Что такое быстрорежущая сталь

Сталь Р18 — расшифровка маркировки быстрорежущего сплава, характеристики и применение

что такое быстрорежущая сталь

Сплав Р18 относится к категории инструментальных быстрорежущих сталей. Калиброванные прутки Р18 еще называют серебрянкой. Характеризуется содержанием ванадия менее 2%. Хорошо подвергается обработке сваркой и шлифовке.

Материал применяется для изготовления инструмента для металлорежущих станков: фрезы, сверла, резцы, протяжки, шеверы, долбяки и прочие.

Высокие эксплуатационные характеристики инструменту придают карбидообразующие элементы, вводимые в сплав в качестве легирующих элементов.

Из быстрорежущей стали изготавливаются инструменты, работающие с большой производительностью и сопротивлением. При этом сохраняют свои режущие свойства при нагреве до 700 °C.

Р18, расшифровка маркировки стали

Обозначение марки сплава понятно просвященным. Оно расшифровывается следующим образом:

  • Р — сталь быстрорежущая;
  • 18 — содержание вольфрама.

Кроме вольфрама в сплаве, также содержатся:

  • Fe (железо) — 73%;
  • Cr (хром) — 4%;
  • V (ванадий) — не более 1,4%;
  • Мо (молибден) — менее 1%;
  • С (углерод) — 0,8%
  • Si (кремний) — 0,5%;
  • Mn (марганец) — 0,5%;
  • Со (кобальт) — 0,5%;
  • Ni (никель) — 0,4%;
  • S (сера) — 0,03%;
  • Р (фосфор) — 0,03%.

Характеристики и применение

Говоря о стали р18, характеристиках и применении, нужно отметить, что изготовленные из нее инструменты после термической обработки обладают твердостью HRC 6265 единиц и высокой прочностью. Этого вполне достаточно для обработки конструкционных сталей обыкновенного качества. Длительная красностойкость без потери прочности позволяет производить длительную обработку деталей.

Но большим недостатком сплава считается карбидная неоднородность. Особенно это заметно в заготовках большого диаметра. В крупном инструменте данный недостаток проявляет себя снижением стойкости и выкрашиванием режущих элементов.

Проблему решают увеличением избыточного количества карбидной фазы. Термообработка делает внутреннюю структуру стали мелкозернистой.

Свойства материала

У стали р18 есть следующие физические свойства

Параметр Единица измерения
Плотность, 8800 кг/см3
Модуль упругости, Е 220 ГПа
Модуль сдвига при кручении, G 83 ГПа
Теплопроводность 28 Вт/(м·градус)

Удельное электрическое сопротивление зависит от температуры нагрева металла

Удельное электрическое сопротивление
Температура, град Количество
20 420
100 470
200 545
300 630
400 720
500 815
600 920
700 1035
800 1150
900 1175

Механические свойства выделяют от завода производителя и после термообработки

От завода-производителя

Предел прочности при растяжении, Ϭ В 830 МПа
Максимум текучести, Ϭ Т 450 МПа
Линейное удлинение, δ 5 13%
Предел сужения, ψ 22%
Предел прочности при сжатии, Ϭ СЖ 1050 МПа
Твердость, НВ 227
Ударная вязкость, KCU 100 кДж/м2

После термообработки

Параметр Значение, МПа
Ϭ В 2150
Ϭ Т 2480
Ϭ СЖ0,2 3060
Ϭ СЖ 3820
Ϭ ИЗГ 3000
Тк 1880

Теплостойкость (красностойкость). При температуре 610 °C твердость составляет HRC 59 на протяжении 4 часов.

Технологические свойства

Температурный режим ковки 900 °C — 1200°С
Охлаждение после ковки 750 °C — 800 °C, колодец
Свариваемость Хорошая, без ограничений
Обработка резанием НВ до 228, К v = 0.3−0.6
Обработка шлифованием Повышенная
Флокеночувствительность Отрицательная

Использование быстрорежущей стали Р18 характерно для режущих лезвийных инструментов, которые предназначены для обработки металлов с различной твердостью, в том числе нержавеющих и жаропрочных сталей.

Их твердость достигает HRC 70. Отличаются повышенной стойкостью к пластическим деформациям и износостойкостью при нагревании. В отличие от инструментальных сталей инструментами из Р18 скорость обработки повышается до 4 раз.

Улучшение эксплуатационных свойств достигается термической обработкой. Нагрев под закалку производится до температуры 1300 °C. Введенный в состав кобальт повышает температуру превращения внутренней структуры карбидов. Основным карбидом считается Fe3W3С. При нагревании и выдержке значительная часть карбида переходит в твердый раствор мартенсита ли аустенита.

Для получения мелкозернистой внутренней структуры используется низкий отпуск. Температура проведения 550 °C — 560 °C. В данной фазе происходит распад остаточного аустенита и выделение дисперсных карбидов.

Для предотвращения образования трещин нагрев под закалку производят ступенчато. Сначала подогревают до 500 °C, затем до 850 °C. Выдержка при температуре 1300 °C проводится в зависимости от толщины обрабатываемой детали. Время не более 15 секунд на 1 мм размера при диаметре не более 30 мм. Например, диаметр фрезы 10 мм. Время выдержки не должно превышать 150 секунд (2,5 минуты).

Время подогрева вдвое больше времени выдержки заготовки. Из-за избыточного количества карбидов остаточный аустенит не может полностью преобразоваться. Поэтому применяется многократный отпуск.

Режущий инструмент из быстрорежущей стали подвергается дополнительной обработке для повышения коррозионностойкости и изностойкости режущей кромки. В зависимости от типа обрабатываемого материала используется:

  • азотирование, снижающее хрупкость поверхностного слоя;
  • цианирование, увеличивающее вязкость;
  • сульфидирование;
  • пропаривание.

Данные операции производятся после термической обработки, заточки и шлифовки. Это помогает придать готовому инструменту большую прочность

Источник: https://tokar.guru/metally/stal/bystrorezhuschaya-stal-r18-harakteristika-i-oblast-primeneniya.html

Быстрорежущие инструментальные стали: марки, характеристики, маркировка

что такое быстрорежущая сталь

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

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

Характеристики быстрорежущих сталей

К категории быстрорежущие стали относят сплавы, химический состав которых дополнен рядом легирующих добавок.

Благодаря таким добавкам сталям придаются свойства, позволяющие использовать их для изготовления режущего инструмента, способного эффективно работать на высоких скоростях.

Быстрорежущие инструментальные стали от обычных углеродистых сплавов как раз и отличает то, что инструмент, который из них изготовлен, может с успехом применяться для обработки твердых материалов на повышенных скоростях.

Фрезеровка детали на профессиональном гравировальном станке

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

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

Характеристики и назначение быстрорежущих сталей

Расшифровка обозначения марок сталей

Изначально быстрорежущая сталь как материал для изготовления режущих инструментов была изобретена британскими специалистами.

С учетом того, что инструмент из такой стали может использоваться для высокоскоростной обработки металлов, этот материал назвали «rapidsteel» (слово «рапид» здесь как раз и означает высокую скорость).

Такое свойство данных сталей и придуманное им в свое время английское название послужили причиной того, что обозначения всех марок данного материала начинаются с буквы «Р».

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

Первая цифра, стоящая после буквы Р в обозначении стали, указывает на процентное содержание в ней такого элемента как вольфрам, который во многом и определяет основные свойства данного материала.

Кроме вольфрама быстрорежущая сталь содержит в своем составе ванадий, молибден и кобальт, которые в маркировке обозначаются, соответственно буквами Ф, М и К.

После каждой из такой буквы в маркировке стоит цифра, указывающая на процентное содержание соответствующего элемента в химическом составе стали.

Пример расшифровки марки быстрорежущей стали

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

Итак, стали быстрорежущих марок принято разделять на следующие категории:

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

Определение разновидности стали по искре

Как уже говорилось выше, характеристики сталей, относящихся к категории быстрорежущих, преимущественно определяются содержанием в них такого элемента как вольфрам.

Следует иметь в виду, что если в быстрорежущем сплаве содержится слишком большое количество вольфрама, кобальта и ванадия, то по причине формирования карбидной неоднородности такой стали режущая кромка инструмента, который из нее изготовлен, может выкрашиваться под воздействием механических нагрузок.

Таких недостатков лишены инструменты, изготовленные из сталей, содержащих в своем составе молибден. Режущая кромка подобных инструментов не только не выкрашивается, но и отличается тем, что имеет одинаковые показатели твердости по всей своей длине.

Маркой стали для изготовления инструментов, к которым предъявляются повышенные требования по их технологическим характеристикам, является Р18. Обладая мелкозернистой внутренней структурой, такая сталь демонстрирует отличную износостойкость.

Преимуществом использования стали данной марки является еще и то, что при выполнении закалки изделий из нее они не перегреваются, чего не скажешь о быстрорежущих сплавах других марок.

По причине достаточно высокой стоимости инструментов, изготовленных из стали этой марки, ее часто заменяют на более дешевый сплав Р9.

Технические характеристики стали марки Р18

Достаточно невысокая стоимость стали марки Р9, как и ее разновидности — Р9К5, которая по своим характеристикам во многом схожа с быстрорежущим сплавом Р18, объясняется рядом недостатков данного материала. Наиболее значимым из них является то, что в отожженном состоянии такой металл легко поддается пластической деформации.

Между тем сталь марки Р18 также не лишена недостатков. Так, из данной стали не изготавливают высокоточный инструмент, что объясняется тем, что изделия из нее плохо поддаются шлифовке.

Хорошие показатели прочности и пластичности, в том числе и в нагретом состоянии, демонстрируют инструменты, изготовленные из стали марки Р12, которая по своим характеристикам также схожа со сталью Р18.

Свойства стали марки Р9К5

Методы производства и обработки

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

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

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

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

Закалка готовых инструментов, выполненных из быстрорежущего сплава, осуществляется при температурах, которые способствуют лучшему растворению в них легирующих добавок, но в то же время не приводят к росту зерна их внутренней структуры.

После выполнения закалки быстрорежущие сплавы имеют в своей структуре до 30% аустенита, что не самым лучшим образом сказывается на теплопроводности материала и его твердости.

Для того чтобы уменьшить количество аустенита в структуре сплава до минимальных значений, используются две технологии:

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

Улучшение характеристики изделий

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

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

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

Источник: http://met-all.org/stal/bystrorezhushhaya-stal-instrumentalnaya-marki-harakteristiki-markirovka-bystrorez.html

Сталь р18 — расшифровка маркировки быстрорежущего сплава, характеристики и применение — Станок

что такое быстрорежущая сталь

18.12.2019

Марка стали Р18 относится к быстрорежущему классу с нормальной производительностью.

В ее состав входит 18% вольфрама, что обеспечивает улучшение технических качеств: повышение твердости до HRC 62-65, красностойкости до 600 градусов, прочности. Она пользуется высокой популярностью, из нее часто изготавливают ножи и прочий режущий инструмент.

Преимуществом изделий является простота механической обработки, а недостатком – карбидная неоднородность, которая усугубляется с увеличением толщины детали.

В качестве основных методов обработки стали выступают фрезеровка и заточка, также используется резка, сверловка, нарезка резьбы. Обработка конструкционной и легированной стали осуществляется с использованием инструмента, изготовленного из более прочного и твердого металла, в качестве которого может выступать быстрорежущая сталь Р18.

Вернуться

Расшифровка

  • В наименовании содержится информация о виде стали – быстрорежущем инструментальном (Р), в состав которой входит 18% вольфрама (18).
  • Вернуться

Химсостав

В составе металла содержится:

  • 73% феррума;
  • 17,75±0,75% вольфрама;
  • 15% молибдена;
  • 4,1±0,3% хрома;
  • 1,2±0,2% ванадия;
  • 0,78±0,05% углерода;
  • по 0,5% кобальта, марганца и кремния;
  • 0,4% никеля;
  • по 0,03% серы и фосфора.

Соответствие состава стали Р18 указанным нормам обеспечивает ее прочность, надежность и долговечность, позволяет использовать для изготовления инструментов и деталей для токарных, фрезерных станков, нарезки резьбы внутреннего и наружного типа, создания и обработки отверстий. Металл подходит для мехобработки легированной, углеродистой, конструкционной стали с пределом прочности до 1 ГПа, цветных металлов.

  1. Сохранение рабочих параметров обеспечивается при температуре менее 600 С.
  2. Вернуться

Где применяется?

Металл широко распространен при создании лезвийного режущего инструмента, предназначенного для мехобработки материалов на основе железа и углерода с разной степенью твердости.

К ним относятся жаростойкие и нержавеющие стали, твердость которых достигает HRC70.

Использование стали Р18 обеспечивает увеличение скорости обработки, исключает пластические деформации и изменение характеристик в результате нагрева.

Повышение технических параметров материала обеспечивается за счет термической обработки. Одним из способов является закалка, которая осуществляется при температуре 1300 градусов.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Сколько штук арматуры в тонне 12 мм

За счет присутствия в составе кобальта происходит рост температуры, при которой изменяется внутренняя структура карбидов, основным из которых является Fe3W3C.

Во время закалки большая часть данного вещества превращается в твердый мартенсит или аустенит.

Низкий отпуск быстрорежущей стали Р18 при t = 550-560 градусов позволяет получить мелкозернистую структуру. Это обусловлено разложением остаточной аустенитной формы и образованием дисперсных карбидных соединений.

Чередование режимов термообработки позволяет исключить риск трещинообразования. При этом чаще всего используют порядок:

  • нагрев до 500 градусов;
  • повышение температуры до 850 градусов;
  • установка температуры на 1300 градусов на протяжении определенного количества времени в зависимости от толщины элемента (1-30 мм, 15 секунд на каждый миллиметр).

После этого осуществляется ступенчатый отпуск, что обеспечивает полное преобразование остаточной аустенитной структуры стали Р18.

Устойчивость к коррозии и износу обеспечивается за счет дополнительной обработки режущей части. Для этого может применяться один из методов:

  • пропарка;
  • покрытие сульфидами;
  • цианирование для увеличения вязкости;
  • азотирование для снижения хрупкости.
  • Они осуществляются после термообработки, заточки и шлифования, что гарантирует повышение прочности.
  • Вернуться

Технические характеристики

Основными характеристиками стали Р18 являются:

вязкость 100 кДж/м2;
твердость по Рокквелу 227;
прочность при сжимающей нагрузке 10,5 ГПа;
относительное удлинение 13%;
предел текучести 0,45 ГПа;
прочность при растягивающей нагрузке 0,83 ГПа;
способность проводить тепло 28 Вт/мК;
модуль сдвига/упругости 83/220 ГПа;
удельный вес 8,8 т/м3.

Вернуться

Сортамент

Выпуск продукции осуществляется в соответствии с нормативными документами, в качестве которых выступают ГОСТ:

  • №1133-71 – прокатные элементы;
  • №4405-75 – полосы и прутья;
  • ТУ 14-11-245-88 – профили.
  1. Также существуют и другие виды проката.
  2. Вернуться

Применение при резании

Заточка инструмента осуществляется в 2-4 раза быстрее при использовании марки стали Р18.

Она применяется для изготовления режущего инструментария, эксплуатируемого в сложных условиях, в то числе при нагреве и высокой нагрузке.

При этом обеспечивается сохранение основных технических характеристик изделий, что является преимуществом. Такой параметр необходим при создании автоматизированных цехов.

Высокое качество реза обусловлено присутствием легирующих компонентов в составе материала. Заточка осуществляется с помощью наждачных кругов, но во время процесса важно исключить динамические и вибрационные воздействия.

Вернуться

Производство режущего инструмента

Цена стали Р18 определяется типом проката, при этом учитывается вес изделия и объем заказа. Одним из видов готовых продуктов является сверло, которое изготавливается на основании требований Госстандарта 2034-80. К ним относится необходимость обеспечения твердости на хвостовике 63-68 HRC.

Шлифовка является последующей стадией после температурной обработки. Для этого используются специальные станки, способные гарантировать соблюдение допусков на продукт обработки – А1 и В1 по h8, В – h9.

Вернуться

Термообработка

Закалка и отпуск являются причинами дисперсного затвердевания. При этом происходит распад основной части карбидных соединений, и образуется твердый раствор аустенита и мартенсита.

В результате металл насыщается углеродом и легирующими компонентами. Термообработка стали Р18 включает закалку при температуре 1200-1300 градусов и отпуск при 550-560 градусах.

Это обеспечивает предельную прочность состава за счет выделения карбидных соединений и распада аустенита.

Инструменты сложной геометрической формы, с тонким лезвием, эксплуатируемые при изменяемой нагрузке, должны быть прочными и вязкими.

Для этого термическая обработка включает различные режимы и типы нагрева и отпуска, что приводит к распаду карбидов и упрочнению аустенитной формы. Это также положительно сказывается на устойчивости к действию температуры.

Тонкое лезвие с шириной режущей кромки 3-5 мм проходит закалку при температуре 1250 градусов.

Марка Р18 имеет характерную особенность – при бесступенчатом нагреве после термообработки могут образоваться трещины и прочие дефекты на поверхности.

Чтобы исключить данный негативный фактор, нагрев осуществляют ступенчато, на первой стадии температура повышается до 500 градусов, на втором – 850 градусов, на третьем – 1300 градусов. Для определения продолжительности закалки необходимо учитывать толщину изделия.

На каждый миллиметр сечения требуется порядка 10-15 секунд. Во время первых двух стадий можно увеличить данную продолжительность в два раза.

Предварительный и окончательный нагрев осуществляется в соляной ванне, заполненной смесью хлоридов бария (78%) и натрия (22%). Раскисляется раствор посредством введения фтористого магния, что не допускает образования на поверхности металла оксидной пленки.

Отпуск также происходит ступенчато, продолжительность каждой ступени составляет 1 час, всего предусмотрено 3 этапа.

Вернуться

Аналоги стали Р18

К аналогам стали Р18 относятся:

  • российская Р12;
  • китайская W18Cr4V;
  • европейская 1.3355;
  • немецкая HS18-0-1;
  • американская Т1.

На протяжении долгого времени данный материал использовался для изготовления режущего инструмента. Твердость его обусловлена температурной обработкой, что также обеспечивает прочность металла. К недостаткам его относится только карбидная неоднородность, которая отчетливо видна в прутьях большого сечения.

Посмотрите также на марки:

  • 17Г1С;
  • 12Х18Н10Т;
  • 40Х13;
  • 40ХН;
  • М390.

Полезно? Сохраните себе на стену! Спасибо за лайк!

Источник: https://regionvtormet.ru/okrashivanie/stal-r18-rasshifrovka-markirovki-bystrorezhushhego-splava-harakteristiki-i-primenenie.html

Быстрорежущая сталь: ГОСТ, состав, твердость, термическая обработка :

Для того чтобы рабочая поверхность инструмента сохраняла заданные свойства длительное время, необходимо использование специальных сплавов и сталей для изготовления таких элементов. На сегодняшний день детали режущего инструмента производятся из твердых сплавов, инструментальных марок стали. Для фрез, резцов, зубил используется в основном быстрорежущая сталь.

Основные требования к сплавам для режущего инструмента

Детали такого типа длительное время работают в условиях трения и повышенных температур. Однако рабочая поверхность должна сохранять свои свойства, обладать высокой износостойкостью и твердостью. При больших скоростях, которые набирает инструмент в процессе резанья, нагревается и его кромка, и сама деталь, и стружка.

Поэтому основная характеристика, которой должна обладать быстрорежущая сталь – теплостойкость. Для труднообрабатываемых материалов используют порошковые быстрорежущие стали. Они имеют более высокие режущие свойства. Недостатком таких сплавов является затруднительная обработка заготовок.

Все необходимые характеристики достигаются путем введения определенных легирующих элементов и специальной термической обработкой.

Маркировка стали

Быстрорежущая сталь маркируется буквой Р, которая ставится впереди. Основными легирующими элементами являются вольфрам, хром. Также дополнительно вводят такие элементы, как ванадий, молибден. Цифра после буквы Р указывает процентное содержание вольфрама в стали.

Как правило, в состав быстрорежущей стали входит около 4% хрома. Данный элемент в маркировке не указывается. Если цифры стоят перед буквой Р, то они указывают на процентное содержание углерода (например, сталь 11Р3АМ3Ф2 содержит 1,1% углерода).

В основном стали данной группы являются высоколегированными.

Влияние легированных элементов на свойства стали

Высокую теплостойкость быстрорежущих марок стали обеспечивают вольфрам, молибден. На их основе образовываются карбиды, которые частично переходят в твердый раствор. После термообработки обеспечивается структура мартенсита. Вольфрам, молибден, а также ванадий замедляют его распад. Именно это обеспечивает необходимую красностойкость. Продолжительное время использовалась быстрорежущая сталь, легированная только вольфрамом.

Однако из-за дефицитности данного металла его начали частично заменять молибденом. Этот элемент также положительно влияет на склонность вольфрамовых марок стали к карбидной неоднородности. Наиболее твердый карбид образовывает ванадий. Однако при этом содержание углерода должно быть достаточным для большего насыщения твердого раствора. Чем больше вводится ванадия, тем больше должно быть углерода в составе сплава.

Основная задача хрома – придание стали высокой прокаливаемости. Красностойкость также повышает и кобальт.

Быстрорежущая сталь (твердость при легировании данным элементом повышается до 70 HRC) в данном случае будет иметь пониженную прочность. Стоит отметить, что введение хрома широко не применяется из-за большой стоимости элемента.

Термообработка быстрорежущей стали

Данные марки стали поступают в состоянии ковки (температура около 1200 °С). Производится нагрев до 860 °С, затем металл выдерживается при температуре около 760 °C. Термическая обработка инструмента включает закалку и отпуск. Стоит отметить, что такая обработка имеет свои особенности. Во-первых, необходим медленный, постепенный нагрев.

Так как сталь высоколегированная, ее теплопроводность довольно низкая, стремительное нагревание может привести к образованию трещин. При этом очень важно нагревать заготовку равномерно. Используются электрические печи, соляные ванны.

Процесс обработки быстрорежущей стали довольно трудоемкий, он требует четкого соблюдения всех этапов технологического процесса.

Закалка стали для режущего инструмента

задача закалки – растворение карбидов в аустените. Как правило, карбиды на основе вольфрама и хрома растворяются при 1200 °С, ванадий требует более высоких температур. После данного этапа структура имеет избыточные (те, что не растворились) карбиды. Они сдерживают рост зерна.

Высокие температуры обеспечивают мелкозернистый аустенит. Охлаждение происходит в масле или расплаве солей. Температура по сечению детали выравнивается. Такая обработка быстрорежущей стали позволяет избежать появления трещин.

После закалки сталь имеет следующую структуру: мартенсит, остаточный аустенит, карбиды.

Отпуск быстрорежущей стали

Отпуск стали способствует превращению мартенсита закалки в мартенсит отпуска, аустенита в мартенсит (так как первый не обладает достаточной твердостью), снятию остаточных напряжений. Как правило, термическая обработка быстрорежущей стали включает многократный отпуск. Начинается данный процесс при температуре 150 °С. Далее при 550 °С происходит дисперсионное твердение (выделяются карбиды из твердого раствора).

В результате возрастает твердость сплава. Более высокие температуры отпуска нежелательны, так как будет происходить процесс распада мартенсита, и, соответственно, снижение твердости. Вольфрамовые стали после единичного отпуска имеют в составе остаточный аустенит. Полностью он превращается в мартенсит при втором отпуске. Остаточные напряжения снимаются в процессе третьего отпуска.

Стали с содержанием кобальта могут подвергаться отпуску и в четвертый раз.

Нарушение технологии термообработки

Снижение количества углерода на поверхности заготовки может быть следствием плохой расскисленности соляной ванны, а также перегрева при аустенизации. Превышение температуры ведет к оплавлению границ зерна. Также обработанная деталь может иметь трещины.

Такое явление возникает из-за быстрого нагрева металла. Еще одна причина – ускоренное охлаждение. Низкое значение твердости может быть следствием недостаточного легирования структуры мартенсита, нарушением температурного режима при отпуске, при котором остается остаточный аустенит.

Еще один возможный дефект заготовки – нафталинистый излом.

Наиболее распространенные марки быстрорежущей стали

Быстрорежущая сталь (ГОСТ 19265-73) делится на сплавы нормальной и повышенной теплостойкости. Первая группа включает такие марки, как Р18, Р6М5. Твердость их достигает 63 HRC. Основное их предназначение – обработка чугунов, медных, алюминиевых сплавов. Более высокой теплостойкостью обладают вольфрамовые стали.

Их применяют для изготовления сверл, фрез, резцов. Сталь Р6М5, которая содержит молибден, немного уступает в режущих свойствах, однако она существенно дешевле. К тому же пластичность ее несколько выше, а склонность к образованию трещин не столь высока. Более теплостойкие стали имеют в составе ванадий и кобальт (10Р6М5, Р9Ф5).

Их твердость досягает 66 HRC. Используются они для обработки более прочных конструкционных сталей, жаропрочных сплавов, при изготовлении чистового инструмента. Характерно, что данные марки имеют более высокую износостойкость (благодаря наличию в составе ванадия). В последнее время все чаще применяется метод порошковой металлургии.

Такие инструменты имеют более высокие режущие свойства.

Источник: https://www.syl.ru/article/208876/new_byistrorejuschaya-stal-gost-sostav-tverdost-termicheskaya-obrabotka

Сталь быстрорез характеристики

Сталь Р6М5, иногда ее называют быстрорез (быстрорежущая) или самокал, относится к разряду инструментальных сталей.

Наличие в этой стали легирующих элементов, а расшифровка Р6М5, говорит о том что в ее массовом объеме содержится порядка 6% вольфрама и 5% молибдена. Кстати, буква Р, показывает, что эта сталь относится к быстрорежущим.

Существуют импортные аналоги — М2 ( США AISI/ASTM). Маркировка импортных сталей начинается с аббревиатуры HSS, ее расшифровка звучит так — высокоскоростная сталь.

Нормативная база

Производители стали Р6М5 должны руководствоваться рядом ГОСТ и ТУ, которые определяют сортамент выпускаемых изделий, химический состав, порядок контроля и приемки готовой продукции. Вся сталь, которая поступает на внутренний рынок из-за рубежа, должна соответствовать их требованиям.

Один из основополагающих документов это ГОСТ 19265-73. Именно в нем определены базовые требования к этой стали.

Характеристика Р6М5

Среди ключевых свойств Р6М5 можно назвать:

  • склонность к обезуглероживанию;

Ко всему прочему, она хорошо обрабатывается на шлифовальном оборудовании.

Все, вышеперечисленные характеристики, позволяют использовать ее при производстве инструментальной продукции самого широкого применения, который может быть использован для работы с конструкционными, в том числе и легированными сталями.

Чаще всего Р6М5 применяют при производстве протяжек, прошивок, токарных резцов, фрез и пр.

Иногда Р6М5 называют вольфрамомолибденовой сталью. Она в состоянии сохранять свои свойства даже при работе в условиях высоких температур. В качестве примера можно сказать что после проведения термической обработки ее твердость остается неизменной.

Перечисленные характеристики предопределили ее использование как стали, применяемой для работы в условиях высоких температур.

Еще одно качество стали Р6М5 — это то, что она хорошо держит заточку. Ко всему прочему, эта сталь хорошо выдерживает нагрузки ударного действия. Это позволяет ее использование в качестве сверл, разверток и другой инструментальной продукции.

Тонкости термической обработки

Термическая обработка Р6М5 имеет ряд технологических тонкостей. Они связаны со свойством этой стали к обезуглероживанию и временем необходимым для нагрева до температуры закалки.

Она составляет 1230 градусов Цельсия и в процессе нагрева делают отпуск по достижении 200 и 30 градусов, время на эти промежуточные операции составляет один час. Далее, нагрев останавливают на уровне 690, 860 и 1230 градусов.

Первые две остановки длятся по три минуты, последние девяносто секунд.

Довольно сложный процесс закаливания не может не отразиться на цене сплава и характеристиках материала.

По достижении заданной температуры в 1230 градусов, Р6М5 охлаждают с применением селитры, масла и воздуха. После этого, производят отпуск на уровне температуры в 560 градусов. Время выдержки составляет полтора часа. В точках отпуска, в сплав добавляют легирующие добавки, которые и и придают изделию необходимую твердость.

Перед началом всех видов термической обработки, сталь необходимо отжечь. Эта операция обеспечивает снижение хрупкости, но при этом сохраняя его прочностные параметры.

Применение Р6М5 в производстве и быту

Р6М5 часто применяют для производства ножей, причем как в серийном производстве, так и в быту. Надо отметить, что правильно заточенный нож справляется практически любым материалом, в интернете можно найти видео где видно как нож, произведенный из этой марки, режет пластину из металла.

Несмотря на высокую цену, ножи из Р6М5 весьма популярны в быту, но проблема заключается в том, изделие из этой стали сложно заточить и поэтому чаще всего такой нож можно встретить у охотников, туристов и пр.

Практически в каждом доме можно встретить электроинструмент, а вот вся технологическая оснастка и инструмент выполняется из Р6М5.

Сверла из этой стали применяют для различных работ по дому. Из этого сплава производят такие изделия, как:

  • простые сверла, заточенные с одной стороны;
  • выполненные в виде коронки, они предназначены для гипсокартона;
  • с концовкой, выполненной в форме копья.

Конечно, из этой стали производят и сверла для работы с металлом.

В промышленности, Р6М5, применяют для изготовления различного инструмента, например:

  • полотна для ручных и механических ножовок.

Особенности заточки

Изделия из Р6М5 подвергаются периодическому затуплению. Сразу можно сказать, что обыкновенные круги, выполненные из электрокорунда, вряд ли помогут выполнить заточку. Для этого целесообразно применять абразивы, изготовленные на основании эльбора.

Для заточки и правки применяют круги плоского профиля (ПП), а также чашечные. Но заточка кругами на основе эльбора имеет свои недостатки, выражающиеся в некачественной чистоте поверхности и появлению изменений в структуре металла.

Для достижения максимального эффекта от заточки Р6М5 рекомендовано выполнять заточку в два захода:

  • предварительная, для этого применяют круги с зерном 40;
  • чистовая, для этого используют круги с зерном 25 — 16.

Цена на сталь Р6М5

Стоимость Р6М5 довольно высока. Так, в Москве, круг с толщиной 2 мм стоит 1350 рублей за килограмм, а толщиной в 16 мм, его цена составит 600 рублей за килограмм. Для сравнения, обычная углеродистая стал стоит в пределах 20 — 40 рублей за килограмм.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Как правильно сделать скрутку на проводах

Именно высокая стоимость быстрореза подталкивает предприятия, которые используют его в работе собирать его отходы и сдавать в соответствующие организации. Затем, Р6М5 отправляют на переплавку и изготавливают новый инструмент.

Немного истории

Своим происхождением сталь Р6М5 обязана очередной промышленной революции, происходившей в Британии. В середине XIX века остро встал вопрос обработки сталей и сплавов.

Существующий на то время режущий инструмент быстро разогревался и качество обработки сводилось к нулю. В результате исследований, проведенных английским ученым-сталеваром Р.

Мюшшетом, была опробована сталь, содержащая в своем химическом составе — углерод, вольфрам, марганец и другие легирующие добавки.

Почти через полвека, американские металлурги создали сталь, которая стала прообразом современного быстрореза Р18. Примерно в то же время и сформировалась рецептура стали Р6М5.

Надо сказать, что появление быстрореза, послужило основанием для существенного роста производительности в металлообработке.

Источник: https://varimtutru.com/stal-bystrorez-harakteristiki/

Инструменты из быстрорежущей стали. История. Сущность. Перспективы

 Инструмент из быстрорежущей стали

Изменение зависимости между температурой, временем воздействия и изменением физических свойств инструментальных легированных и быстрорежущих сталей.

Марка стали Температура отпуска, °C Время выдержки, час Твердость, HRCэ Инструменты представленные на нашем сайте
У7, У8, У10, У12 150—160 1 63
Р9 580 4 Сверло перовое 90,0 Р9 по металлу (пластина) ГОСТ 25526-82
У7, У8, У10, У12 200—220 1 59
Р6М5К5, Р9, Р9М4К8, Р18 620—630 4 Фреза трехсторонняя 63,0 х 4 х 22 Р6М5К5 Z=24 с прямым зубом

Процентное содержание легирующих химических элементов в быстрорежущих сталях

Марка стали C Cr W Mo V Co Инструменты представленные на нашем сайте
Р0М2Ф3 1,10—1,25 3,8—4,6 2,3—2,9 2,6—3,3
Р6М5 0,82—0,90 3,8—4,4 5,5—6,5 4,8—5,3 1,7—2,1 < 0,50 Фреза трехсторонняя 63,0 х 5 х 22 Р6М5 Z=16 с прямым зубом
Р6М5Ф2К8 0,95—1,05 3,8—4,4 5,5—6,6 4,6—5,2 1,8—2,4 7,5—8,5
Р9 0,85—0,95 3,8—4,4 8,5—10,0 < 1,0 2,0—2,6 Сверло 7,4 х 80 х 170 Р9 длинное к/хв
Р18 0,73—0,83 3,8—4,4 17,0—18,5 < 1,0 1,0—1,4 < 0,50 Зенкер 4,0 х 35 х 80 (Н7 )машинный цил.хв-к винт.канавки Р18 Z=4 сквозной

Очень долго чтобы создавать предметы обихода, оружие убийства и орудия созидательного труда, использовались камни, дерево и лишь немного металл. Что вполне естественно. Металл трудно обрабатывать. Не торопливо металлургия и металлообработка развивалась, были придуманы токарные, фрезерные и другие станки. Встала проблема.

Промышленная революция затормозилась из-за катастрофически низкой скорости резания металлов. Двигатели, хоть плохенькие и были. Способы передачи энергии были. Но произвести достаточное количество высокоточных металлических изделий, когда скорость резания ограничивалась 5 метрами в минуту, никак нельзя.
Ситуация стала меняться во второй половине 19 века.

Тогда инженер Р. Мюшет смешав часть марганца, вольфрама и углерода, с обыкновенной сталью создал поистине совершенный, самый технологичный на тот момент сплав, его назвали «самокал». Он был дедом нынешних быстрорезов, 50 лет спустя средняя скорость резания самым совершенным инструментом возросла в 7!!! раз.

Благодаря дальнейшему прогрессу, в начале 20 годов 20-го века, до 45 метров в минуту и все продолжает ускоряться.

В общих чертах снаружи и изнутри

Быстрорежущая сталь была совершенным сплавом своего времени. Она с лихвой удовлетворяла потребности промышленности, и отчасти превосходила ожидания. Первой полноценной сталью была Р9. Р происходит от английского Rapid — скорость.

Вольфрам есть по умолчанию, значит и указывать его смысла нет. вольфрама – цифра после Р. Быстрорежущие стали содержат хрома и молибдена до 5%. Вольфрама может содержаться до 18 сотых частей. От 0,7 до 1,8 сотых углерода. И важнейший здесь металл — кобальт.

Но он и самый дорогой, поэтому не превышает по содержанию 10%.

Изготовляют быстрорежущую сталь методом отливки или порошковой металлургии. Второй способ лег в основу изготовления и твердых сплавов. При отливке кроме качества листья огромное значение имела ковка. Или обработка давлением. Еще больше значит качественный отжиг и отпуск. Многие стали отпускают от при температуре от — 80 градусах до 900 градусов.

Быстрорез, за что его любят?

Самое важное преимущество инструмента из быстрорежущей стали – скорость резания. В момент появления инструменты были на грани фантастики и превосходили все ожидания. Конкурентами на тот момент у быстрорезов были инструментальные стали, их главный бич — полное отсутствие горячей твердости. Вот три пункта превосходства инструмента из быстрорежущей стали, за что они и обрели популярность:

Важнейшее свойство – красностойкость. Определяет, сколько времени инструмент способен испытывать высокие температуры, прежде чем его режущие кромки начнут походить на печенье, упавшее в молоко.  Например Р18 за 4 часа при температуре 620 градусов снизит прочность до 59 HRC. Наиболее ходовые инструментальные стали: У10, У12 120 выдержат нагрев 150-200, их твердость упадет не значительно, до HRC63. Дальнейшее повышение температур попросту критично и абсолютно не допустимо.

Горячая твердость, вот за что быстрорез получил свое имя. Обработка металлов сильно нагревает инструмент.

Традиционные приспособления из инструментальной стали, если смотреть на диаграмму отношения температуры и твердости, падали в бездну после порога в 200 градусов. Быстрорежущая сталь легко держала 60 HRC и при 600.

Наиболее совершенные сплавы с высоким содержанием кобальта и 700 градусов. При использовании охлаждения скорость резания была огромной и полностью удовлетворяла всем требованиям.

Для инструмент очень важна прочность или ударная прочность. Когда режущая кромка без последствий переносила ударные нагрузки, особенно при долбежных операциях, прерывистом точении и фрезеровке. Инструменты из быстрорежущей стали легко справлялись с этим наравне или лучше чем стали инструментальные.

Применение инструментов из быстрорежущих сталей

Сильная вибрация, обработка с малым охлаждением и прерывистое точение – самое место для кобальтовых быстрорезов Р9К5, Р9К10. Наиболее труднообрабатываемые и коррозионно-стойкие стали — их нива.

Для деликатной и точной обработки, с небольшим припуском, используются Р9Ф5, Р14Ф4 или ванадиевые быстрорезы.

Для истинно адских условий, больших припусков и наитвердейших материалов всех разновидностей, подходят как никогда Р9М4, Р6М3 вольфрамо-молибденовые быстрорежущие стали.

Широчайшее распространение получили Р18 и Р9. Из них делают фрезы, сверла, токарные резцы. Также развертки, зенкеры и огромное число всевозможных фасонных инструментов.

Инструменты из быстрорежущей стали имеют более чем столетнюю историю, но они идут ноздря в ноздрю с алмазными, металлокерамическими и инструментами из твердых сплавов. И там где они на сегодня применяются, не могут быть заменены. Пока на их замену поставить нечего, а значит и история их еще не закончена.

Схема термической обработки быстрорежущей стали

Источник: https://xn----dtbhlufccvfemek.xn--p1ai/novosti/item/359-instrumenty-iz-bystrorezhushchej-stali

Быстрорез

Быстроре́жущие ста́ли — 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) икрасностойкостью.

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.

Из наличия на складе: Р6М5 | >>>, Р9 | >>>, Р9К5 | >>>, Р18 | >>>,  9Х4М3Ф2АГСТ | >>>, 11Р3АМ3Ф2 | >>> :: круг, лист, полоса.

Горячая твердость

При нормальной температуре твердость углеродистой стали даже несколько выше твердости быстрорежущей стали. Однако в процессе работы режущего инструмента происходит интенсивное выделение тепла. При этом до 80 % выделившегося тепла уходит на разогрев инструмента. Вследствие повышения температуры режущей кромки начинается отпуск материала инструмента и снижается его твердость.

После нагрева до 200 °C твердость углеродистой стали начинает быстро падать. Для этой стали недопустим режим резания, при котором инструмент нагревался бы выше 200 °C. У быстрорежущей стали высокая твердость сохраняется при нагреве до 500—600 °C. Инструмент из быстрорежущей стали более производителен, чем инструмент из углеродистой стали.

Изготовление и обработка быстрорежущих сталей

Быстрорежущие стали изготавливают как классическим способом (разливка стали в слитки, прокатка и проковка), так и методами порошковой металлургии (распыление струи жидкой стали азотом)[3]. Качество быстрорежущей стали в значительной степени определяется степенью её прокованности. При недостаточной проковке изготовленной классическим способом стали наблюдается карбидная ликвация.

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

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

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

После закалки в стали остается 25—30 % остаточного аустенита. Помимо снижения твердости инструмента, остаточный аустенит приводит к снижению теплопроводности стали, что для условий работы с интенсивным нагревом режущей кромки является крайне нежелательным.

Снижения количества остаточного аустенита добиваются двумя путями: обработкой стали холодом или многократным отпуском[3]. При обработке стали холодом её охлаждают до −80−70 °C, затем проводят отпуск. При многократном отпуске цикл «нагрев — выдержка — охлаждение» проводят по 2—3 раза.

В обоих случаях добиваются существенного снижения количества остаточного аустенита, однако полностью избавиться от него не получается.

Применение

В последние десятилетия использование быстрорежущей стали сокращается в связи с широким распространением твёрдых сплавов. Из быстрорежущей стали изготавливают в основном концевой инструмент (метчики, свёрла, фрезы небольших диаметров) В токарной обработке резцы со сменными и напайными твердосплавными пластинами почти полностью вытеснили резцы из быстрорежущей стали.

По применению отечественных марок быстрорежущих сталей существуют следующие рекомендации.

Сталь Р9 рекомендуют для изготовления инструментов простой формы, не требующих большого объема шлифовки, для обработки обычных конструкционных материалов. (резцов, фрез, зенкеров).

Для фасонных и сложных инструментов (для нарезания резьб и зубьев), для которых основным требованием является высокая износостойкость, рекомендуют использовать сталь Р18 (вольфрамовая).

Кобальтовые быстрорежущие стали (Р9К5, Р9К10) применяют для обработки деталей из труднообрабатываемых коррозионно-стойких и жаропрочных сталей и сплавов, в условиях прерывистого резания, вибраций, недостаточного охлаждения.

Ванадиевые быстрорежущие стали (Р9Ф5, Р14Ф4) рекомендуют для изготовления инструментов для чистовой обработки (протяжки, развёртки, шеверы). Их можно применять для обработки труднообрабатываемых материалов при срезании стружек небольшого поперечного сечения.

Вольфрамомолибденовые стали (Р9М4, Р6М3) используют для инструментов, работающих в условиях черновой обработки, а также для изготовления протяжек, долбяков, шеверов, фрез.

Скачать прайс-лист

Вернуться к списку продукции

Источник: http://uraltermo.ru/sortament/bystrorez/

Узнайте больше о быстрорежущих сталях, истории их создания, а также способах изготовления и сферах применения

4 Октября 2017 14:23

// Металлообработка

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

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

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

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

Свойства и виды быстрорежущих сталей

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

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

Быстрорежущие инструментальные стали делятся на 3 группы:

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

Основные характеристики

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

Изготовление быстрорежущих сталей

При производстве используются следующие технологии:

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

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

Где применяются быстрорежущие стали?

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

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

По использованию данных марок металла специалисты дают следующие рекомендации:

  • Вольфрамомолибденовые составы подходят для инструментов, предназначенных для черновой обработки изделий, изготовления фрез, протяжек и шеверов.
  • Кобальтовые соединения используют для обработки жаропрочных и коррозионностойких изделий в сложных условиях.
  • Ванадиевые сплавы используются для чистовой обработки материалов.
  • Марка P9 применяется для создания элементов оборудования, не подвергающихся чрезмерной нагрузке.
  • Марка P18 подходит для инструментов сложной формы и фасонных изделий, с повышенными требованиями износостойкости.
  • Сортамент металлических изделий представлен квадратом, кругом, полосой, листовым прокатом. Чаще всего режущий инструмент изготавливаются из круга. Квадратный прокат применяется для производства электрорубанков, ножей, токарных резцов. Если есть сомнения в правильном выборе подходящего сплава, лучше обратиться к специалистам. В профильных компаниях смогут подобрать прокат высокого качества и нужных эксплуатационных характеристик.

Источник: https://indust.by/info/articles/metalloobrabotka/bystrorezhushchie-stali/

Описание быстрорежущей стали Р6М5

Быстрорежущие стали обладают высокой прочностью, что позволяет использовать их для обработки твердых материалов. При этом скорость работы режущих, шлифовальных, сверлильных установок превосходит те, что можно добиться, применяя детали из инструментальной стали. Особое место в технике для быстрорежущих образцов нашлось при изготовления резьбонарезного инструмента, особенно работающего с ударными нагрузками.

В общем случае, под быстрорезами подразумевается легированная сталь, состав которой может содержать следующие химические элементы:

  • углерод, кремний, магний, никель, сера, фосфор, а также кобальт менее 1%;

Примерно такой химический состав имеет быстрорез Р6М5. Изделия из подобных сплавов не только тверды, но также имеют красностойкость и горячую твердость, обладают вязкостью. Они, несмотря на склонность к обезуглероживанию, гарантируют относительно длительный срок эксплуатации в составе деталей оборудования.

Расшифровка — что обозначают символы маркировки?

Каков же смысл аббревиатуры Р6М5 – расшифровки стали по буквам? Такие обозначения оказались наследием советских времен.

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. Для описываемой марки оно колеблется в районе 6% с небольшими отклонениями.

Далее идет буква «М», обозначающая присутствие в сплаве молибдена. Параметр, стоящий рядом – доля присутствия вещества в составе.

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

Анализируя далее аббревиатуру Р6М5, расшифровка стали может включать дополнительные буквы. Если металл получили путем электрошлакового переплава, появляется номенклатура «Ш» (Р6М5-Ш).

С внедрением новых технологий Р6М5 расшифровка стала встречаться и в такой интерпретации, Р6АМ5. Это означает легирование азотом, которое происходит на этапе охлаждения сплава после разогрева его до температуры закаливания (подробнее ниже).

Такую сталь используют при изготовлении фрезерных кругов.

Сверло японской фирмы Nachi из стали HSS

Импортные аналоги быстрорезов маркируют, как HSS, что означает High Speed Steel, в буквальном переводе, это высокоскоростная сталь, а аналоги Р6М5 это стали:

  • S600/S601 (стандарт Д-016);
  • М2 (США ПО стандарты AISI/ASTM).

Гост и ту стали р6м5

Сталь Р6М5 описывается сразу несколькими ГОСТ и ТУ. В каждом из них содержатся изделия и технические требования к ним. Несмотря на переход металлопроката на твердые сплавы, Р6М5 характеристики удерживают эту марку в поле зрения многих сталелитейных производств. Все еще остаются востребованными следующие изделия, описанные соответствующими ГОСТами или ТУ:

  • холодно-деформированные фасонные профили высокой точности ТУ 14-11-245-88;
  • кованные круги или квадраты, сортамент — ГОСТ 1133-7;
  • горячекатаные круги — ГОСТ 2590- 88;
  • калиброванный пруток — ГОСТ 7417-75;
  • прутки и полосы — ГОСТ 19265-73 (марка стали Р6М5К5);

Источник: http://xlom.ru/spravochnik/opisanie-bystrorezhushhej-stali-r6m5/

Быстрорежущие стали

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

Быстрорежущие стали

Классификация и маркировка быстрорежущих сталей

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

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

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

Состав быстрорежущих сталей различных марок

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

Область применения различных марок быстрорежущих сталей

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

Режущий инструмент из быстрорежущей стали

Область применения достаточно обширна:

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

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

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

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

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

Для уменьшения показателя аустенита в структуре могут применяться две технологии:

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

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

Кроме этого улучшение характеристик проводится следующим образом:

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

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

Источник: https://stankiexpert.ru/spravochnik/materialovedenie/bystrorezhushhie-stali.html

Быстрорежущая сталь • ru.knowledgr.com

Быстрорежущая сталь (HSS или HS) является подмножеством сталей инструмента, обычно используемых в битах инструмента и режущих инструментах.

Когда используется в механической обработке против режущих инструментов карбида это фактически сокращает материал вместо того, чтобы стричь его.

Это часто используется в лезвиях мотопилы и сверлах. Это превосходит более старые высокоуглеродистые стальные инструменты, используемые экстенсивно в течение 1940-х, в которых это может противостоять более высоким температурам, не теряя его характер (твердость).

Эта собственность позволяет HSS сокращаться быстрее, чем высокоуглеродистая сталь, отсюда имя быстрорежущая сталь.

При комнатной температуре, в их обычно рекомендуемой термообработке, сорта HSS обычно показывают высокую твердость (выше HRC60) и сопротивление трения (обычно связываемый с вольфрамом и ванадиевым содержанием, часто используемым в HSS) по сравнению с общим углеродом и сталями инструмента.

История

Хотя развитие современной скоростной стали началось во второй половине 19-го века, есть зарегистрированные доказательства подобных уровней стали, произведенной ранее. Они включают укрепленные стали в Китай в 13-м веке до н.

э, wootz сталь, произведенная в Индии приблизительно 350 до н.э и производство Дамаска и японских слоистых стальных лезвий в годах 540 н. э. и 900 н. э.

Скоростные свойства тех сталей были бы главным образом случайными, и результат местных железных руд, содержащих естественные следы вольфрама или других благоприятных компонентов получения сплава.

https://www.youtube.com/watch?v=G5mhsyV3-gA

В 1868 английский металлург Роберт Форестер Мушет развил сталь Мушета, которая, как полагают, была предшественником современных скоростных сталей. Это состояло из 2%-го углерода (C), марганец на 2,5% (Mn) и 7%-й вольфрам (W).

Главное преимущество этой стали состояло в том, что она укрепилась, когда воздух охладился от температуры, при которой большинство сталей должно было быть подавлено для укрепления.

За следующие 30 лет наиболее существенное изменение было заменой марганца (Mn) с хромом (Cr).

В 1899 и 1900, Фредерик Уинслоу Тейлор и Монсель Вайт, работающий с командой помощников в Вифлеемской Металлургической компании в Вифлееме, Пенсильвании, США, выполнили ряд экспериментов с высокой температурой, рассматривающей существующие высококачественные стали инструмента, такие как сталь Mushet; нагревание их к намного более высоким температурам, чем, как правило, считали желательным в промышленности.

Их эксперименты характеризовались научным эмпиризмом в этом, много различных комбинаций были сделаны и проверены без отношения к расхожему мнению или алхимическим рецептам, и с подробным учетом, который ведут каждой партии.

Конечным результатом был процесс термообработки, который преобразовал существующие сплавы в новый вид стали, которая могла сохранить ее твердость при более высоких температурах, позволив намного более высокие скорости и темп сокращения когда механическая обработка.

Taylor-белый процесс был запатентован и создал революцию в отраслях промышленности механической обработки, фактически требовав целых новых, более тяжелых проектов станка, таким образом, новая сталь могла привыкнуть к в полной мере. Патент был горячо оспорен и в конечном счете аннулирован.

Первый сплав, который был формально классифицирован как быстрорежущая сталь, известен обозначением T1 AISI, которое было введено в 1910. Это было запатентовано Crucible Steel Co. в начале 20-го века.

Хотя молибден, богатая быстрорежущая сталь, такая как AISI M1 использовалась с 1930-х, существенного дефицита и высокой стоимости, вызванной Второй мировой войной, поощрил развитие менее дорогих сплавов, заменяющих молибденом вольфрам. Достижения в основанной на молибдене скоростной стали во время этого периода помещают их наравне с и в определенных случаях лучше, чем основанные на вольфраме скоростные стали. Это началось с использования стали M2 вместо стали T1.

Типы

Скоростные стали — сплавы, которые получают их свойства или от вольфрама или от молибдена, часто с комбинацией двух. Они принадлежат Fe–C–X многокомпонентной системе сплава, где X представляет хром, вольфрам, молибден, ванадий или кобальт.

Обычно X компонентов присутствуют сверх 7%, наряду с углеродом на больше чем 0,60%.

Проценты легирующего элемента не делают один, даруют сохраняющие твердость свойства; они также требуют, чтобы соответствующая высокотемпературная термообработка стала истинным HSS; посмотрите Историю выше.

В объединенной системе нумерации (UNS) сорта вольфрамового типа (например, T1, T15) являются присвоенными номерами в ряду T120xx, в то время как молибден (например, M2, M48) и промежуточные типы является T113xx. Стандарты Американского общества по испытанию материалов признают 7 вольфрамовых типов и 17 типов молибдена.

Добавление приблизительно 10% вольфрама и молибдена всего максимизирует эффективно твердость и крутизну скоростных сталей и поддерживает те свойства при высоких температурах, произведенных при сокращении металлов.

В целом основной состав T1 HSS составляет 18% Вт, 4% Cr, 1% В, 0,7% C и остаток Fe. Такой инструмент HSS мог машина (поворот) мягкая сталь на скоростях до 20~30 м/минут (который был довольно существенным в это время).

M2

M2 — базируемая быстрорежущая сталь молибдена в ряду вольфрамового молибдена. Карбиды в нем маленькие и равномерно распределены. У этого есть высокая износостойкость. После термообработки ее твердость совпадает с T1, но ее сила изгиба может достигнуть 4 700 МПа, и ее крутизна и термо пластичность выше, чем T1 на 50%. Это обычно используется, чтобы произвести множество инструментов, таких как сверла, сигналы и развертки. Его decarburization чувствительность немного высока.

M35

M35 подобен M2, но с 5%-м добавленным кобальтом. Добавление кобальта увеличивает тепловое сопротивление. M35 также известен как HSSE или HSS-E.

M42

M42 — сплав быстрорежущей стали ряда молибдена с дополнительным 8%-м кобальтом.

Это широко используется в металлической обрабатывающей промышленности из-за его превосходящей красной твердости по сравнению с более обычной быстрорежущей сталью, позволяющей в течение более короткого времени цикла в производственных средах из-за более высоких сокращающихся скоростей или от увеличения вовремя между изменениями инструмента.

M42 также менее подвержен осколку, когда используется для прерванных сокращений и стоит меньше когда по сравнению с тем же самым инструментом, сделанным из карбида. Инструменты, сделанные из имеющих кобальт скоростных сталей, могут часто определяться письмами HSS-Co.

Покрытия

Чтобы увеличить жизнь быстрорежущей стали, инструменты иногда покрываются. Одно такое покрытие — TiN (титан азотируют). Большинство покрытий обычно увеличивает твердость и/или маслянистость инструмента. Покрытие позволяет переднему краю инструмента чисто проходить через материал, не имея материальной злобы (палка) к нему. Покрытие также помогает уменьшить температуру, связанную с сокращающимся процессом и увеличить жизнь инструмента.

Поверхностная модификация

Лазеры и электронные лучи могут использоваться в качестве источников сильной жары в поверхности для термообработки, повторно тая (застекление) и композиционная модификация. Возможно достигнуть различных литых форм бассейна и температур. Скорости охлаждения колеблются от 10 до 10 K s. Полезно, есть минимальное формирование взламывания или пористости.

В то время как возможности теплового рассмотрения в поверхности должны быть с готовностью очевидными, другие заявления просят некоторого объяснения. При скоростях охлаждения сверх 10 K s евтектические микроэлементы исчезают и есть чрезвычайная сегрегация заменяющих легирующих элементов. Это имеет эффект предоставления преимуществ застекленной части без связанного пробега модное повреждение.

Состав сплава части или инструмента может также быть изменен, чтобы сформировать скоростную сталь на поверхности скудного сплава или сформировать сплав, или карбид обогатил слой на поверхности скоростной части стали.

Несколько методов могут использоваться, такие как фольга, борирование пакета, плазменные порошки брызг, порошок удалил сердцевину полос, едоков удара инертного газа, и т.д.

Хотя этот метод, как сообщали, был и выгоден и стабилен, он должен все же видеть широко распространенное коммерческое использование.

Заявления

Главное использование быстрорежущей стали продолжает быть в производстве различных режущих инструментов: тренировки, сигналы, мукомольные резаки, биты инструмента, резаки механизма, видели лезвия, строгальный станок и лезвия фуганка, биты маршрутизатора, и т.д., хотя использование для ударов и умирает, увеличивается.

Скоростные стали также нашли рынок в прекрасных ручных инструментах, где их относительно хорошая крутизна в высокой твердости, вместе с высоким сопротивлением трения, сделала их подходящими для приложений низкой скорости, требующих длительного острого (острого) края, таких как файлы, долота, ручные лезвия самолета, и высококачественная кухня, карманные ножи и мечи.

Скоростные инструменты стали являются самыми популярными для использования в woodturning, поскольку скорость движения работы мимо края относительно высока для переносных инструментов, и HSS держит свой край намного дольше, чем высокоуглеродистые стальные инструменты могут.

См. также

  • Отрасли промышленности сурового испытания
  • Список производителей стали

Внешние ссылки

  • Эффекты элементов на стали
  • Стол сравнения различных стандартов качества High Speed Steel (HSS)

Источник: http://ru.knowledgr.com/01296967/%D0%91%D1%8B%D1%81%D1%82%D1%80%D0%BE%D1%80%D0%B5%D0%B6%D1%83%D1%89%D0%B0%D1%8F%D0%A1%D1%82%D0%B0%D0%BB%D1%8C

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Металлы и их обработка
-- Сайдб лев (липк) -->
Как убрать ржавчину с вещей

Закрыть