Твердость hrc р6м5: Быстрорежущая сталь марки Р6М5 расшифровка, характеристики и применение, химический состав, термобработка, механические свойства

alexxlab | 06.11.1998 | 0 | Разное

Содержание

Быстрорежущая сталь марки Р6М5 расшифровка, характеристики и применение, химический состав, термобработка, механические свойства

Аналоги и заменители

Иностранные аналоги — HS 6-5-2 (Германия, DIN), 1.3343 (Европа, En)

Расшифровка стали Р6М5

Буква «Р» означает, что сталь является быстрорежущей.
Цифра 6 после буквы «Р» указывает содержание вольфрама в процентах, т.е. для стали Р6М5 содержание вольфрама 6%.
Буква «М» означает, что сталь легирована молибденом, а цифра 5 указывает содержание молибдена в процентах, т.е. молибдена в стали 5%.
Во всех быстрорежущих сталях содержится около 4% Хрома (Cr), но в обозначении марки буквы «Х» не указывается.

По требованию потребителей могут изготавливаться стали марок Р6М5 с легированием азотом (массовая доля азота от 0,05% до 0,10%). В этом случае марка стали будет обозначаться Р6АМ5.

Применение стали Р6М5

Сталь Р6М5 относится к вольфрамолибденовым сталям и применяется для изготовления — режущего инструмента всех видов для обработки при обычной скорости резания деталей из углеродистых и среднелегированных конструкционных сталей с пределами прочности до 90—100 МПа, а также зуборезных инструментов для обработки нержавеющих сталей.

Наиболее широко сталь Р6М5 применяется для изготовления сверл, метчиков, долбяков, протяжек и других инструментов. Прочность 315—325 кгс/мм2 и вязкость 4—5 кгс*м/см2 (для проката диаметром 25 мм). Теплостойкость немного ниже (в указанных пределах), чем вольфрамовых и Р8МЗ. Шлифуемость стали хорошая.

Недостатки:
а) повышенное обезуглероживание при нагреве выше 1000 С; ванны нагрева для закалки надо тщательно раскислять MgFa2
б) чувствительность отдельных плавок к перегреву и росту зерна при нагреве для закалки, что затрудняет установление одинаковых температур закалки
для инструментов разных плавок.

Вид поставки

Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 19265—73, ГОСТ 2590-88, ГОСТ 2591-88.
Калиброванный пруток ГОСТ 19265-73, ГОСТ 7417-75.
Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 19265—73, ГОСТ 14955—77.
Поковки и кованые заготовки ГОСТ 19265—73, ГОСТ 1133—71.

Химический состав, % (ГОСТ 19265—73)

CCrWVMoMnSiNiSP
не более
0,80-0,883,8-4,45,5-6,51,7-2,15,0-5,50,40,50,40,030,03

Термообработка стали Р6М5

Закалка

Инструменты подогревают при 800-850°С 10-15 мин или при 1050-1100°С 3-5 мин, а крупные инструменты предварительно при 550-600°С 15-20 мин.

Нагрев выполняют в смеси ВаСl2 (78%) и NaCl (28%) при 800-850°С и в ВаСl2

при нагреве выше 1050°С. Соли каждые 8-12 ч раскисляют добавками 2—3% буры по массе или MgFa2 (4—5% по массе). Раскисление MgFa2 создает лучшую защиту и обязательно для сталей, легированных молибденом или кобальтом, как более чувствительных к обезуглероживанию.

Выдержка при окончательном нагреве 10—12 с на 1 мм диаметра или наименьшей стороны (для стали В11М7К23 — 30—60 с).

Инструменты простой формы охлаждают в масле, а сложной — в горячих средах (KNO3) при 400—250°С.

Может быть и более высокая температура выдержки — 650°С.

Выдержка в горячих средах 3—5 мин при более высоких температурах и 8—15 мин при более низких.

Инструменты небольшой толщины (прорезные фрезы, пилы и др.) при 600—650°С помещают под пресс, а сверла диаметром 8—20 мм охлаждают под катком или между роликами правильной машины для уменьшения деформации.

Температуры закалки понижают на 10—15°С для инструментов небольшого сечения или сложной формы.

Температура закалки стали Р6М5
ИнструментыТемпература нагрева стали Р6М5, °СБалл зернаТвердость HRC после отпуска при 560°С и нагрева при 620°С (4 ч)
Крупные сверла и резцы1220-124010-8,560-61
Остальные режущие инструменты1210-123010,5-9,559-60
Остальные режущие инструменты1180-12001256-57
Отпуск

После закалки выполняют многократный 2 раза для вольфрамомолибденовых.
Температуры первого отпуска 350—375°С, а второго 550—560°С для вольфрамомолибденовых сталей. Назначают также температуры первого отпуска 550—560°С, но твердость и теплостойкость в этом случае немного меньше.

Для инструментов небольшого сечения (сверл), нагреваемых в автоматизированных агрегатах с точной регулировкой температур, применяют краткосрочный отпуск в течение 20 мин при 580—590°С для вольфрамомолибденовых сталей.

Отпуск после шлифования выполняют при 400—450°С в течение 30—40 мин для снятия напряжений и повышения стойкости инструментов.

Критические точки, °С

Аc3Аc3Аr2Аrm
800860720780

Механические свойства (ГОСТ 19265-73)

Режим термообработкиHRCz после отпускаσизг, МПаКрасностойкость (HRC58), °С
Закалка с 1200-1230 °С, охл. на воздухе, в масле,
в расплаве солей; отпуск при 540-
560 °С, охл. в соляных ваннах
63-65320-360620

Технологические свойства

Температура ковки, °С: начала — 1160, конца — 850.
Обрабатываемость резанием:
В отожженном состоянии при 255 HB
Kv = 0.8 (твердый сплав).
Kv = 0.6 (быстрорежущая сталь).
Для повышения твердости, износостойкости, коррозионной стойкости поверхностного слоя используют цианирование, азотирование, сульфидирование, обработку паром.

Флекеночувствительность — не чувствительна.
Склоность к отпускной хрупкости.
Не применяется для сварных конструкций.

Сталь инструментальная Р6М5 – Металлургическая компания

Краткие обозначения:
σв— временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПаε— относительная осадка при появлении первой трещины, %
σ0,05— предел упругости, МПаJк— предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа
σ0,2— предел текучести условный, МПаσизг— предел прочности при изгибе, МПа
δ5,δ4
,δ10
— относительное удлинение после разрыва, %σ-1— предел выносливости при испытании на изгиб с симметричным циклом нагружения, МПа
σсж0,05 и σсж— предел текучести при сжатии, МПаJ-1— предел выносливости при испытание на кручение с симметричным циклом нагружения, МПа
ν— относительный сдвиг, %n— количество циклов нагружения
sв— предел кратковременной прочности, МПаR и ρ— удельное электросопротивление, Ом·м
ψ— относительное сужение, %E— модуль упругости нормальный, ГПа
KCU и KCV— ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами соответственно вида U и V, Дж/см2T— температура, при которой получены свойства, Град
sT— предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), МПаl и λ— коэффициент теплопроводности (теплоХотСтилость материала), Вт/(м·°С)
HB— твердость по БринеллюC— удельная теплоХотСтилость материала (диапазон 20o — T ), [Дж/(кг·град)]
HV— твердость по Виккерсуpn и r— плотность кг/м3
HRCэ— твердость по Роквеллу, шкала Са— коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o — T ), 1/°С
HRB— твердость по Роквеллу, шкала ВσtТ— предел длительной прочности, МПа
HSD— твердость по ШоруG— модуль упругости при сдвиге кручением, ГПа

Р6М5 :: Металлические материалы: классификация и свойства

Сталь Р6М5   ГОСТ 19265-73

Массовая доля элемента, %

уг­ле­рода

мар­ганца

крем­ния

хрома

вольфрама

вана­дия

ко­бальта

мо­либ­дена

ни­келя

меди

серы

фос­фора

азота

нио­бия

не более

0,82 – 0,90

0,20 – 0,50

0,20 – 0,50

3,80 – 4,40

5,50 – 6,50

1,70 – 2,10

Не более 0,50

4,80 – 5,30

0,6

0,25

0,025

0,030


Твердость

Температура оС

после отжига

После закалки с от­пуском, HRCэ (HRC), не менее

закалки

отпуска

HB, не более

255

64 (63)

1220

550


Температура нагрева для закалки и отпуска образцов должна соответствовать значениям, указанным в таблице.

Охлаждение образцов после закалки проводят в масле.

Отпуск образцов проводят двух-, трехкратный, с выдержкой по 1 ч. и охлаждением на воз­духе.

Время выдержки при нагреве устанавливают согласно черт. 1.

Толщина (диаметр) образца, мм

1.     – для прямоугольных образцов

2.  – для круглых образцов

Черт. 1.

Кривая зависимости твердости от температуры отпуска

Вязкость

Сопротивле­ние износу

Шлифуе­мость

Красностой­кость  59HRCэ при отпуске в течении 4ч, оС

Особые свойства

Назначение

Повышен­ная

Хорошее

Хорошая

620

Повышенная склонность к обез­углероживанию.

То же что и для марки Р18, предпочти­тельно для изготовле­ния резьбонарезного инструмента, а также инструмента, работаю­щего с ударными на­грузками.

Сортамент:

горячекатаная круглого и квадратного сечений – ГОСТ 2590-88 и ГОСТ 2591-88;

кованая – ГОСТ 1133-71;

полосовая – ГОСТ 4405-75;

калиброванная – ГОСТ 7417-75;

сталь со специальной отделкой поверхности – ГОСТ 14955-77 диаметром от 1 до 25 мм включительно.

Является ли сталь р6м5 высоколегированной. Сталь Р6М5: характеристики, применение

Сплав элемента восьмой группы периодической системы Менделеева с атомным номером 26 (железо) с углеродом и некоторыми другими элементами принято называть сталью. Она обладает высокой прочностью и твердостью, лишена пластичности и вязкости благодаря углероду. повышают положительные характеристики сплава. Тем не менее сталью принято считать металлический материал, который содержит не менее 45% железа.

Рассмотрим такой сплав, как сталь Р6М5, и узнаем, какими характеристиками он обладает и в каких областях находит применение.

Марганец как легирующий элемент

До XIX столетия для обработки цветных металлов и дерева использовалась обыкновенная сталь. Её режущих характеристик для этого вполне было достаточно. Однако при попытках обработать стальные детали инструмент очень быстро нагревался, изнашивался и даже деформировался.

Английский металлург Р. Мюшетт путем проведения опытов выяснил, что для того, чтобы сделать сплав более прочным, в него необходимо добавить окислитель, который высвободит из него излишки кислорода. В литую добавлять зеркальный чугун, в котором содержался марганец. Так как он является легирующим элементом, его процентное соотношение не должно превышать 0,8%. Так, сталь Р6М5 содержит от 0,2% до 0,5% марганца.

Вольфрамовое железо

Уже в 1858 году над получением сплавов с вольфрамом работали многие ученые и металлурги. Они точно знали, что это один из самых тугоплавких металлов. Добавление его в сталь как легирующего элемента позволило получить сплав, который мог бы выдерживать высокие температуры и при этом не изнашиваться.

Она также используется для производства теплостойких шарикоподшипников, работающих на высокой скорости при температуре 500-600 °С. Аналогами сплава Р6М5 являются Р12, Р10К5Ф5, Р14Ф4, Р9К10, Р6М3, Р9Ф5, Р9К5, Р18Ф2, 6М5К5. Если вольфрамомолибденовые сплавы, как правило, применяются для изготовления инструмента для черновой обработки (сверла, фрезы), то ванадиевые (Р14Ф4) для чистовой обработки (развертки, протяжки). На каждом режущем инструменте обязательно существует маркировка, позволяющая узнать, из какого сплава он сделан.

> ножевые стали > Р6М5

Р6М5 характеристики

Сталь P6M5 – быстрорежущая инструментальная сталь. Применяется для режущих инструментов, работающих в условиях значительного нагружения и нагрева рабочих кромок. Инструмент из быстрорежущих сталей обладает высокой стабильностью свойств и хорошо подходит для изготовления кухонных, туристических или складных ножей. Сталь Р6М5 практически вытеснила похожие по своим свойствам стали Р18, Р12 и Р9 и нашла применение при обработке цветных сплавов, чугунов, углеродистых и легированных сталей, а также некоторых теплоустойчивых и коррозиестойких сталей.

Расшифровки стали Р6М5

Буква «Р» – это обозначение быстрорежущих сталей. Слово взято из транскрипции английского «rapid»», переводящегося, как «быстрый».

Цифра за буквой «Р» обозначает процентное содержание в сплаве вольфрама (6%)

Кроме Mo, быстрорежущие стали могут содержать в своей маркировке такие обозначения: «К» — кобальт, «Ф» — ванадий, «Т» — титан, «Ц» — цирконий.

Данная марка стали имеет довольно сложный состав и не простое производство. Далеко не все производители ножей могут работать со сталью Р6М5. И цена на готовое изделие выходит, как правила довольно “кусачая”. Но ножи из стали Р6М5 обладают исключительными качествами. Режущая кромка ножа из этой стали долго держит заточку. Ножи обладают отличным качеством реза. При очень высокой твердости, сталь обладает хорошей пластичностью, что делает нож очень прочным.

В основном из этой стали делают ножи с фиксированным лезвием типа “финка”. Из-за повышенной твердости сталь не применяют для изготовления топоров и мачете.

Ко всему прочему сталь является жаропрочной. Нож из Р6М5 можно заточить на станке без риска перекала режущей кромки.

К минусам данной стали можно отнести её слабые антикоррозийные свойства и сложность заточки.

Новичку я бы не советовал нож из стали Р6М5. Его действительно сложно точить, как правило для качественной заточки используют специальные диски из эльбора (сверхтвердый материал, по свойства приближен к алмазу). Но если Вам нужна невероятная “мощь” и надежность то это хороший выбор.

Нож из стали Р6М5 это не игрушка, это очень серьезная вещь, готовая к серьезным испытаниям.

Твердость стали Р6М5 – 62-65 RHC

Состав стали Р6М5

Углерод (С) 0,82 – 0,90 %

Марганец (Mn) 0,20 – 0,50 %

Хром (Cr) 3,8 – 4,4 %

Кремний (Si) 0,20 – 0,50 %

Ванадий (V) 1,7 – 2,1 %

Кобальт (Со) 0,5 %

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.

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 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.

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.).

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 , 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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

Марка стали

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

Р18К8Ф2М (ЭП 379)

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

А r1

Температура в °С

Вес % карбидной фазы

Примечание. Охлаждение после отжига проводят вместе с печью со скоростью не более 30о/

Назначение быстрорежущих сталей

Марка стали

Особенности и условия работы инструмента

Назначение

Инструмент с высокой износостойкостью, сохраняет режущие свойства при нагреве во время работы до 600°С

Резцы, сверла, фрезы, долбяки, развертки, зенкеры, метчики, протяжки

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

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

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

Инстркмент с несколько повышенной по сравнению со сталями Р9 и Р18 производительностью и износостойкостью при обработке материалов средней твердости, нержавеющих и жаропрочных сплавов

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

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

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

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

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.

Р6 М5, Р18 | Прием лома

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 применения быстрорежущих 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 Р6М5 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 сталь быстрорез  — смотреть/скачать  ГОСТ 19265-73

Оценка микроструктуры и свойств быстрорежущей стали М2 после модифицирования добавками порошка W и WC небольшие добавки в расплав различных элементов, которые могут действовать как модификаторы или поверхностно-активные вещества, например, Ti

1–6 , Nb, 2–4,6 Zr, 2,6 Ca, 6 ,7 редкоземельные металлы, 1,6,8–12 Mg 6,9 и др. 13–16 С учетом таких критериев, как температура плавления, поверхностная энергия, удельная теплота сублимации, энтропия в стандартном состоянии, статистический обобщенный момент, полный электронный потенциальный барьер железа и других элементов, показано, что Ti , Zr, Hf, Nb и Ta теоретически могут рассматриваться как эффективные модификаторы. 6,13 Это теоретическое предсказание подтверждено экспериментально. 1–6 Что касается основных принципов, то известно, что чем выше температура плавления и сходство кристаллической решетки фазы модификатора по сравнению с затвердевающей фазой первичного твердого раствора (феррит в случае AISI M2 HSS), тем выше его потенциальная прививочная эффективность.Имея это в виду, внимание было обращено на другой сильный карбидообразователь, вольфрам, 17–21 , который обладает очень схожими химическими и физическими свойствами с вышеупомянутыми карбидообразователями. 22

Наши предыдущие исследования модифицирующего действия W были сосредоточены на литой микроструктуре AISI M2 HSS, модифицированной добавками этого элемента в виде порошка и стружки. 23 Целью настоящей работы было дальнейшее развитие понимания модифицирующего действия порошковых добавок W и WC на ​​формирование микроструктуры при затвердевании и термообработке, а также установление взаимосвязи между микроструктурой и свойствами в модифицированных HSS.

Экспериментальный

Исследуемые быстрорежущие стали с химическим составом, представленным в таблице 1, были приготовлены путем плавления в высокочастотной индукционной печи. Перед разливкой проводилась модифицирующая обработка стали порошковыми добавками, представленными на рис. 1 и вводимыми в расплав в следующих пределах: 0,3 и 0,6 об.-% для W и 0,1, 0,3 и 0,6 об.% для WC. Перед добавлением в расплав в ковше порошки заворачивали в железную фольгу толщиной 0,125 мм и предварительно нагревали до 800°С в вакуумной печи.Температура расплавленного сплава в начальный момент добавления порошка составляла 1560°С и контролировалась вольфрам-молибденовой термопарой. После механического перемешивания в течение 10 с расплав сразу же заливали в керамические формы. Скорость охлаждения в процессе литья (при затвердевании расплава) составляла 3°С с -1 . Образцы для металлографических исследований и механических испытаний изготавливали из изотермически отожженных слитков массой 1,2 кг. Отжиг проводили при 850°С в вакуумной печи в течение 2 ч с последующим медленным охлаждением до 720°С и выдержкой при этой температуре в течение 4 ч.Затем образцы медленно охлаждали в вакуумной печи до 500°С и до комнатной температуры на открытом воздухе.

1. Микрофотографии порошков a W и b WC

Оценка микроструктуры и свойств быстрорежущей стали М2 после модифицирующей добавки порошка W и WC : 23 мая 2014 г.

Таблица 1. Химический состав исследуемых сталей/мас.%

После отжига для минимизации теплового удара использовали одноступенчатый предварительный нагрев образцов до полной аустенизации.Эту обработку проводили в ванне с расплавленной солью (70% BaCl 2 +30% NaCl) при 850°С. Для аустенизации образцы нагревали в хлор-бариевой ванне (95 % BaCl 2 + 5 % MgF 2 ) до 1220 °С с последующей закалкой до 550 °С в 50 % CaCl 2 +50 % солевой смеси NaCl и затем на открытом воздухе. Тройной отпуск при 560 °С в течение 1 ч в ванне с 90 % KNO 3 + 10 % NaOH завершил термообработку образцов.

Металлографические образцы готовили по стандартным методикам.После шлифовки и полировки образцы для легкой металлографии травили в Villela-Bain (5 г пикриновой кислоты + 5 мл соляной кислоты + 95 мл этанола) или Groesbeck (4 г KMnO 4 + 4 г NaOH + 100 мл H 2 ). О) – травитель для селективного травления карбидов.

Микроструктуру исследуемых сталей наблюдали с помощью светового микроскопа Neophot 32 и сканирующего электронного микроскопа (СЭМ) JEOL JSM-7600F, оснащенного приставкой для энергодисперсионной спектроскопии (ЭДС) Oxford Instruments.Для определения среднего размера зерна матрицы световые микрофотографии микроструктуры исследуемых сталей подвергали статистической обработке с использованием компьютерной программы ImageJ. Каждое сообщаемое значение является средним из 400 измерений. Погрешность измерений рассчитывали по методике, описанной в другом месте. 24

Для определения ударной вязкости были проведены испытания на удар по Шарпи без надреза в соответствии с EN ISO 148-1 при комнатной температуре с энергией удара 30 Дж с использованием образцов размером 10×10×55 мм.Каждое сообщаемое значение является средним из пяти испытаний.

Износостойкость характеризовалась интенсивностью изнашивания образца размерами 10×10×30 мм при истирании контртелом-диском диаметром 0,05 м и толщиной 0,0025 м из углеродисто-марганцовистой пружинной стали. с содержанием 0,65 % масс. C и 1,12 % масс. Mn с твердостью 45 HRC в зависимости от расстояния скольжения (время). Трибологические испытания проводились при комнатной температуре при однонаправленном трении скольжения без смазки при 2,3 м с -1 (880 об/мин -1 ) и при нагрузке 100 Н, как показано на рис.2. Каждое испытание длилось 10 минут, следовательно, расстояние скольжения составило 1380 м. Интенсивность изнашивания образцов определяли по соотношению: где ВИ – интенсивность изнашивания, 10 -7 , КТ – глубина кратера, образованного на поверхности образца диском контртела, м; и SD — расстояние скольжения в метрах. Глубина кратера найдена откуда кт – глубина кратера в м; KL – ширина кратера в м; R — радиус диска контртела в м.Испытания на износ повторялись три раза, чтобы обеспечить приемлемую степень воспроизводимости.

Оценка микроструктуры и свойств быстрорежущей стали М2 после модифицирующей добавки порошков W и WChttps://doi.org/10.1179/1743284714Y.0000000558

Опубликовано в сети:
23 мая 2014 г.

2. Схема экспериментальной установки для испытаний на износ

Твердость и твердость образцов измеряли с использованием шкалы С Роквелла (в соответствии с EN ISO 6508-1), при этом для каждого образца было выполнено 40 измерений. , и берется среднее значение.Красную твердость сталей оценивали на основании измерения твердости при комнатной температуре на образцах, которые после полной термической обработки подвергались дополнительному отпуску при 620 °С в течение 4 ч.

Результаты и обсуждение

Оценка микроструктуры в литом состоянии

Микроструктура немодифицированной быстрорежущей стали в литом состоянии подробно описана в другом месте. 25 Показано, что после затвердевания в керамической форме бейнитная матрица, включающая небольшое количество остаточного аустенита и δ-эвтектоида, имеет типичную микроструктуру дендритов, окруженных прерывистой междендритной сеткой эвтектических карбидов (рис. .3 и ). После разливки твердость всех исследованных сталей была порядка 54–56 HRC. В литой микроструктуре немодифицированной стали можно было наблюдать три типа эвтектики, т. е. MC со специфической разветвленной лепесткообразной морфологией, M 6 C с типичной морфологией «рыбья кость» и M 2 C; М 2 С эвтектика представлена ​​двумя морфологическими разновидностями – палочковидной, явно преобладающей над другими типами эвтектики, и пластинчатой. 25

Оценка микроструктуры и свойств быстрорежущей стали М2 после модифицирующей добавки порошков W и WChttps://doi.ORG / 10.1179 / 1743284714Y.0000000558

Опубликовано в Интернете:
23 мая 2014 г.

3. Световые микрофотографии общей литой микроструктуры в a без инокулированного M2 и инокулированного b 0,1, c 0,3 и d 0,6 об.-% WC HSS. Выгравировано в Villela-Bain. Рис. 3 и адаптировано из Ref. 25

Рисунки 3 b , c , d и 4 показывают, что модифицирующая обработка расплава реагентами WC способствует измельчению первичных зерен матрицы и одновременно переходу от чрезвычайно тонких столбчатых дендритов к равноосной морфологии. О том же эффекте сообщалось и в работе [1]. 23 для ГСС, инокулированных порошком W (см. рис. 4). Из рис. 4 видно, что наиболее сильный рафинирующий эффект по отношению к матрице достигается в случае 0,3 об.-% W и WC. Это хорошо совпадает с влиянием других подобных рафинеров, например вольфрамовой стружки, 0,3 об.% которой по сравнению с 0,1 и 0,6 об.% обеспечивали наилучший результат по рафинированию матрицы. из немодифицированной стали марки AISI M2. 23 Этот факт можно объяснить явлением, известным в литейной практике как «переобработка расплава».

4. Средний размер зерна матрицы в исследованных ВСС

Указанные микроструктурные изменения в первую очередь связаны с увеличением числа зародышей в расплаве под действием модификаторов.Вероятно, микрообъемы кластеров атомов W в обработанном расплаве или даже карбидов W выпадали в виде первой твердой фазы как в результате локального растворения частиц порошков W и WC, так и, вероятно, служили гетерогенными зародышами для феррита. В частности, EXD-анализ показал наличие богатой W карбидной фазы в объеме первичных зерен литой микроструктуры быстрорежущих сталей, модифицированных порошком W (рис. 5). По данным точечного анализа ЭДС эта карбидная фаза содержит, мас.%: 31·72W; 19·60Мо; 45·96Fe; 1·94Cr и 0·78V.

Оценка микроструктуры и свойств быстрорежущей стали М2 после модифицирующей добавки порошков W и WChttps://doi.org/10.1179/1743284714Y.0000000558

) литой микроструктуры и распределения W
b в быстрорежущей стали, модифицированной чипом W. Адаптировано из Ref. 23

5. a изображение (SEM) литой микроструктуры и b распределение W в HSS, инокулированном чипом W.Адаптировано из Ref. 23

В таблице 2 показано, как модификаторы влияют на образование различных типов эвтектики в процессе затвердевания, а также их объемные доли в литой микроструктуре. Из этого рисунка видно, что по сравнению с немодифицированной HSS добавки W и WC полностью подавили образование эвтектики МС и в то же время способствовали выделению эвтектики М 6 С за счет М 2 C, преимущественно с палочковидной морфологией.Действительно, чем выше количество обоих агентов, тем больше объемная доля эвтектики М 6 С в модифицированной стали. Этот эффект, вероятно, можно объяснить изменением в расплаве его химического состава и последовательности затвердевания. Например, известно, что образованию эвтектики M 6 C способствует увеличение общего содержания W. 26 Таким образом, при растворении W и WC в расплаве оставшаяся эвтектическая жидкость обогащается W и, как следствие, способствует образованию эвтектики М 6 С.Эта тенденция более выражена в случае чистого W, так как растворение WC приводит к одновременному обогащению расплава углеродом, который, как известно, в отличие от W способствует образованию эвтектики М 2 С. 27,28 Изменение последовательности затвердевания теоретически может быть связано с осаждением первичных карбидов вольфрама, которые могут служить в остаточной жидкости центрами зародышеобразования M 6 C эвтектического карбида.

Оценка микроструктуры и свойств быстрорежущей стали М2 после модифицирующей добавки порошков W и WChttps://doi.org/10.1179/1743284714Y.0000000558

Published online:
23 May 2014

инокулированных HSS, то есть рыбьей кости, палочковидной и пластинчатой, показаны на рис. 6 a , c и e соответственно. На рис. 6 b, d и f показано распределение ванадия в этих эвтектиках.Необходимо подчеркнуть, что общее увеличение междендритной границы раздела твердое тело/жидкость в результате измельчения зерен матрицы одновременно способствовало образованию более мелких эвтектических колоний и, как следствие, наблюдаемых изменений эвтектического состава. , например, на рис. 3. Микрофотографии на рис. 7 показывают разницу в размерах эвтектических колоний в литой микроструктуре немодифицированной стали (рис. 7 а и б ) и в модифицированной стали с наименьший размер зерна матрицы (рис.7 c и d ).

Оценка микроструктуры и свойств быстрорежущей стали М2 после модифицирующей добавки порошков W и WChttps://doi.org/10.1179/1743284714Y.0000000558

,
c стержневидная и e пластинчатая эвтектика и b , d , f распределение V в литой микроструктуре

6.Морфология a fishbone, c стержневидная и e пластинчатая эвтектика и b , d , f распределение V в литой микроструктуре

Оценка микроструктуры и свойств в высокооккуляционной стали M2 Добавление порошка W и WHTTPS: //doi.org/10.1179/1743284714y.0000000558

Опубликовано в Интернете:
23 мая 2014

23 мая 2014

7. Eutectic Colonies в A , B Uninoculd M2 и C , d инокулирован 0,3 об.-% WC HSS. Выгравировано в Groesbeck. Рис. 7 a и b адаптировано из Ref. 25

7. Эвтектические колонии в a , b незасеянных M2 и c , d , инокулированных 0,3 об.% WC HSS. Выгравировано в Groesbeck. Рис. 7 a и b адаптировано из Ref. 25

Помимо эвтектических карбидов, в литой микроструктуре исследованных сталей также наблюдаются отдельные выделения первичного карбида МС, что видно на рис.6 a , c , e и 7. Количество этих выделений несколько увеличивается с увеличением количества обоих затравок и может быть объяснено образованием эвтектики M 6 C в ущерб M 2 Эвтектический . М 6 С эвтектика содержит меньше хрома и особенно ванадия и, следовательно, после его осаждения более высокое содержание V и Cr в оставшейся жидкости приводит к образованию МС в конце первичного затвердевания.

Некоторые типичные составы эвтектических карбидов перечислены в Таблице 3, которая также иллюстрирует основные различия в содержании основных карбидообразователей, обнаруженных в различных типах карбидов. Как видно из табл. 3, содержание Cr и в первую очередь V в карбиде М 6 С заметно ниже, чем в карбиде М 2 С, а содержание Fe значительно больше в случае М . 6 C. Карбид М 2 С с пластинчатой ​​морфологией, по сравнению с карбидом М 2 С со стержневидной морфологией, имеет несколько более высокое содержание V.По сравнению с химическим составом карбидов М 6 С и М 2 С состав карбида МС отличается существенно более высоким уровнем V. Известно происхождение и специфический химический состав эвтектических карбидов, образующихся в литой микроструктуре. контролировать их поведение при термообработке. 29–40

Оценка микроструктуры и свойств быстрорежущей стали М2 после модифицирующей добавки порошков W и WChttps://doi.org/10.1179/1743284714Y.0000000558

Опубликовано в сети:
23 мая 2014 г.

Таблица 3. Химический состав эвтектических карбидов/% масс. присутствуют эвтектические карбиды различной морфологии. С точки зрения термической стабильности карбиды эвтектики М 6 С и МС считаются стабильными фазами, 41 , тогда как эвтектический карбид М 2 С, как известно, является метастабильным, который при повышенной температуре распадается на М . 6 C+MC продукты по формуле M 2 C→M 6 C+MC. 40 Об этом также сообщалось 39 как M 2 C+Fe(γ)→M 6 C+MC и в полной форме как M 2 C+γ→M 6 C+MC +α+С. Следует подчеркнуть, что последняя формула отражает участие матрицы в процессе. Принимая во внимание химический состав карбидов М 6 С и М 2 С, эффект, по-видимому, обусловлен прежде всего разницей в их содержании Cr и особенно V в литом состоянии.

Микроструктурные изменения, происходящие в различных быстрорежущих сталях при термообработке, в связи с разложением карбида М 2 С подробно изучены во многих работах, но, как правило, только применительно к отжигу или горячей обработке металлургических слитки, 31,32,37,38,40 и очень редко в отношении аустенизации. 35 Больше подробностей об особенностях разложения карбида M 2 C в быстрорежущих сталях, модифицированных порошком TiB 2 и W, можно найти в другом месте. 21,30,42

Показано, что при аустенизации V диффундирует из эвтектического карбида M 2 C и, взаимодействуя с окружающей аустенитной матрицей, образует богатый V карбид – MC. 43 В то же время выделение карбида МС вызывает переход исходного карбида М 2 С в карбид М 6 С, что приводит к образованию смеси М 6 С+МС (рис. .8 и ). В этой смеси распределение V значительно неоднородно, как показано на рис. случай распределения ванадия в литом состоянии. В литом состоянии ванадий был однородно распределен в карбиде M 2 C (см. рис. 6 d и f ), как и другие основные карбидообразователи. 18–20,21,30,42 В связи с этим важно подчеркнуть, что изменение распределения V при разложении карбида М 2 С является отражением изменения фазового состава этого эвтектического карбида, что подтверждает роль V в процессе его разложения.

Оценка микроструктуры и свойств быстрорежущей стали М2 после модифицирующей добавки порошков W и WC 2 C Распределение эвтектического карбида, B V Распределение C M 6 C Dismbone Eutectic, D V Распределение и E , F Общая микроструктура в изученном HSS после термической обработки

8 . a продукты разложения карбида M 2 C эвтектический карбид, b V распределение, c M 6 C эвтектика типа «рыбья кость», d V распределение и e общая микроструктура после HSS , термическая обработка

После распада карбида М 2 С междендритная сетка эвтектических карбидов в микроструктуре модифицированных быстрорежущих сталей в отпущенном состоянии выглядит более прерывистой и более тонкой по сравнению с литым состоянием.Это более заметно в случае модифицированных сталей с наибольшей объемной долей бывшей эвтектики М 2 С (см. табл. 2). Эта особенность может быть связана с коагуляцией и частичным растворением продуктов распада при аустенизации.

В отличие от эвтектического карбида M 2 C, карбид M 6 C оказался очень стабильным, что в первую очередь можно объяснить его специфическим химическим составом, как обсуждалось выше, и это также подтверждается тем, что он сохраняет исходную Морфология рыбьей кости без изменений после термической обработки, как показано на рис.8 c для стали, модифицированной 0,1 об.% WC. Следует подчеркнуть, что в этом карбиде также не наблюдается изменений в распределении V после термической обработки (рис. 8 d ), что можно рассматривать как еще одно подтверждение высокой термостойкости карбида М 6 С. Как следствие, в микроструктуре модифицированных сталей после термической обработки можно наблюдать две принципиально разные карбидные сетки эвтектического типа, как показано на рис. 8 e и f соответственно.

Оценка свойств

В общем, режущая способность быстрорежущих сталей зависит от комбинации свойств, среди которых четыре наиболее важных – это твердость, красностойкость, ударная вязкость и износостойкость. 43

Типичные значения твердости и твердости в красном состоянии для модифицированной быстрорежущей стали в сравнении с немодифицированной сталью показаны на рис. 9 a и b соответственно. Из измеренных значений видно, что модифицирование не оказало существенного влияния ни на твердость, ни на красную твердость, которые находятся в пределах 64–64,5 и 60–61 HRC соответственно.Это, в первую очередь, можно объяснить незначительными изменениями химического состава исследуемых сталей по сравнению с немодифицированной сталью 18,20 и сходным характером выделенных карбидов, ответственных за вторичное упрочнение. 44 С другой стороны, несколько более высокие значения твердости и особенно красной твердости для сталей, модифицированных 0,6% обоих агентов, можно объяснить небольшим увеличением W в твердом растворе этих сталей. 18,20

Оценка микроструктуры и свойств быстрорежущей стали М2 после модифицирования добавками порошков W и WChttps://doi.org/10.1179/1743284714Y.0000000558

модификаторов на твердость
a и жесткость b красный. Погрешность измерений находится в диапазоне ±0,1–0,4 HRC

9. Влияние модификаторов на твердость a и b red.Погрешность измерений находится в диапазоне ±0,1–0,4 HRC

Рисунок 10 a показывает, что все модифицированные стали обладают значительно большей ударной вязкостью по сравнению со сталью без модифицирования. Это может быть связано с: (i) значительным уменьшением размера зерна матрицы; (ii) переход от столбчатых дендритов к равноосной морфологии; (iii) измельчение эвтектических колоний и карбидов и, наконец, (iv) образование более прерывистой и тонкой сети эвтектических карбидов на границах первичных зерен матрицы.

Оценка микроструктуры и свойств быстрорежущей стали М2 после модифицирующей добавки порошков W и WChttps://doi.org/10.1179/1743284714Y.0000000558

Опубликовано онлайн:
23 мая 2014 г.

измельчение структуры, приводит к ухудшению ударной вязкости, как видно на рис.10 a для HSS, инокулированных наибольшим количеством обоих агентов. Это подтверждает ключевую роль эвтектических карбидов в разрушении литых быстрорежущих сталей в термически обработанном состоянии.

В предыдущих работах 33,45–50 было показано, что эвтектические карбиды могут выступать в качестве инициаторов трещин, которые образуются на границе раздела карбид/матрица в результате разрушения границы раздела. В быстрорежущей стали, модифицированной 0,3 об.% W, такие микротрещины инициируют разрушение, которое преимущественно происходит по механизму отслоения на границе раздела карбид/матрица (рис.11 a и b ) и растрескиванием эвтектических карбидов (рис. 11 c и d ), что приводит к межкристаллитному типу разрушения по отношению к зернам матрицы (см. рис. 11 a ). В то же время микротрещины, образующиеся на границе раздела карбид/матрица, могут инициировать скалывание в мартенситной матрице, что приводит к более пластичному транскристаллитному разрушению по зернам матрицы. Показано, что результирующее отношение межкристаллитного разрушения к транскристаллитному зависит в первую очередь от сплошности и толщины эвтектической карбидной сетки, а также от размера и морфологии эвтектических карбидов, определяющих величину трещиностойкости литых быстрорежущих сталей после полного нагрева. лечение. 13,33,44–47 В целом карбид M 6 C с морфологией «рыбий скелет», по-видимому, наиболее ответственен за растрескивание быстрорежущей стали во время механических испытаний.

Оценка микроструктуры и свойств быстрорежущей стали М2 после модифицирующей добавки порошков W и WChttps://doi.org/10.1179/1743284714Y.0000000558

Опубликовано онлайн:
23 мая 2014 г.

11.Поверхности излома в быстрорежущей стали, модифицированной 0,3 об.-%W: А – микротрещины; Б – межзерновая фаза; C – трещины на границе карбид/матрица; D – растрескивание эвтектических карбидов

Общее измельчение микроструктуры всех модифицированных сталей также обеспечивает повышенную износостойкость, что снижает интенсивность их износа, как показано на рис. 10 b . Однако, в отличие от ударной вязкости, наличие более непрерывной и более крупной эвтектической карбидной сетки в микроструктуре модифицированных сталей приводит к повышению износостойкости этих сталей.О ключевой роли карбидов в износостойкости быстрорежущих сталей сообщалось и в других работах. 51–59 Например, на рис. 12 видно, что изношенная поверхность дорожек износа для немодифицированной стали явно отличается от таковой для стали, модифицированной 0,6 об.-%WC, более сильной бороздчатостью поверхности и значительно более сильное и глубокое адгезионное разрушение оксидных чешуек.

Оценка микроструктуры и свойств быстрорежущей стали М2 после модифицирующей добавки порошков W и WChttps://doi.org / 10.1179/1743284714Y.0000000558

2. Схема экспериментальной установки испытания на износ

3. Световые микрофотографии в целом в целом в качестве литой микроструктуры в A UninoCulatic M2 и инокулированные с B 0 · 1, C 0 · 3 и d 0,6 об.% WC HSS. Выгравировано в Villela-Bain. Рис. 3 и адаптировано из Ref. 25

10. Влияние модифицирующих агентов a ударная вязкость и b интенсивность износа

0·3 об.-% масс.: А – микротрещины; Б – межзерновая фаза; C – трещины на границе карбид/матрица; Г – растрескивание эвтектических карбидов

0558

Опубликовано в Интернете:
23 мая 2014 г.

12. Изношенные поверхности для а немодифицированного М2 и б модифицированного HSS 0,6 об.% WC

Способность эвтектической карбидной сетки сопротивляться износу, вероятно, может быть связана не только с ее сплошностью и толщиной, но и с морфологией эвтектических карбидов, образующих сетку.В частности, увеличение объемной доли стабильной эвтектики М 6 С с морфологией «рыбья кость» в междендритном пространстве модифицированных ВСС, по-видимому, также способствовало повышению их износостойкости в использованных условиях испытаний.

Выводы

В настоящем исследовании влияние модифицирующих добавок, которые вводили в расплав в пределах 0,3 и 0,6 об.-% для W и 0,1, 0,3 и 0,6 об.% для WC, на микроструктуру и свойства в AISI M2 HSS.Основные результаты следующие.

12. Изношенные поверхности для A UninoCulated M2 и B инокуляции с 0 · 6 об .-% WC HSSS

1.

Оба модификатора способствовали сильному измельчению зерна матрицы после литья. Также наблюдался переход от чрезвычайно тонких столбчатых дендритов, характерных для немодифицированной стали, к равноосной морфологии во всех модифицированных сталях. Эффект рафинирования и изменение морфологии по отношению к зернам матрицы можно отнести к увеличению количества зародышей, образующихся в расплаве под действием модификаторов.

2.

В литой микроструктуре исследованных сталей методами СЭМ и ЭДС идентифицированы четыре типа эвтектических карбидов: М 2 С со стержневидной и пластинчатой ​​морфологией, М 6 С с морфологией рыбьей кости и MC с разветвленной лепестковидной морфологией. По сравнению с немодифицированной сталью оба модификатора способствовали образованию эвтектики М 6 С за счет эвтектики М 2 С и полностью подавляли образование эвтектики МС.

3.

В исследованных сталях после разливки также наблюдалось измельчение эвтектических колоний, а также образование более прерывистой и более тонкой междендритной сетки эвтектических карбидов по сравнению с немодифицированной сталью. Этот эффект может быть связан с увеличением междендритной границы раздела твердое тело/жидкость за счет измельчения зерен первичной матрицы.

4.

После термической обработки в микроструктуре модифицированных сталей можно наблюдать две принципиально разные карбидные сети эвтектики, образованные: (i) стабильным карбидом M 6 C, который характеризуется плавная граница, непрерывно очерчивающая границу между мартенситной матрицей и эвтектической колонией; (ii) MC и M 6 C продукты распада метастабильного исходного карбида M 2 C, внедренные в мартенситную матрицу.

5.

Измерения твердости показали, что не было существенных различий в твердости и красной твердости между немодифицированной и модифицированной сталью. Значения твердости и красной твердости исследованных сталей находились в пределах 64–64·5 и 60–61 HRC соответственно.

6.

Структурные изменения, вызванные модификаторами и сохранившиеся в термообработанном состоянии, привели к повышению ударной вязкости и износостойкости модифицированных сталей по сравнению со сталью без модифицирования.Испытания на удар по Шарпи без надреза, а также испытания на износостойкость при однонаправленном трении скольжения без смазки подтвердили ключевую роль эвтектических карбидов в разрушении и изнашивании исследованных быстрорежущих сталей.

цена от поставщика Электровек-сталь / Evek

Купить по выгодной цене от производителя круг, пруток и поковки из легированной инструментальной стали марок 6ХС, 60ГС4, 6ХС предлагает компания Электровеков-сталь. Поставщик обеспечит строгое соблюдение номенклатуры поставки продукции, чтобы гарантировать ее своевременную доставку заказчику.

Химический состав

Инструментальная легированная сталь марки 6ХС в России и странах СНГ изготавливается по техническим требованиям ГОСТ 5950. В состав стали входят:

  • Углерод 0,60–0,70%;
  • Кремний — 0,60…1,00%;
  • Марганец — от 0,15 до 0,40%;
  • Хром 1,30…1,60%.

Также допускается незначительное содержание меди, вольфрама и ванадия (до 0,15…0,3%) и неметаллических примесей: серы до 0.025%, фосфора — до 0,030%.

Зарубежными аналогами стали считаются стали 60MnSi4 и 6хс. Сталь 6ХС выплавляется польскими металлургическими компаниями, а по своему составу идентична стали 6ХС. Сталь 60MnSi4 (1.2826), изготовленная по техническим стандартам DIN, включает:

  • Углерод — 0,60%;
  • Кремний до 1,0 %;
  • Марганец — до 1,1%;
  • Хром до 0,3%.

Компания Электровек-Сталь реализует по себестоимости пруток, круг и поковки из легированных инструментальных сталей марок 6ХС, 60ГнСи4, 6хс.Поставщик обязуется обеспечить полное соответствие поставляемого ассортимента продукции своевременной доставке металла в номенклатуре, указанной пользователем.

Свойства и приложения

Легированные инструментальные стали

6ХС, 60ГнСи4, 6ХС применяются для изготовления ударных инструментов — молотков, пробойников, зубил, инструмента для холодной резки и др. Обладают высокой твердостью в холодном состоянии при соблюдении соответствующих режимов закалки и отпуска. Стали характеризуются удовлетворительной обрабатываемостью при резании, фрезеровании и шлифовании твердосплавными режущими инструментами.

Основные физико-механические свойства рассматриваемых сталей:

  • Предел прочности при растяжении, МПа — 750…800;
  • Удлинение, % от 12;
  • Относительное сужение, %, 45;
  • Число твердости по Бринеллю, HB — 230…240;
  • Твердость после закалки HRC — 53…57;
  • Ударная вязкость, кДж/м 2  — 21…24.

Купить прутки, прицелы и поковки из легированных инструментальных сталей марок 6ХС, 60ГнСи4, 6хс по цене производителя предлагает компания Электровек-Сталь.Поставщику обеспечить соблюдение номенклатуры поставки продукции, гарантированную своевременную транспортировку металла по указанному заказчиком адресу.

Эквивалентная твердость-прочность – Lamineries Matthey

Эквивалент твердости-прочности

В следующей таблице приведено приблизительное (и без гарантии) соответствие между твердостью по Виккерсу, Hv, твердостью по Роквеллу, HRC, и пределом прочности при растяжении, Rm в Н/мм2.

90 732 9074 615.6 – + + +8 46.2 девяносто одна тысяча сто сорок-восемь 708,4 + 91 339 530,5
Кт Виккерсу КПЧ Кт Виккерсу КПЧ Кт Виккерсу КПЧ
(Н / мм2)  (Н/мм2)  (Н/мм2)
300 89.7 1100 337,2 34,2 1900 584,6 54,4
325 97,4 1125 344,9 35,0 +1925 592.4 54.8
350 105.2 105.2 1150 352.6 352.6 35.8 1950 600,1 55.2
375 112,9 1175 360,4 36,6 1975 года 607,8 55,6
400 120,6 1200 368,1 37.59 2000 615.6 56.1
1284 128,4 1225 375.8 38.2 2025 623,3 56,6
450 136,1 1250 383,6 39,1 2050 631,0 57,2
475 143,8
1275 391.3 40.0 20750 638.8 57.3
50610
50010103 151.6 1300 399.0 40,8 2100 646,5 57,6
525 159,3 1 325 406,8 41,3 2125 654,2 57,8
550 167.0 1350 414,5 42.2 42.2 2150 662,0 662,0 58.1
575 174.8 1375 422,2 42,9 2175 669,7 58,5
600 182,5 1400 430,0 43,6 2200 677.4 58.9
625 625 190.2 1425 437.7 437.7 44.2 2925 685.2 59.3
650 198,0 91 095 1450 445,4 44,9 2250 675 205,7 +1475 453,2 45.6 45.6 2275 700.6 700.6 60.1
70010103 213.40103 1500 460.9 + 2300 60,4
725 221,2 1525 468,6 46,8 2325 716,1 60,7
750 228,9 1550 476.4 476 4 2350 723.8 723.8 61,0 775 236,6 975 236.6 1575 484.1 48,0 2375 731,6 61,3
800 244,4 21,3 1600 491,8 48,7 2400 739,3 61,7
825 252.1 252.1 23.0 1625 499.6 499.6 49.1 2425 747,0 747,0 62,0
850 259.8 24,0 1650 507,3 49,3 2450 754,8 62,3
875 267,6 24,9 1675 515,0 50,0 2475 762.5 62.6
900 900 3 275.4 275.4 26.4 1700 522.8 522.8 50.8 2500 770.2 62,8
925 283,0 27,6 1725 51,2 2525 778,0 63,0
950 290,8 28,6 + 1750 538.2 51.6 51.6 2550 785.7 63.3 63.3
975
2985 298.5 1775 1775 546.0 52,2 2575 793,4 63,6
1000 306,2 30,6 1800 553,7 52,8 2600 801,2 64,0
1025 39103 314.0 31.6 1825 561.4 561.4 53.2 2625 808.9 808.9 64.3
1050 321.7 32,3 1850 569,2 53,7 2650 816,6 64,6
1075 329,4 33,2 1875 576,9 54,1 2675 824.4 64.9

Сталь Р6М5: характеристики, применение

Сплав элемента восьмой группы периодической таблицы с атомным номером 26 (железо) с углеродом и некоторыми другими элементами называется сталью.Он обладает высокой прочностью и твердостью, но ему не хватает пластичности и ударной вязкости из-за углерода. Элементы сплава повышают положительные характеристики сплава. Однако сталь считается металлическим материалом, содержащим не менее 45% железа.

Рассмотрим такой сплав, как сталь Р6М5, и выясним, какими характеристиками он обладает и в каких областях применяется.

Марганец как легирующий элемент

До XIX века для обработки цветных металлов и дерева применялась обыкновенная сталь.Его режущих характеристик для этого было вполне достаточно. Однако при попытках работы со стальными деталями инструмент очень быстро нагревался, изнашивался и даже деформировался.

Английский металлург Р. Мюшетт путем проведения опытов выяснил, что для того, чтобы сделать сплав более прочным, в него необходимо добавить окислитель, который выделит из него лишний кислород. В литейную сталь добавляют зеркальный чугун, в состав которого входит марганец. Поскольку это легирующий элемент, его процентное содержание не должно превышать 0.8%. Так, сталь Р6М5 содержит от 0,2 до 0,5 % марганца.

Вольфрамовое железо

Уже в 1858 году многие ученые и металлурги работали над производством сплавов с вольфрамом. Они точно знали, что это один из самых тугоплавких металлов. Добавление его в сталь в качестве легирующего элемента позволило получить сплав, выдерживающий высокие температуры и не изнашивающийся.

Сталь Р6М5 содержит 5,5-6,5% вольфрама. Сплавы с его содержанием чаще всего начинаются на букву «П» и называются быстрорежущими сплавами.В 1858 г. Мюшетт произвел первую сталь, содержащую 9% вольфрама, 2,5% марганца и 1,85% углерода. Позднее, добавляя еще 0,3 % С, 0,4 % Cr и удаляя 1,62 % Mn, 3,56 % W, металлург получил сплав, названный самокалем (Р6М5). По своим характеристикам она тоже похожа на сталь Р18.

Дефицит вольфрама

Конечно, в 1860-е годы, когда многие элементы были в полном изобилии, вольфрамовая сталь считалась самой прочной. Со временем этого элемента в природе становится все меньше, а цена на него растет.

С экономической точки зрения добавление большого количества W в сталь стало нецелесообразным. По этой причине сталь Р6М5 гораздо популярнее Р18. Глядя на их химический состав, можно увидеть, что содержание вольфрама в Р18 составляет 17-18,5%, а в сплаве вольфрам-молибден максимально до 6,5%. Кроме того, в самокале содержится до 0,25 % меди и молибдена до 5,3 %.

Прочие легирующие элементы

Помимо вышеперечисленных углерода, марганца, вольфрама и молибдена, сталь Р6М5 также содержит кобальт (до 0,5%), хром (4,4%), медь (0,25%), ванадий (2,1%), фосфор (0,03%), сера (0,025%), никель (0,6%), кремний (0,5%). Для чего они?

Каждый легирующий элемент выполняет свою функцию. Например, хром необходим для термоупрочнения, а никель повышает вязкость. Молибден и ванадий практически исключают хрупкость после отпуска. Некоторые из легирующих элементов улучшают свойства стали, такие как твердость до красного цвета и твердость в горячем состоянии.

Сталь Р6М5, характеристики которой мы исследуем, в закаленном состоянии имеет твердость 66 HRC при температуре испытаний до 600°С.Это значит, что даже при сильном нагреве он не теряет своих прочностных характеристик, а значит, не изнашивается и не деформируется.

Обозначение P6M5

Расшифровка стали зависит от того, как она изготовлена, какие легирующие элементы входят в состав и сколько в ней углерода. Для разных видов есть свои обозначения. Если, например, сплав не содержит легирующих элементов, то он обозначается «Ст» и рядом с ним ставится цифра, обозначающая среднее содержание углерода в стали (Ст20, Ст45).

В низколегированных сплавах сначала идет процент содержания углерода, а затем буквы, обозначающие химические элементы (10ХСНД, 20Хх5ФА). Если же рядом с ними, как в примере, нет цифр, значит, содержание каждой из них не превышает 1%. Буква «П» в марке сплава означает, что он быстрорежущий (быстроходный).

За ним стоит цифра – это процентное содержание вольфрама (Р9, Р18), а далее, буквы и цифры – легирующие элементы и их процентное соотношение.Отсюда следует, что быстрорежущая сталь Р6М5 содержит до 6 % вольфрама и до 5 % молибдена.

Отжиг

Как правило, производство такого сплава является классическим и будет применяться для всех быстрорежущих сталей. Однако следует иметь в виду, что для того, чтобы вольфрамо-молибденовый сплав был действительно прочным, твердым и долговечным, его необходимо отжигать.

Если другие марки, например, Ст45, при отжиге теряют свои прочностные свойства, то быстрорежущие, наоборот, улучшаются и становятся прочнее и тверже.Поэтому R6M5 перед закалкой отжигают. Как это произошло?

Прокат (например, «сталь Р6М5») толщиной около 22 мм в специальной печи нагревают до температуры 870°С, затем охлаждают до 800°С, а затем снова нагревают. Таких циклов может быть около 10.

Кроме того, после пятой надо постепенно снижать температуру. Например, снова нагрев, но до 850°С, следует охладить до 780°С. И так до тех пор, пока не будет достигнута отметка в 600°С.

Такой сложный процесс отжига объясняется наличием в легированных сплавах зерен аустенита, что крайне нежелательно. Нагрев и охлаждение позволяют максимально растворить легирующие элементы, но при этом не будет расти аустенит.

Если не соблюдать температурный режим и проводить отжиг при температуре более 900°С, то в сплаве образуется повышенное количество аустенита и снижается твердость. Охлаждение рекомендуется проводить с помощью масляных ванн, это убережет вольфрамо-молибденовый сплав от трещин и выкрашивания.

Способ изготовления Р6М5

Конечно, как и любой другой сплав, Р6М5 производится в другом ассортименте. Так, в некоторых цехах быстрорежущую горячую сталь разливают в слитки. На другом производстве его прокатывают горячекатаным. Для этого нагретые слитки сжимаются между валами прокатного стана. Его результирующая форма будет зависеть от формы самих валов.

Сталь марки Р6М5 широко применяется для деталей, работающих при высоких температурах. По этой причине в последнее время порошковый метод стал очень популярным методом производства стали.

При разливке горячей стали в слитки из расплава очень быстро выделяются карбиды. На отдельных участках они образуют неоднородные участки скопления, которые впоследствии являются местом зарождения трещин.

В производстве порошка используется специальный порошок, который содержит все необходимые компоненты. Его спекают в специальной вакуумной емкости при высокой температуре и давлении. Это способствует тому, что материал получается однородным.

Приложение

Сталь Р6М5 широко применяется в различных отраслях промышленности.Чаще всего его используют для изготовления режущего инструмента для токарных, фрезерных и сверлильных станков в металлургии. Это связано с его характеристиками прочности, жаростойкости, твердости.

Как правило, из него изготавливают сверла, метчики, плашки, фрезы. Металлорежущий инструмент из стали Р6М5 отлично подходит для резки на высоких скоростях, к тому же не требует охлаждения. Нож из стали Р6М5 – тоже не редкость.

Поскольку вольфрамово-молибденовый сплав обладает высокой твердостью и высокой вязкостью, его часто используют для изготовления ножей с прочными рукоятками и красивым рисунком.

Легирующие элементы в необходимом количестве позволили создать уникальную сталь, которая практически не ржавеет и обладает хорошей шлифуемостью. Это позволяет увеличить скорость резки сантехники в 4 раза.

Применяется также для производства жаростойких шарикоподшипников, работающих на высоких скоростях при температуре 500-600°С. Аналогами сплава Р6М5 являются Р12, Р10К5Ф5, Р14Ф4, Р9К10, Р6М3, Р9Ф5, Р9К5, Р18Ф2, 6М5К5.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.