Быстрорежущие стали для изготовления высокопроизводительного инструмента

bistrorezh-stal

Износостойкость и теплостойкость являются основными свойствами, которыми должны обладать материалы, используемые в производстве режущего инструмента. Во многих случаях к таким сталям предъявляют дополнительные требования. Это – коррозионная стойкость, способность сохранять неизменными размерные параметры и форму инструмента при высокой скорости резания, устойчивость к динамическим нагрузкам. Быстрорежущие инструментальные стали имеют теплостойкость (способность сохранять рабочие характеристики при длительном нагреве) – 600-6400С. Эти сплавы применяют для изготовления резцов, свёрл, долбяков, фрез, метчиков, протяжек, зенкеров, пил.

Быстрорежущие стали: химический состав и маркировка

Теплостойкость быстрорежущих сталей обусловлена введением в состав стали значительных количеств вольфрама и других карбидообразующих элементов – молибдена, ванадия, кобальта.

Маркировка быстрорежущей стали содержит букву Р, стоящая после неё цифра указывает на количество в процентах главного легирующего элемента – вольфрама. Буквой М обозначают количество молибдена, К – кобальта, Ф – ванадия. Согласно ГОСТ, быстрорежущие стали в своей маркировке не содержат указания на количество хрома (оно обычно равно 4%), ванадия – при его содержании менее 2%, молибдена – если его менее 1%.

Химический состав быстрорежущей стали определяет группу, к которой принадлежит данный материал. Таких групп две – нормальной и повышенной производительности:

  • В группу нормальной производительности входят вольфрамовые стали, например, быстрорежущая сталь Р9, а также марки быстрорежущих сталей Р12, Р18. К этой группе относятся также вольфрамомолибденовые стали – быстрорежущая сталь Р6М5, Р9М4, Р6М3.

    Быстрорежущая сталь Р18 – широко применяемый для инструмента материал, и его теплостойкость принимается в качестве нормальной. Марка Р18 при нагреве до 6200С сохраняет твёрдость не менее HRC 58. Все стали этой группы имеют такую же теплостойкость и схожие режущие характеристики, а отличаются между собой технологическими и механическими свойствами.

  • В группу повышенной производительности входят сплавы, в составе которых содержатся кобальт или ванадий в повышенном количестве: Р18Ф2, Р9К5, Р9К10, Р14Ф4, Р10К5Ф5. Сталь инструментальная быстрорежущая этой группы превосходит материалы первой группы по теплостойкости (HRC 64 при 630-6400С) и износостойкости, но имеет меньшую пластичность и прочность.

Особенности термической обработки быстрорежущих сталей

Стали для производства высокопроизводительного инструмента относятся к высоколегированным сплавам, поэтому после обработки давлением происходит повышение твёрдости материала даже при его охлаждении на воздухе. Для уменьшения твёрдости и подготовки стали к закалке применяют отжиг, оптимально – изотермический, дающий однородную структуру.

Термическая обработка быстрорежущей стали должна осуществляться с соблюдением основных правил:

  • Для стали Р9 температура закалки составляет 1220-14000С, а для Р18 – 1270-12900С. Такой высокий нагрев предназначен для растворения карбидов в аустените, что позволяет получить требуемые свойства после закалки.

    При закалке инструмента, имеющего простую форму, например, резцов, температуру операции выбирают ближе к верхнему значению диапазона. Термообработка быстрорежущей стали для фасонных инструментов проводится на нижнем температурном пределе.

  • Из-за низкой теплопроводности возможно образование трещин во время закалки. Во избежание этого инструменты несложной формы и небольших размеров сначала подогревают в одной печи до температуры 8000С, а затем переносят в другую печь, где нагревают до требуемой температуры. Инструменты сложной формы с размером сечения более 30 мм перед окончательным нагревом подогревают дважды.
  • Избежать обезуглероживания и окисления позволяет проведение закалки в соляных печах-ваннах.

После закалки быстрорежущая сталь не обладает достаточной твёрдостью, так как в структуре, помимо мартенсита и первичных карбидов, содержится остаточный аустенит. Полное превращение остаточного аустенита в мартенсит обеспечивает трёхкратный отпуск стали.

Быстрорежущие стали и их свойства

Свойства быстрорежущих сталей определяются двумя основными компонентами – карбидами тугоплавких металлов и окружающей их стальной основой.

Карбиды вольфрама, ванадия, молибдена служат для обеспечения износостойкости инструмента, а стальная основа – для придания прочности, благодаря чему инструмент хорошо выдерживает ударные нагрузки.

При разливке стали в изложницы во время кристаллизации расплава карбиды могут располагаться неравномерно, что влияет на прочность инструментов, поскольку становится причиной появления трещин.

Порошковые быстрорежущие стали, благодаря технологическому процессу их получения, имеют структуру с очень мелкими карбидными включениями, равномерно распределёнными в металлической основе.

Быстрорежущие стали, изготовленные способом порошковой металлургии, сочетают в себе прочность обычных быстрорежущих сталей и износостойкость твёрдых сплавов.

Наша продукция

Читайте также

  • zhar-stal

    Большинство металлов и их сплавов при высоких температурах склонны вступать в реакцию с парообразной или газовой средой, что становится причиной ...

  • alum-listi

    Алюминий представляет собой металл серебристо-белого цвета с малой плотностью, хорошей электро- и теплопроводностью, высокой коррозионной стойкостью, пластичностью. Алюминий быстро окисляется ...

Наши преимущества

Доставка
по всей России
Более 1500 позиций высококачественной нержавеющей стали
Скидки и гибкая
система оплаты
Достойный уровень сервиса, индивидуальный подход к каждому клиенту
Приглашаем Вас к сотрудничеству!