2Н135 при скорости вращения шпинделя 250 об/мин и ручной подаче. При одинаковом времени обработки отверстий износ по ленточкам составил 0,34 мм и 0,41 мм для зенкеров, отпущенных по ускоренному и обычному режимам отпуска соответственно.

Выводы

Таким образом, закалку инструмента из порошковой быстрорежущей стали Р6М5Ф3-МП целесообразно проводить с температур 1190…1210^oС. Для инструмента из компактной быстрорежущей стали, испытывающего при работе большие ударные нагрузки, температура закалки должна быть понижена до 1170…1190^oС. При этом, можно применять ускоренный отпуск стали Р6М5Ф3-МП при 580^oС продолжительностью 15…30 мин, при 600^oС продолжительностью 5…12 мин, и при 630^oС продолжительностью 3…6 мин. Быстрорежущая сталь, полученная методом порошковой металлургии, при термической обработке на заданную твердость обладает более высокими механическими свойствами по сравнению с аналогичной литой сталью вследствие получения однородной мелкозернистой структуры с равномерным распределением высокодисперсной карбидной фазы.

Список литературы

1. Далис, Е.Дж. Быстрорежущие стали, полученные методами порошковой металлургии//Порошковая металлургия материалов специального назначения/М., 1977.-С. 300.
2. Петров, А.К. Структурные особенности и свойства быстрорежущих сталей, полученных методом порошковой металлургии/А.К.Петров, Г.И.Парабина, А.Н.Осадчий//Сталь.-1981.-№ 6.-С.40…44.
3. Горюшина, М.Н Термическая обработка и свойства быстрорежущей стали 10Р6М5-МП, полученной распылением и горячим экструдированием/М.Н.Горюшина, Н.Н.Гавриков//МиТОМ.-1980.-№9.-С. 54-56.
4. Абрамов, О.В. Влияние остаточного кислорода и окисных неметаллических включений на механические свойства быстрорежущей стали 10Р6М5-МП/О.В.Абрамов О.В., В.Л.Гиршов// МиТОМ.-1986.-№ 8.-С. 35- 37.
5. Осадчий, А.Н. Производство порошковой быстрорежущей стали на заводе «Днепроспецсталь»/А.Н.Осадчий, С.В.Ревякин С.В., Г.В.Кийко// Сталь .-1981.-№11.-С.273-274.
6. Алимов, В.И. Регламентируемая ковка порошковой быстрорежущей стали/В.И.Алимов, Е.Ю.Колягин, В.Г.Оноприенко, С.Ю.Росляков // Кузнечно-штамповочное производство.-1991.-№ 4.-С.2-3.
7. Баранов, А.А. О взаимодействии карбидных частиц с поверхностью аустенитных зерен в быстрорежущих сталях/А.А.Баранов, В.И. Алимов, В.Г.Оноприенко // Изв. АН СССР. Металлы.-1988.-№ 3.-С.115-116.

Рецензент: д.т.н., проф. А.Н. Смирнов

© Е.Ю. Колягин, В.Г. Оноприенко

uas.su

Быстрорежущая сталь – основа инструментальных материалов

Автор: редакционная статья

Категории: металлообработка

Определение. История. Характеристики. Применение.

 

Быстрорежущая сталь

Быстрорежущие стали — легированные стали, предназначенные, главным образом, для изготовления металлорежущего инструмента, работающего при высоких скоростях резания.

Быстрорежущая сталь должна обладать высоким сопротивлением разрушению, твёрдостью (в холодном и горячем состояниях) и красностойкостью.
Высоким сопротивлением разрушению и твердостью в холодном состоянии обладают и углеродистые инструментальные стали. Однако инструмент из них не в состоянии обеспечить высокоскоростные режимы резания. Легирование быстрорежущих сталей вольфрамом, молибденом, ванадием и кобальтом обеспечивает горячую твердость и красностойкость стали.

 

Истории создания

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/м.
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.
Еще 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 т

www.metaljournal.com.ua