Красностойкость быстрорежущих сталей это

В последнее время часто можно слышать выражение «быстрорежущая сталь».  Что же это такое? По сути, это специальные сплавы, предназначенные для изготовления металлорежущего инструмента, который работает на высоких оборотах.  Характеристика такого металла должна предусматривать высокую прочность, износостойкость и устойчивость к перепадам температуры.

Заготовки из быстрорежущей стали.

Характеристики быстрорежущих сталей

Быстрорежущие сплавы появились относительно недавно. До их появления для обточки изделий из дерева или цветных металлов применялись обычные стальные резцы, при использовании которых возникали некоторые трудности. Они имели очень маленький срок службы ввиду быстрого износа и сильно нагревались, из-за чего работы на больших скоростях делалась невозможной.

Проблема была решена в 1858 году после получения сплава, в котором как основные легирующие добавки были использованы вольфрам и марганец. В течение последующих десятилетий методом многочисленных экспериментов было получено несколько видов сверхпрочных металлов, которые позволили значительно увеличить скорость и продуктивность металлорежущих станков.

К категории быстрорежущих сталей относят большую группу сплавов, в составе которых имеются легирующие элементы, позволяющие добиваться стойкости к износу и сильному нагреванию.  От обычных углеродистых сплавов их отличает высокий показатель прочности, который позволяет использовать инструменты из них для обработки твёрдых материалов.

Клинок из быстрореза.

Быстрорезы имеют ряд примечательных характеристик, по которым их можно отличить от других марок сталей, к ним относят следующие:

1. Сохранение твёрдости при высоких температурах, так называемая горяча твёрдость. Любые предметы при трении нагреваются. Температура режущего инструмента, работающего на огромных оборотах, увеличивается очень быстро до высоких показателей. Обычные стали при таком нагреве подвергаются отпуску, из-за чего теряют свои рабочие свойства. Быстрорежущая сталь не подвергается подобным процессам, так как её состав позволяет ей выдерживать температуру до 6000 градусов Цельсия без потери прочности.
2. Высокая красностойкость – параметр сплава, характеризующийся временным промежутком, в течение которого он способен работать при высокой температуре без потери первоначальных свойств.
3. Сопротивление разрушительным процессам. Помимо стойкости к сильному нагреву быстрорезы должны иметь повышенные механические показатели, в сравнении с обычными металлами. Инструменты из таких сплавов даже под высоким давлением не крошатся и не переламываются, за счёт чего активно применяются для изготовления свёрл и резцов.

Расшифровка обозначения марок сталей

Впервые быстрорежущая сталь была изобретена специалистами из Британии.

Так как инструменты из этого материала предусматривали работы на больших скоростях, такие сплавы получили название  «rapidsteel» (что в переводе на русский означает быстрая сталь).

Такое название, придуманное в Англии, послужило причиной для современного маркирования всех быстрорежущих марок буквой «Р».

Помимо вольфрама для быстрорезов характерно наличие таких компонентов, как кобальт, ванадий и молибден, которые в маркировке отображаются соответственными буквами: К, Ф и М.

За каждой такой буквой следует цифра, указывающая на процент от общего химического состава.

Как видно, человек, который самую малость разбирается в сталях, даже не смотря на описание, может рассказать всю основную информацию о сплаве.

Методы производства и обработки

Инструменты, которые изготавливаются из быстрорежущей стали, производятся по двум основным технологиям:

1. Классический способ, предполагающий отливку раскалённого металла в специальные формы и дальнейшую его обработку и закалку.
2. Метод порошковой металлургии: расплавленная сталь распыляется под воздействием азотной струи и затем сплавляется вновь.

Порошковая металлургия более сложная в сравнении с традиционной. Процесс производства предполагает производство стального порошка, который задувается в специальную форму и уже в ней сплавляется. Это позволяет предотвратить возникновение карбидных ликваций и сделать структуру стали более однородной и стабильной, что положительно сказывается на всех рабочих свойствах.

Так выглядит расплавленная сталь.

Порошковый метод обладает рядом достоинств, которые позволяют ему вытеснить более дорогие виды обработки, такие как литьё, штамповку и ковку:

• экономичность – исходным материалом для производства порошка могут служить даже отходы, например, окалина, к тому же такой способ требует меньше финансовых затрат в сравнении с классическим;
• достижение более точных форм изделий – детали, созданные данным методом, не требуют дальнейших обработок резанием;
• высокий показатель износостойкости.

За производственным процессом обязательно следует процесс закалки.

Закалка инструментов из быстрорезов проходит при температурах, которые способствуют наиболее благоприятному разложению в них легирующих компонентов, но в тоже время и к росту зёрен в молекулярной решётке.

После закаливания для структуры быстрорежущих сплавов характерно содержание до 30% аустенита, а это отрицательно сказывается на всех на рабочих параметрах. Чтобы уменьшить негативное влияние аустенита до минимальных значений, применяется две различных технологии:

• проводится несколько циклов нагрева, выдержки при однородной температуре и последующее охлаждение, так называемый многократный отпуск;
• до выполнения отпуска, деталь подвергают охлаждению до очень низких температур.

Улучшение характеристик изделий

К инструментам, изготовленным из быстрорезов, предъявляются высокие требования и, чтобы они обладали ими в полной мере, их поверхность подвергается обработке. Для этого применяются различные способы, в числе которых:

1. Поверхностный слой детали подвергается азотированию. Проводиться подобная обработка может в газообразной среде, состоящей либо на 80% из азота и на 20% из аммиака, либо из 100% аммиака. Процесс проходит 10-40 минут при температуре 550 – 6600 градусов. Такая операция позволяет сделать верхний слой менее хрупким.
2. Поверхность насыщают углеродом и азотом – так называемое цианирование, которое происходит за счет погружения детали в расплав цианида натрия. В зависимости от конечного назначения детали цианирование проходит под разной температурой. Чем дольше время и выше температура, тем толще получается слой.
3. Сульфидирование – выполняется в жидком расплаве сульфида с добавлением серы. Данный процесс проводится от 45 минут до 3-ёх часов при температуре от 450 до 5600 градусов Цельсия

Все вышеперечисленные процедуры выполняются уже с готовым инструментом: режущая часть заточена, поверхность отшлифована и закалена.

Нож из быстрорежущей стали.

Расшифровка: что обозначают символы маркировки

Выше уже рассказывалось, какие данные можно извлечь из названия любой марки быстрорезов. Для большей наглядность рассмотрим расшифровку одной широко используемой быстрорежущей стали Р9Ф5:

• Р – понятно, обозначение быстрорежущих сплавов, от английского «рапид» — скорость;
• 9 – процентное содержание в сплаве вольфрама;
• Ф – обозначает наличие в составе стали ванадия;
• 5 – процентное содержание ванадия.

Если анализировать аббревиатуру Р9Ф5 дальше, то её расшифровка может содержать и другие буквы. Например, если металл получен методом электрошлакового переплава, появляется ещё одна буква – «Ш».

Импортные аналоги быстрорезов имеют следующую маркировку – HSS, которая расшифровывается как High Speed Steel, в переводе на русский — это высокоскоростная сталь:

• Германия — 1.3343;
• Япония — S600/S601;
• США — М2.

Сталь с маркировкой Р9Ф5.

Гост и ту

Требования к производству, технические характеристики, процесс термообработки  и элементный состав быстрорежущих сталей регулируют специальные госты. Регулирующих документов большое количество, так как для каждого вида изделий предусмотрен свой стандарт:

• ТУ 14-11-245-88 — холоднодеформированные фасонные профили высокой точности;
• ГОСТ 1133-7 — кованые круги или квадраты, сортамент;
• ГОСТ 2590- 88 — горячекатаные круги;
• ГОСТ 7417-75 — калиброванный пруток;
• ГОСТ 14955-77 — круги со специальной отделкой поверхности .

Эти стандарты применяются практически на всех российских производствах.

Трудности закалки быстрорежущей стали

Термическая обработка быстрорезов имеет ряд сложностей, связанных со спецификой применения и предъявляемыми требованиями.

Например, термообработка Р6М5 затруднена свойством этого сплава к обезуглероживанию (его закалка требует на четверть времени больше, чем схожих сплавов Р18 и Р12). Температура закалки данного металла – 1230 градусов.

Сначала производится отпуск при 200 и 300 градусах с часовой выдержкой. Дальше обработка осуществляется в 3 этапа:

• 3 минуты – 690 градусов;
• 3 минуты – 680 градусов;
• 1,5 минуты – 1230 градусов.

Затем сталь охлаждается в селитре, в масле и на воздухе. Последующая обработка предполагает троекратный отпуск с выдержкой по 90 минут при однородной температуре 560 градусов. На этапах отпуска сплав обогащается легирующими добавками.

Изделия, нашедшие место в быту и на производстве

Сталь быстрорежущая благодаря своим положительным свойствам активно применяется в ножевом производстве. Такие режущие инструменты обладают всеми необходимыми характеристиками.

Благодаря высокой устойчивости поверхности к внешним нагрузкам они без проблем перерезают толстые канаты, древесину, кости и т.д. Они могут справиться со стальной пластиной толщиной в несколько мм.

Быстрорезы широко применяются и в промышленности. Самый яркий пример – это изготовление свёрл самых разных назначений: от дерева до сверхпрочных металлов. Из них же делают следующие детали промышленных механизмов:

• полотна ножовочные;
• зенковки;
• буры;
• резцы долбёжные;
• коронки.

Как точить изделия из быстрореза

Даже быстрорез сталь  подвержена износу и затуплению, не смотря на внушающие прочностные показатели.

Если учитывать сведения о применении и свойствах данных сплавов, то можно смело утверждать, что заточить их при помощи шлифовальных кругов из  электрокорунда не выйдет – поверхность после такой обработки всё равно остаётся шероховатой, а режущие качества не улучшаются. Что тогда говорить о ручной заточке?

Самым правильным вариантом будет отдать изделие на заточку в специализированную мастерскую, которая имеет в своём распоряжении круги из эльбора.

Иметь подобные машины в своём гараже – непозволительная роскошь и просто не целесообразно.

Лучше не пробовать проводить затачивание в гаражных условиях, так как есть шанс повредить инструмент до степени невозврата в первоначальное состояние.

Стоимость металла в продукции

Рассмотрим стоимость металла на примере одного из самых популярных быстрорезов на отечественном рынке – Р6М5. Купить готовые изделия не составит большого труда, они распространены повсеместно, однако стоимость стали довольно высокая. Ниже будет представлен примерный прайс-лист.

В зависимости от толщины листа круг инструментальный соответственно будет стоить:

• 2 мм — 1350 рублей за кг;
• 4 мм — 1200 рублей за кг;
• 16 мм – 600 рублей за кг.

Приведённые выше расценки – это относительное усреднённое значение. Они могут меняться в зависимости от многих факторов: местности, экономической ситуации и т.д. Высокая цена быстрорежущих металлов делает их популярными при сбыте металлолома. Стоимость такой вторичной продукции гораздо выше, чем обыкновенных сплавов.

Быстрорежущие стали

Инструментальные стали повышенной прокаливаемости (легированные инструментальные стали)

В эту классификационную группу входят стали, содержащие легирующие элементы в количестве 1-3% и поэтому обладающие повышенной прокаливаемостью. Инструмент из этих сталей закаливается в масле (при ступенчатой закалке- в соли) и прокаливается, как правило, насквозь.

Меньшая скорость охлаждения при закалке уменьшаетопасность образования трещин, деформации и коробления, к чему склонны углеродистые инструментальные стали. Это важно для многих видов инструментов, имеющих сложную конфигурацию.

В I группу входят обычные легированные инструментальные стали, в которых присадка 1, 0-1, 5%Сг обеспечивает повышение прокаливаемости.

Добавка кремния дает некоторое дополнительное увеличение прокаливаемости, а также повышает устойчивость против отпуска, что обеспечивает лучшую работоспособность инструмента.

Группа II легированных сталей характеризуется повышенным содержанием марганца (при нормальном содержании кремния). Это приводит при закалке к увеличению количества остаточного аустенита и уменьшению деформации; поэтому эти стали можно назвать малодеформирующимися инструментальными.

В группу III входят высокотвердые стали, легированные вольфрамом, из которых сталь ХВ5 называется алмазной. Из-за худшей прокаливаемости по сравнению со сталями групп I и П эти стали можно отнести и к категории сталей пониженной прокаливаемости.

Под быстрорежущими понимаются стали, предназначаемые для изготовления режущего инструмента, работающего при высоких скоростях резания. Быстрорежущая сталь должна в первую очередь обладать высокой горячей твердостью и красно стойкостью. Температура разогрева инструмента зависит от условий резания.

Чем производительнее работает инструмент, тем больше стружки он снимает в единицу времени; чем выше сопротивление материала отделению стружки, тем сильнее разогревается его режущая часть. В наиболее нагретой части резца температура достигает 600-700°С.

Если под действием этой температуры сталь инструмента не размягчается, инструмент долгое время сохраняет износостойкость и режущие свойства.

Следует отметить, что твердость в холодном состоянии не определяет режущей способности стали. Твердость углеродистой стали выше, чем быстрорежущей, но ее режущие свойства намного ниже.

Высокая твердость инструментальной стали необходима во всех случаях, но для быстрорежущего инструмента требуется высокая твердость не только в холодном состоянии, но и при повышенных температурах.

Иначе говоря, быстрорежущая сталь должна устойчиво сохранять твердость в нагретом состоянии, это называется красностойкостью.

Чтобы сталь устойчиво сохраняла твердость при нагреве, нужно ее легировать такими элементами, которые затрудняли бы этот процесс коагуляции карбидов.

Если ввести в сталь какой-нибудь карбидообразующий элемент в таком количестве, что он образует специальный карбид, то том, что специальный карбид выделяется из мартенсита и коагулирует при более высоких температурах, чем карбид железа, так как для этого углерода, но и диффузия легирующих элементов.

Таким образом, красностойкость создается легированием стали карбидообразующими элементами (вольфрамом, молибденом, хромом, ванадием) в таком количестве, при котором они связывают почти весь углерод в специальные карбиды.

Наиболее распространенной быстрорежущей сталью является сталь Р18(0, 7%С; 18%W; 4%Cr и1%V), а также сталь Р6М5 (0, 9%С; 6%W; 5%Mo; 4%Cr; 2%V).

Все быстрорежущие стали обозначают буквой Р(скорость), цифры после этой буквы показывают содержание основного легирующего элемента-вольфрама, а для вольфрамомолибденовых сталей и содержание молибдена.

При высоком содержании ванадия среднее содержание его также отмечается в марочном обозначении цифрой после буквы Ф, а содержание кобальта буквой К и соответствующими цифрами. Хрома во всех сталях содержится около 4%, а углерода- в соответствии с содержанием ванадия (чем больше ванадия, тем больше углерода).

Сталь Р18 — наиболее распространенная, универсальная марка быстрорежущей стали. Аналогична по назначению и близка по режущим свойствам сталь Р9. Сталь Р9 труднее, подвергается термической обработке, так как требует более точного соблюдения режима закалки, и плохо шлифуется, сталь Р18 дороже и обладает хорошими механическими свойствами.

Температура закалки должна быть возможно выше, однако не выше температуры начала интенсивного роста зерна или оплавления. Для стали Р18 оптимальная температура закалки 1260-1280°С, для стали Р9 -1220-1240°С.

Из-за малой теплопроводности стали нельзя помещать инструмент сразу в печь для окончательного нагрева во избежание появления трещин. Рекомендуется применять специальный подогрев. Наиболее распространен двойной подогрев: первый при 500-600°С, второй при 830-860°С.

Выдержка при температуре закалки, способствуя переводу карбидов в раствор, действует аналогично повышению температуры закалки.

Охлаждение при закалке быстрорежущей стали следует проводить в масле. В результате медленного охлаждения с высоких температур (например, на воздухе) могут выделиться карбиды, что ухудшит режущие свойства.

Весьма хорошие результаты (в смысле уменьшения закалочной деформации) дает ступенчатое охлаждение. Отпуск стали можно проводить по двум различным режимам.

Первый режим состоит в том, что инструмент подвергают трехкратному отпуску при 560°С с выдержкой при температуре отпуска каждый раз 1 час.

После первого отпуска остается около 15% остаточного аустенита, после второго 3-5% и после третьего 1-2%. Твердость после такой обработки поднимается до НRС 64-65.

Образование мартенсита при отпуске происходит, как указывалось выше, при охлаждении от 150 до 20°С.

Другой режим состоит в том, что после закалки инструмент обрабатывается холодом при -80°С. При охлаждении от комнатной температуры до -80°С образуется дополнительно около 15-20% мартенсита (от общего объема стали) и после обработки холодом сохраняется 10-15% остаточного аустенита. Этот аустенит превращается в мартенсит после однократного отпуска при 560°С.

ПОИСК

Вольфрам придает быстрорежущей стали красностойкость, а хром — хорошую прокаливаемость. Ванадий также увеличивает красностойкость, но ухудшает шлифуемость стали. Молибден влияет на красностойкость стали так же как и вольфрам, если их соотношение по массе Мо W = 1,0 (1,4-ь 1,5) и в случаях,если в сталь вводится до 5% молибдена.

Увеличение массовой доли молибдена до 3% повышает теплопроводность стали. Кобальт в стали карбидов не образует, но повышает ее твердость и красностойкость. При массовой доле кобальта в стали больше 5% увеличивается ее хрупкость и склонность к обезуглероживанию.
 [c.

69]
Падение твердости при отпуске у легированных сталей начинается при более высоких температурах, чем у углеродистых сталей. Это дает возможность при отпуске не только уменьшить внутренние напряжения, возникшие при закалке, но даже получить более высокую красностойкость, т. е.

сохранение твердости при повышенных температурах, возникающих в процессе резания. Например, в быстрорежущих сталях красностойкость сохраняется при нагреве до 600°.  [c.215]

Вольфрам в быстрорежущей стали — основной легирующий элемент.

Благодаря его высокому содержанию закаленная сталь не теряет режущей способности при высоких температурах. Вольфрам придает быстрорежущей стали красностойкость.
 [c.94]

Пол быстрорежущими понимаются стали, предназначаемые для изготовления режущего инструмента, работающего при высоких скоростях резания. Быстрорежущая сталь должна в первую очередь обладать высокой горячей твердостью н красностойкостью.
 [c.418]

Рассмотрим некоторые закономерности, связывающие между собой температуру, твердость и структурные изменения в быстрорежущей стали (теория красностойкости).
 [c.420]

Аустенит при закалке превращается в мартенсит с тем же содержанием легирующих элементов.

Следовательно, мартенсит, полученный из высоколегированного аустенита, также будет высоколегирован и в работе окажется более устойчивым, так как будет обладать более высокой красностойкостью.

Эти данные показывают также, что для получения высоколегированного и устойчивого мартенсита быстрорежущую сталь следует закаливать от возможно более высокой температуры (при закалке с 1200°С в растворе будет 7% W).
 [c.425]

Режущие свойства и красностойкость быстрорежущих сталей
 [c.426]

Необходимую высокую твердость стали типа XI2 можно получить, закаливая ее от высоких температур (1,150°С) в масле и получая, следовательно, большое количество остаточного аустенита, а затем путем обработки холодом и отпуска добиваться разложения остаточного аустенита и получать высокую твердость (>HR 60).

Такой метод обработки на так называемую вторичную твердость, применяемый для быстрорежущей стали, принят и при обработке высокохромистых сталей. Но чаще сталь типа Х12 закаливают с температур, дающих наибольшую твердость после закалки (от 1050—1075°С) и последующего низкого отпуска (при 150— 180°С).

Твердость в обоих случаях одинаковая (HR 61—63), но в первом случае сталь обладает более высокой красностойкостью, а во втором — большей прочностью.
 [c.436]

Мо, дефицитный элемент (в конструкционных сталях 0,2—0,6%), повышает прочность и твердость стали, незначительно снижает пластичность и вязкость, уменьшает отпускную хрупкость. В инструментальных (быстрорежущих) сталях Мо повышает красностойкость. Наиболее ценным свойством Мо является жаропрочность стали.
 [c.158]

Быстрорежущие стали, кроме того, должны обладать высокой красностойкостью, прочностью и износоустойчивостью при сравнительно высоких температурах, возникающих в процессе резания (этими же качествами могут обладать и высокохромистые стали).
 [c.234]

Быстрорежущие стали обладают высокой твердостью, прочностью, износостойкостью и красностойкостью. Применяются для высокоскоростного резания.
 [c.251]

В быстрорежущих сталях молибден подобно вольфраму повышает красностойкость стали. В конструкционных сталях небольшое содержание молибдена (0,1% Мо) значительно снижает чувствительность стали к отпускной хрупкости. Влияние молибдена на свойства стали аналогично влиянию вольфрама, но при одинаковых содержаниях в стали оно значительно сильнее, чем действие вольфрама.
 [c.91]

Быстрорежущие стали. К ним относятся высоколегированные стали, предназначенные для изготовления инструментов высокой производительности.

Основное свойство этих сталей — высокая теплостойкость (красностойкость), т е.

сохранение мартенситной структуры и высокой твердости, прочности, износостойкости при повышенных температурах, возникающих в режущей кромке при резании с большой скоростью.
 [c.108]

Быстрорежущие стали — группа высоколегированных инструментальных сталей, которые благодаря составу и специальным режимам термообработки на вторичную твердость имеют очень высокие износо- и красностойкость (до 550—600° С) Химический состав быстрорежущих сталей по ГОСТу 9373—60 указан в табл. 12.
 [c.350]

Закалка т. в. ч. быстрорежущих сталей имеет свои особенности. Для получения достаточной легированности, а следовательно, и красностойкости требуются малые скорости нагрева и некоторый перегрев по сравнению с обычными методами закалки.

Однако у высоколегированных сталей типа Р18 температура закалки лежит очень близко к температурам плавления. В этом случае получить достаточную красностойкость без оплавления невозможно. На рис, 14, а и б приведены структурные диаграммы закалки т. в. ч. сталей Р18 и Р9, Как видно из этих данных, закалка т. в.

ч. стали Р18 не может быть рекомендована.
 [c.353]

Красностойкость. Под красностойкостью понимается сопротивление размягчению (во времени) при температурах 500—600° С и выше. Красностойкость определяет режущие свойства быстрорежущей стали.
 [c.459]

Фиг. 89. Красностойкость различных марок быстрорежущей стали при 600 (слева) и 650 (справа) (3].

Красностойкость быстрорежущих сталей
 [c.474]

Ш т е й н б е р г С. С.. Влияние закалки в горячих средах и вторичного отпуска на твёрдость и красностойкость быстрорежущей стали, Качественная сталь  [c.474]

Резцы, изготовленные из быстрорежущей стали, впервые демонстрировались на Всемирной промышленной выставке в Париже в 1900 г. С применением этих резцов скорость резания почти в 5 раз превысила скорости, допускаемые для резцов из обычной углеродистой стали.

Добавка в сталь специальных легирующих элементов (марганца, хрома, вольфрама) значительно повышала твердость инструмента и его красностойкость, т. е. способность сохранять свои рабочие свойства при нагреве, возникающем в процессе обработки. Твердость новой стали не падала даже при нагреве до красного каления (при температуре 600° С).

Многочисленные опыты, проведенные в 1901—1906 гг., привели Тейлора и Уайта к заключению, что лучшим быстрорежущим сплавом является сталь с содержанием 0,67% углерода. 18% вольфрама, 5,47% хрома, 0,11% марганца, 0,29% ванадия и 0,043% кремния.

Быстрорежущую сталь такого состава закаливали нагревом до очень высокой температуры (свыше 900° С) с последующим быстрым охлаждением в воде. Инструменты, изготовленные из быстрорежущей стали, вскоре получили широкое распространение.
 [c.23]

Быстрорежущие стали относятся к группе высоколегированных. Они характеризуются красностойкостью и сохраняют высокие прочность, твердость и износостойкость при нагреве до 600—700°С. В соответствии с ГОСТ 9373—60 установлены девять марок быстрорежущей стали.

Они применяются для изготовления инструмента
 [c.192]

Быстрорежущие стали применяются для изготовления инструмента высокоскоростного резания. Эти стали обладают высокой твердостью, прочностью, износостойкостью и красностойкостью.
 [c.421]

Быстрорежущие стали (ГОСТ 19265—73). В отличие от других инструментальных сталей быстрорежущие стали обладают высокой теплостойкостью (красностойкостью), т. е.

способностью сохранять мартенситную структуру и соответственно высокую твердость, прочность и износостойкость при повышенных температурах, возникающих в режущей кромке при резании с большой скоростью.

Эти стали сохраняют мартенситную структуру при нагреве до 600—650 °С, поэтому применение их позволяет значительно повысить скорость резания (в 2—4 раза) и стойкость инструментов (в 10—30 раз) по сравнению со сталями, не обладающими теплостойкостью.
 [c.352]

В быстрорежущие стали вводят молибден или вольфрам или оба эти элемента для повышения красностойкости. Молибден является легирую-
 [c.425]

Наиболее распространенное корундовое изделие — микролит (марка ЦМ-332) — получают спеканием при 1710…1750°С смеси тонкомолотого технического глинозема и оксида магния.

Микролит по свойствам превосходит другие инструментальные материалы плотность — до 3960 кг/м Ос =5000 МПа, твердость — 92…93 HRA.

Он обладает значительно большей красностойкостью (до 1200°С), твердостью и режущей способностью, чем быстрорежущие стали и твердые сплавы.
 [c.346]

Влияние элементов и структура. Вольфрам обеспечивает красностойкость быстрорежущей стали. Хром способствует большей прокаливаемости быстрорежущей стали. Ванадий в нормальном количестве способствует стойкости карбидов и повышает производительность режущего инструмента, однако повышение содержания
 [c.377]

Кобальт присутствует в твердом растворе и не влияет на карбиды быстрорежущей стали при содержании более 5% G) он повышает ее твердость, красностойкость и режущие свойства, но увеличивает ее хрупкость и способствует обезуглероживанию.
 [c.378]

Мартенсит, полученный из остаточного аустенита при отпуске, называется вторичным, он-то и обеспечивает высокую красностойкость быстрорежущей стали, являясь высоколегированным мартенситом.
 [c.381]

Красностойкость твердых сплавов, т. е. способность сохранять структуру и режущие свойства при высоких температурах, значительно выше красностойкости быстрорежущей стали. При этом чем меньше кобальта в сплаве и чем он мелкозернистее, тем выше
 [c.483]

Основное свойство быстрорежущей стали — повышенная красностойкость. Для достижения красностойкости сталь подвергают термической обработке по специальному режиму.
 [c.206]

Высокая температура нагрева способствует растворению в аус-тените большого количества карбидов — таким путем получается высоколегированный аустенит.

При охлаждении аустенита образуется высоколегированный мартенсит, содержащий значительное количество вольфрама, а также ванадий и хром.

Такой мартенсит не претерпевает распада при нагреве до 600 °С, что и обусловливает красностойкость быстрорежущей стали.
 [c.206]

Необходимо отметить, что даже при максимальной температуре нагрева (1300 °С) полного растворения карбидов в аустените не происходит.

Если быстрорежущую сталь при закалке нагреть до 850-900 °С или даже до 1100 °С, она будет достаточно твердой, но не будет обладать необходимой красностойкостью.

Оптимальную температуру закалки инструмента из быстрорежущей стали выбирают в зависимости от марки стали, а также формы и размеров инструмента.

При закалке резцов из стали Р18, которые в дальнейшем подвергаются заточке, оплавление кромок не представляет большой опасности. Поэтому такой инструмент можно нагревать до 1290 °С. Закалка фасонных резцов, фрез и сверл из этой же стали требует нагрева до 1260-1280 °С, так как оплавление кромок в данном случае недопустимо. Красностойкость ин-
 [c.206]

На свойства инструмента из быстрорежущей стали большое влияние оказывает продолжительность выдержки при закалочной температуре. Чрезмерно длительная выдержка приводит к появлению крупнокристаллического излома и хрупкости.

Недостаточная выдержка может вызвать понижение красностойкости стали, так как в твердый раствор перейдет меньшее количество карбидов вольфрама. Чем выше температура закалки, тем меньше должна быть выдержка.

При первом подогреве в соляной ванне
 [c.207]

Охлаждение при закалке осуществляют различными способами. Обычно инструмент охлаждают в масле до 150-200 °С, а затем — на спокойном воздухе.

Необходимую твердость и красностойкость инструмента из быстрорежущей стали можно получить и при охлаждении его на воздухе. Однако, как показывает практика, режущие свойства инструмента в этом случае будут хуже, чем при закалке в масле.

Хорошие результаты дает ступенчатая закалка, способствующая уменьшению деформации инструмента.
 [c.208]

Прочность, как н тиердость стали ЗХ2В8 и других сталей этого типа, мало изменяется до температуры отпуска 600—ббО С (как и у быстрорежущих сталей). Это указывает на высокую красностойкость сталей (рис.

331,а), обусловленную легированием вольфрамом и молибденом, образующими карбиды МвС, которые коагулируют лишь нри температурах выше бОО С, Поэтому сталь об.

адает высокой 1трочностью и твердостью нри повышенных (до 600— 650°С) температурах (рис. 350,6).
 [c.443]

Марка Р18 (Р18М) быстрорежущей стали обладает высокой красностойкостью, твердостью в горячем состоянии, износостойкостью и хорошей вязкостью при удовлетворительной шлифуемости. Предназначается для режущего инструмента для обработки мягких и средней твердости материалов. Ее свойства приняты в качестве исходных для сравнительной оценки других марок.
 [c.26]

Инструментальная легированная сталь по режущим свойствам мало отличается от углеродистой (ввиду низкой красностойкости), производительность её составляет 30—40% от производительности быстрорежущей стали.

Последняя в зависимости от марки колеблется в пределах 80—120% (за 100% принимается экономическая или типическая скорость резания стали РФ1).

Подробные данные о режущих свойствах быстрорежуш,ей стали изложены в разделах, посвящённых отдельным маркам стали.
 [c.460]

Высокая красностойкость этих сплавов и значительная износоустойчивость позволяют применять при обработке металлов более высокие режимы резания, чем допускает инструмент из лучшей быстрорежущей стали, и использовать их для обработки резанием труднообрабатываемых металлов (отбелённого чугуна, стали Гадфильда и др.).
 [c.251]

Быстрорежущие стали относятся к группе высоколегирован-нык. Они характеризуются красностойкостью и сохраняют высокие прочность, твердость и износостойкость прп нагреве до 600— 700° С.

В соответствии с ГОСТ 9373—60 установлены девять марок быстрорежущей стали.

Оип применяются для изготовления ип-струмепта высокой производительности, а также для пружин, деталей приборов, работающих в условиях износа и нагрева, и т. п.
 [c.145]

Основное влияние вольфрама на сталь определяется его способностьк сохранять высокую твердость при повышенных температурах, называемую красностойкостью .

Это свойство усиливается в присутствии хрома и еще больше в присутствии кобальта, хотя и с некоторой потерей ударной вязкости, Помимо применении к производстве быстрорежущих сталей для режущих инструментов, вольфрам применяется при горячей обработке сталей, окончательной обработке (полировании) и волочении жаростойких и плохо деформируемых сталей.
 [c.158]

Быстрорежущие инструментальные стали: марки, характеристики, маркировка

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

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

Характеристики быстрорежущих сталей

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

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

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

Фрезеровка детали на профессиональном гравировальном станке

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

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

Характеристики и назначение быстрорежущих сталей

Расшифровка обозначения марок сталей

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

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

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

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

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

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

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

Пример расшифровки марки быстрорежущей стали

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

Итак, стали быстрорежущих марок принято разделять на следующие категории:

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

Определение разновидности стали по искре

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

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

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

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

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

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

Технические характеристики стали марки Р18

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

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

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

Свойства стали марки Р9К5

Методы производства и обработки

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

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

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

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

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

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

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

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

Улучшение характеристики изделий

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

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

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