Быстрорез что это такое


Быстрорежущие стали

Деление сталей на инструментальные и конструкционные является очень условным и относится к области применения того или иного сплава. Инструментальные стали отличаются от конструкционных более высокой прочностью, износостойкостью и устойчивостью к коррозии. В зависимости от назначения стального изделия к исходному материалу могут предъявляться еще более жесткие требования. Стальной инструмент должен выдерживать значительные динамические нагрузки, сохранять стабильную форму и размеры. При этом инструментальные стали используются для изготовления ходовых винтов, подшипников качения, шестерен и других деталей, испытывающих сильные нагрузки во время эксплуатации или работающие под нагревом. Аналогично, некоторые инструменты изготавливаются из сталей, традиционно относящихся к конструкционным.

Быстрорежущие стали (рапиды, быстрорезы) относятся к инструментальным сталям специального назначения. Для всех инструментальных сталей характерны высокая твердость в холодном и горячем состоянии и высокое сопротивление пластической деформации. У быстрорежущих сталей комплекс характеристик дополнен красностойкостью – сохранением свойств при разогревании инструмента до температуры близкой к 600 º С, что важно для обработки твердых металлов резанием на высокой скорости. Красностойкость и горячую прочность стали придают легирующие карбидообразующие добавки: кобальт, вольфрам, ванадий и молибден. Твердость быстрорежущей стали в готовых изделиях HRC 63-66, для резания труднообрабатываемых материалов – HRC 66-69.

Быстрорежущие стали относятся к ледебуритным сталям, которые приобретают высокую износостойкость и твердость в процессе мартенситного превращения во время закалки. При высокотемпературном отпуске происходит дисперсионное твердение, обусловленное выделением упрочняющей фазы, состоящей из карбидов вольфрама, ванадия, молибдена.

Эксплуатационные характеристики инструмента определяются не только твердостью стали. Мелкий режущий инструмент часто выходит из строя до наступления соответствующего износа, то есть, для инструментальной стали важны такие характеристики как прочность и вязкость. Под прочностью подразумевается способность противостоять крутящему или изгибающему моменту, вязкость характеризует сопротивление разрушению под действием ударной нагрузки. Применение инструмента из высокопрочной стали дает возможность резание металла с большей подачей и обработку сплавов большей прочности. Сочетание высокой прочности и вязкости быстрорежущей стали предотвращает образование трещин, выкрашивание и поломку инструмента.

Прочность и вязкость стали имеют особо важное значение для инструментов, используемых при прерывистом точении, а также тонколезвийных и инструментов сложной формы.

Маркировка быстрорежущих сталей

Быстрорежущие стали были изобретены в Англии, где получили название rapid steel. В СССР была принята особая система обозначений, начинающаяся с буквы «Р» - сокращение от «рапид». Первая цифра в маркировке обозначает процентное содержание вольфрама в сплаве и не сопровождается буквенным обозначением. То есть, стали Р18, Р12, Р9 относятся к вольфрамовым. Буквами Ф, К, М, присутствующими в маркировке обозначают ванадий, кобальт и молибден соответственно. По химическому составу различают вольфрамомолибденовые, ванадиевые, кобальтовые стали. Быстрорежущая сталь иностранного производства обозначается аббревиатурой HSS (High Speed Steel).

Применение быстрорежущих сталей

Кобальтовые и ванадиевые быстрорежущие стали применяются для обработки конструкционных сталей при повышенных режимах резания, а также жаростойких, нержавеющих и высокопрочных сталей.

Инструменты из кобальтовых сталей применяются для обработки жаропрочных и коррозионно-стойких сталей, а также других труднообрабатываемых сплавов, подходят для эксплуатации в условиях недостаточного охлаждения, прерывистого резания и вибраций. Область применения быстрорежущих ванадиевых сталей – изготовление инструментов, предназначенных для чистовой обработки труднообрабатываемых металлов (разверток, протяжек и т.д.)

Быстрорежущая сталь Р18

Сплав содержит 18% вольфрама, относительно хорошо шлифуется. Твердость инструмента после термической обработки - HRC 62-65, красностойкость 600ºС. Присутствие избытка карбидной фазы придает стали мелкозернистую структуру, увеличивает износостойкость изделий, уменьшает чувствительность к перегреву. Быстрорез Р18 используется для изготовления долбяков, шеверов, сверл, фрез, метчиков, разверток. Основной недостаток вольфрамовых сталей – значительная карбидная неоднородность, приобретающая критическое значение в изделиях большого сечения. Карбидная неоднородность уменьшает стойкость инструмента и приводит к выкрашиванию режущих кромок.

Быстрорежущая сталь Р6М5

Быстрорежущие стали с высоким содержанием вольфрама в последнее время вытесняются сложнолегированными сплавами в которых вольфрам частично заменен молибденом. Таким образом заметно уменьшается карбидная неоднородность металла, что повышает прочность инструмента и его устойчивость к ударным нагрузкам. Среди типичных представителей группы вольфрамомолибденовых сталей – стали Р6М5 и Р6М3.

Технологические качества стали Р6М5 близки к таковым стали Р18, то есть эти сплавы являются взаимозаменяемыми. В ряде случаев применение стали Р5М6 более предпочтительно, в частности, при изготовлении крупногабаритных инструментов. Благодаря высокой прочности, технологичности и стойкости сталь Р6М5 на данный момент является наиболее востребованной из сталей высокой продуктивности.

В сортамент быстрорежущей стали входят:

  • Круг;
  • Квадрат:
  • Лист;
  • Полоса.

Круги из быстрорежущей стали используется для изготовления сверл, лерок, пил, метчиков и других режущих инструментов. Квадраты применяются реже, в основном для производства токарных резцов и ножей для электрорубанков.

© Материалы сайта защищены законом об авторском праве. Публикация на других сайтах разрешена по согласованию, со ссылкой на первоисточник.

www.chermet.com

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 цинком — цианирование, которое может осуществляться в газовой или жидкой среде, насыщенной цинком. Выполняется такая операция при температуре 5600 и продолжается от 5 до 30 минут.
  • 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.

met-all.org

Лом быстрореза — отходы быстрорежущих сталей

Быстрорежущий лом – это сталь особого качества. Она прочна, долговечна, не требует заточки.

Кроме экономических выгод конкретного предпринимателя, занимающегося реализацией металлического лома, решаются важные глобальные и локальные задачи:

  • экологические, утилизационные, остановка роста свалок;
  • технологические, нет необходимости расширять производство по добыче руды, содержащей конкретные металлы, например, вольфрам;
  • восполнение баланса ресурсов, требующихся для изготовления стали для быстрорезов.

Лом быстрорезов относят к инструментальной стали, область ее применения не ограничивается машиностроительной отраслью, она распространяется на медицину, кулинарию, агропромышленный комплекс. Из определенных марок инструментальной стали  изготавливают подшипники, использующиеся в оборудовании для работы с агрессивными средами.

Стоимость низкоуглеродистых или легированных сортов в 10 раз выше черных металлов. Но тоже имеет свою градацию и определяется спросом. Предприятия, работающие в условиях экономических отношений, не торопятся выбрасывать металлические отходы, заблаговременно заключая договора с закупщиками быстрорежущего лома.

Немного о быстрорежущей стали, востребованные виды

Сегодня на рынке наиболее востребованные марки Р6М5 и Р18 по ГОСТ СНГ. Но есть еще европейская и американская маркировки, например, HSS. Поэтому используя зарубежное оборудование и комплектующие к нему, не стоит спешить, все выбрасывать, этот материал также высоко цениться, принимается, как быстрорежущий лом. Среди прочих производителей, часто упоминаются металлические диски из Германии, а также целый ряд изделий Чешского качества.

Торцевые фрезы из стали HSS

Эти виды металлов используют для комплектации изделий, применяющихся к углеродистым легированным конструкционным сталям: нарезка, шлифовка, не исключается применение в установках с ударным эффектом. Главное преимущество – сохранение качеств при работе с высоким разогревом по линии реза.

Однако даже такие детали, как резцы, фрезы, сверла приходят в непригодность. В зависимости от объемов производства лом подобного рода выгодно собирать и сдавать.

Быстрорежущая сталь относится к классу легированных. В ней содержится определенный набор химических элементов, ради которого, в том числе происходит сбор и переработка лома. Приблизительный список вспомогательных металлов могли бы возглавить: ванадий (Р9Ф5, Р14Ф4), кобальт (Р9К5, Р9К10), никель, вольфрам и молибден (Р9М4, Р6М3), рений.

Диск р6м5

Кроме того, обозначение HSS-PM указывает на способ производства стали, в конкретном случае с помощью порошковой металлургии.

Методы проверки качества

Благодаря высоким требованиям, предъявляемым на производстве к выпуску быстрорежущей стали, практически весь лом имеет маркировку. Ее нет, если это подделка, произошло стирание или повреждение другого рода на конкретном участке.

Поэтому во время приема лома владельцам для быстроты реализации предлагают самостоятельно отсортировать Р6М5 и Р18 (или разновидности, однако они могут стоить чуть дешевле), а также немаркированные изделия.

После чего металл проходит проверку. В зависимости от того насколько хорошо оборудовано место скупки, используются различные методики для определения подлинности быстрорезов. Один из них проверка на искру. Причем это делается исходя из еще одного соображения: сверла, фрезы лишь частично состоят из быстрорежущей стали. Отличия искры:

  • у быстрореза она короткая, едва заметная при солнечном свете;
  • чермет дает рассыпающий яркий хвост, заметный в любую погоду.

Устройства для контроля качества металла

Проверка производится при поставщике и оплачивается сталь по качеству. Поэтому перед сдачей рекомендуется узнать о правилах приема, а также обязательность самостоятельного нарезания деталей или наоборот нежелательность выполнения этого действия кустарным способом. Поскольку, если останется даже маленький кусочек чермета, материал попадает в сырье другого сорта. Туда же отправляются изделия, у которых соотношение чермета и быстрореза 70 на 30. Это определяется экспресс анализатором. Его работа основана на сравнение термо-ЭДС испытуемого или эталонных образцов.

Таким ручным пистолетом-анализатором пользуются все современные приемки цветного лома

Для проверки делается небольшая царапина на контролируемом изделии. Иногда марка стали подтверждается, однако показания анализатора отличаются в разных участках или сторонах предмета, что не всегда означает брак. Вероятно, диск или сверло подвергалось механической обработке, не исключается вероятность присутствия напыленного слоя. Со всеми деталями проверки помогут разобраться эксперты.

Анализирующие приборы функционируют при низких напряжениях, погрешность измерений не превышает 4 %.

Цены на лом быстрореза — среднерыночные

Лом быстрорежущей стали (Р6М5, Р5М5К5, Р6М5Ф3)124 р/кг
Лом быстрорежущей стали (Р18)190 р/кг
Лом быстрорежущей стали (Р9, Р12, Р3М3)60 р/кг

Химический состав быстрорежущих сталей

Химический состав некоторых быстрорежущих сталей
Марка сталиCCrWMoVCo
Р0М2Ф31,10—1,253,8—4,62,3—2,92,6—3,3
Р6М50,82—0,903,8—4,45,5—6,54,8—5,31,7—2,1< 0,50
Р6М5Ф2К80,95—1,053,8—4,45,5—6,64,6—5,21,8—2,47,5—8,5
Р90,85—0,953,8—4,48,5—10,0< 1,02,0—2,6
Р180,73—0,833,8—4,417,0—18,5< 1,01,0—1,4< 0,50

xlom.ru

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

Характеристики быстрорежущих сталей

Быстрорежущие стали – сплавы, которые имеют достаточно большое количество легированных добавок. За счет добавления различных химических веществ свойства металла серьезно меняются. Рассматривая характеристики следует отметить, что материал подобного типа специально создается для эксплуатации при высоком показателе трения, который возникает на момент резания. Состав быстрорежущей инструментальной стали существенно повышает твердость металла, за счет чего он может работать на повышенной скорости.

Основные характеристики быстрорежущих сталей

Характеристики быстрорежущей стали следующие:

  1. Высокая твердость. Рассматривая основное назначение подобного металла следует учитывать, что он может использоваться для обработки деталей или заготовок путем резания. Как показывают проведенные тесты, качественная быстрорежущая сталь сохраняет свои основные эксплуатационные качества при нагреве инструмента даже до температуры 6000 градусов Цельсия. Кроме этого быстрорежущая сталь обычного качества может иметь даже меньшую твердость в сравнении с обычным углеродистым металлом.
  2. Повышенная стойкость к высокой температуре. Устойчивость к воздействию повышенной температуры определяет то, как долго инструмент сможет работать без изменения своих эксплуатационных качеств. Из-за слишком высокого показателя трения металл может нагреваться, что становится причиной изменения кристаллической решетки. В результате основные свойства быстрорежущей стали могут существенно измениться. Как правило, нагрев становится причиной повышения пластичности и снижения твердости, за счет чего износ поверхности проходит намного быстрее.
  3. Устойчивость к разрушению. Режущий инструмент, который может работать на высокой скорости, должен обладать повышенной механической устойчивостью. Кроме этого инструмент может работать при высоком показателе подачи, что позволяет работать на большой глубине резания.

Именно химический состав быстрорежущей стали определяет ее основные эксплуатационные качества.

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.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

stankiexpert.ru

Маркировка быстрорежущих сталей

  Теплостойкие стали высокой твердости, называемые быстрорежущими или быстрорезами, – группа высоколегированных инструментальных сталей, которые благодаря составу и специальным режимам термообработки на вторичную твердость имеют очень высокое иносо-  и красностойкость(до 550 – 600°С). Они сочетают теплостойкость (600-700˚С) с высокой твердостью (HRC 63-70) и повышенным сопротивлением пластической деформации. В результате применениябыстрорежущих сталей стало возможным  увеличить скорость резания в 2-4 раза (а более новых сталей с интерметаллидным упрочнением даже в 5-6 раз) и повысить стойкость инструментов в 10-40 и более раз по сравнению с получаемыми для инструментов из нетеплостойких сталей. Эти преимущества  проявляются при резании: с повышенной скоростью, т.е. в условиях нагрева режущей кромки, или при меньшей скорости, но с высоким давлением. Для понимания особенностей свойств и области использования их важно, что снижение их твердости на HRC 2-4 по сравнению с получаемой максимальной может сопровождаться ухудшением вязкости, прочности и износостойкости. Быстрорежущая сталь необходима в использовании в состоянии высокой твердости и при работе без больших динамических нагрузок. 

  Теплостойкость быстрореза создается специальным легированием и закалкой с очень высоких температур: 1200-1300˚С. Основные легирующие элементы – вольфрам или вольфрам вместе с молибденом. Многочисленные быстрорежущие стали целесообразно различать по главному свойству: умеренной, повышенной и высокой теплостойкости. Стали умеренной и повышенной теплостойкости имеют относительно высокое содержание углерода (≥0,6-0,7%) и одинаковую природу упрочнения; вторичная твердость создается выделением карбидов при отпуске.

   Быстрорежущая сталь умеренной теплостойкости сохраняют твердость HRC 60 после нагрева (4ч) до 615-620˚С. Они пригодны для резания сталей и чугунов с твердостью до HB 250-280, т.е. большинства конструкционных материалов, и используются наиболее широко (78-80% от общего производства быстрорежущих сталей). Характерными представителями этой группы являются стали Р18 и более рационально легированные: вольфрамовые (сталь Р12) и вольфрамомолибденовые (сталь Р6М5).

   Стали повышенной теплостойкости имеют высокое содержание или углерода (азота) или же их легируют дополнительно кобальтом. Они сохраняют твердость HRC 60 после нагрева 630-650˚С. Стойкость инструментов при правильном использовании этих сталей в 1,5-4 раза выше, чем у сталей умеренной теплостойкости.

   Стали высокой теплостойкости сохраняют твердость HRC 60 после нагрева 700-730˚С. Природа их упрочнения принципиально другая – за счет выделения интерметаллидов. Эти стали при правильном назначении, например для резания многих труднообрабатываемых материалов, обеспечивают повышение стойкости в 10-15 и более раз.

  Маркировка быстрорежущих сталей:

  Число после буквы «Р» указывает на среднее содержание вольфрама (в процентах от общей массы, буква В пропускается). Затем после букв М, Ф и К указывают процент молибдена, ванадия и кобальта.

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

Марка стали

C

Cr

W

V

Co

Mo

не более

Р18

0,70-0,80

3,8-4,4

17,5-4,4

1,0-1,4

-

0,3

Р12

0,80-0,90

3,1-3,6

12,0-13,0

1,5-1,9

-

0,3

Р9

0,85-0,95

3,8-4,4

8,5-10,0

2,0-2,6

-

0,3

Р6М3

0,85-0,95

3,0-3,6

5,5-6,5

2,0-2,5

-

3,0-3,6

Р18Ф5

0,85-0,95

3,8-4,4

17,5-19,0

1,8-2,4

-

0,5

Р9Ф5

1,40-1,50

3,8-4,4

9,0-10,5

4,3-5,1

-

0,4

Р14Ф4

1,20-1,30

4,0-4,6

13,0-14,5

3,4-4,1

-

0,4

Р9К5

0,90-1,00

3,8-4,4

9,0-10,5

2,0-2,6

5,0-6,0

0,3

Р9К10

0,90-1,00

3,8-4,4

9,0-10,5

2,0-2,6

9,5-10,5

0,3

Р10К5Ф5

1,45-1,55

4,0-4,6

10,0-11,5

4,3-5,1

5,0-6,0

0,3

Р18К5Ф2

0,85-0,95

3,8-4,4

17,5-19,0

1,8-2,4

5,0-6,0

0,5

Примечания: 1. Содержание Mn, Si и Ni не более 0,4%; S и P не более 0,03% (для сталей Р9Ф5, Р14Ф4 и Р10К5Ф5 допускается 0,035% Р).

2. Допускается содержание молибдена до 1% в стали Р18 и до 0,6% в стали Р9 (марки Р18М и Р9М). При увеличении содержания Mo в сталях Р18М и Р9М свыше 0,3% в них может быть снижено содержание W (1% Mo заменяет 2% W). 

  По составу быстрорежущая сталь делится на фольфрамовую (Р9, Р12, Р18, Р18Ф2), высокованадиевую (Р9Ф5, Р14Ф4), кобальтовую (Р9К5, Р9К10), кобальтованадиевую (Р10К5Ф5, Р18К5Ф2). Находят также применение малолегированные быстрорежущие стали Р7Т, вольфрамомолибденовые (Р6М3 и Р6М5Ф, кобальтованадиевые Р6М3К5Ф2, Р9М4К5Ф2 и Р18К8Ф2М и др.

2.Химический состав быстрорежующих сталей (негостированные)

Марка стали

C

W

Mo

Cr

V

Co

Р7Т

0,80

7,5

-

3,0

1,3

0,15 Ti

Р6М3К5Ф2

0,90

6,0

3

4,0

2,3

5,0

Р18К8Ф2М (ЭП 379)

1,00

18,0

1

4,0

2,2

8,0

   Сортамент выпускаемых быстрорежущих сталей:

прутки горячекатаные и кованные – круглые и квадратные, полоса;

прутки круглые повышенной отделки поверхности и повышенной точности размеров;

холоднокатаная лента.

3.Основные свойства быстрорежущих сталей в исходном состоянии поставки 

Марка стали

γ

в г/см³

Ас1

Аr1

Температура в °С

НВ

Вес % карбидной фазы

ковки

отжига

Р18

8,7

820

760

1200-900

840

207-255

28

Р9

8,3

810

760

1200-900

850

207-255

17

Р12

8,5

810

760

1200-900

840

207-255

23

Р18Ф2

8,7

820

760

1200-900

840

207-269

27

Р9Ф5

8,11

-

-

1180-900

850

207-269

20

Р14Ф4

8,42

-

-

1180-900

850

207-269

22

Р9К5

8,3

-

-

1150-900

850

207-269

17

Р9К10

8,3

-

-

1180-900

850

207-269

16

Р10К5Ф5

8,13

-

-

1180-900

850

207-269

22

Р18К5Ф2

8,2

-

-

1200-900

850

285

25

Р6М5

8,5

-

-

1150-900

840

207-235

20

Р18К8Ф2М

8,7

820

-

1180-900

860

262-270

-

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

Назначение быстрорежущих сталей

Марка стали

Особенности и условия работы инструмента

Назначение

Р18

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

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

Р9

Работает при нагреве режующей кромки до 600°С, не требует значительного шлифования и заточки. Возможно применение методов горячей пластической деформации и индукционной закалки.

Резцы, сверла, фрезы, пилы, инструмент для обработки дерева, ножовки

Р12

Работает при нагреве режующей кромки до 600°С, возможен значительный объем шлифования. Можно применять горячую пластическую деформацию

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

Р6М5

Работает при нагреве до 580-600°С, с большими подачами в условиях повышенных механических и ударных нагрузок. Возможно применение методов горячей пластической деформации

Резцы, червячные фрезы, сверла, протяжки, машинные метчики

Р18Ф2

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

-

Р9Ф5

Инструмент с повышенной износостойкостью, работающий на отделочных операциях с небольшими подачами при обработке сталей повышенной твердости, жаропрочных сплавов, пластических масс, фибры, эбонита. Очень плохо шлифуется

Протяжки, развертки

Р14Ф4

Инструмент с повышенной износостойкостью для обработки особопрочных материалов и жаропрочных сплавов и пластмасс с твердыми включениями. Очень плохо шлифуется

Резцы, фрезы, червячные долбяки, сегменты для пил

Р9К5

Р9К10

Инструмент с повышенной по сравнению со сталью Р18 производительностью, красностойкостью и горячей твердостью для обработки жаропрочных, титановых сплавов и других труднообрабатываемых материалов. Сталь склонна к обезуглероживанию

Резцы, фрезы, червячные фрезы, вставные ножи, специальные сверла

Р10К5Ф5

Р18К5Ф2

Инструмент с повышенной производительностью, красностойкостью и износостойкостью для обработки труднообрабатываемых материалов, жаропрочных и титановых сплавов. Стали плохо шлифуются и склонны к обезуглероживанию

Резцы, червячные фрезы, ножи для сборочных фрез, сверла

Р18Ф2К8М

Инструмент с повышенной износостойкостью и прочностью для обработки титановых и жаропрочных сплавов, нержавеющих и высокопрочных сталей

Резцы, сверла, развертки, метчики, зуборезный инструмент

  Применяются для производства металлорежущего инструмента, рассчитанного на высоскоростной режим резания. Легирование быстрорежущих сталей вольфрамом, молибденом, ванадием и кобальтом обеспечивает твердость и жаростойкость стали.

  Маркировка быстрорежущих сталей:

  Число после буквы «Р» указывает на среднее содержание вольфрама (в процентах от общей массы, буква В пропускается). Затем после букв М, Ф и К указывают процент молибдена, ванадия и кобальта.

strprofi.ru

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);
  • круги со специальной отделкой поверхности — ГОСТ 14955-77;
  • вероятно, остались еще ГОСТ, не вошедшие в список.

Этих стандартов придерживаются и до сих пор на многих предприятиях России.

Сталь Р6М5 характеристики

Основные свойства металла подобной марки – это: повышенная вязкость, хороший уровень сопротивления износу, приемлемая степень шлифуемости. Также следует учитывать факт, что подобная сталь обладает повышенной склонностью к обезуглероживанию. Как результат, металл этой марки применяется при производстве практически всех видов режущего инструмента, используемого под обработку углеродистых легированных конструкционных сталей. В частности металл Р6М5 востребован для дробеструйной обработки. Он используется при изготовлении резьбонарезного инструмента или оснастки, работающей с ударными нагрузками.

В химический состав стали Р6М5 входят, кроме вышеперечисленных углерода и молибдена, такие элементы:

Сталь вольфрамово-молибденовой серии, таково альтернативное наименование марки быстрорежущего металла Р6М5, способна сохранять присущие ей свойства при высоких температурах. Как пример, можно привести тот факт, что после термообработки твердость металла остается такой же, как у Р18. Более того, его прочность на изгиб достигает 4700 МПа. Превышает сталь Р6М5 марку Р18 и по таким характеристикам, как ударная вязкость или термопластичность. При этом в количественном отношении превосходство составляет 50%.

сталь р18

Перечисленные свойства стали этой марки обусловили ее промышленное применение, как металла, используемого для резки в условиях повышенных температур. Еще одна отличительная особенность стали Р6М5 – этот металл прекрасно держит заточку. В частности предпочтительнее использовать для этих целей быстрорез, чем нержавейку. К тому же сталь Р6М5 прекрасно справляется с ударными нагрузками, что делает ее востребованной в производстве сверл, развертки и кранов.

Сверла р6м5

Трудности закалки быстрорежущей стали

Термообработка Р6М5 имеет ряд особенностей, связанных со свойством этой марки к обезуглероживанию, а также длительностью нагрева под закалку. Чтобы достичь 1230 градусов по Цельсию (температура закалки Р6М5) затрачивается времени на четверть больше, чем для марки Р18. Сначала делают отпуск при 200 и 300 градусах с выдержкой по часу. Дальнейшая обработка проходит в три этапа:

  • 690 градусов длится 3минуты;

закалка

Далее металл охлаждают для получения неравновесного состояния в селитре, масле и на воздухе. В последующей обработке применяют троекратный отпуск при температуре 560 градусов, с выдержкой по 1.5 часа. Удерживать кислород позволяет метод раскиления ванн бурой и фтористым магнием. На этапах отпуска в сплав добавляют легирующие элементы, образующие карбиды, что придает изделиям высокую прочность.

Несмотря на то, что закалка важный этап при изготовлении прочных сортов металлических сплавов, необходимым остается предварительный отжиг стали. Он способствует избавлению от эффекта повышенной хрупкости металла при высоких прочностных качествах.

Смотрите видео: закалка стали р6м5 в домашних условиях

Изделия нашедшее место в быту и на производстве

Сталь Р6М5, ее характеристики и применение для ножей. Это довольно распространенный предмет в быту, имеется ряд его производителей с мировым брендом, например, Rapid. В интернете присутствует множество видео с экспериментами, где используются ножи из стали марки Р6М5. Действительно они хорошо перерезают такие вещи: веревки, древесину, соответственно мясо с костями, прочее. Самый яркий эксперимент связан с попыткой разрезать ножом Р6М5 металлическую пластину толщиной в несколько мм, получилось.

Заготовки ножей из стали р6м5 — эта сталь очень популярна в быту

Следует добавить, быстрорежущая сталь Р6М5 не имеет склонности к легкому точению. Поэтому довольно часто владельцы ножей жалуются на невозможность наточить его. Во всяком случае бытовыми точилками этого сделать не получится. Видимо поэтому изделия из Р6М5 редко встречаются именно в быту, их чаще можно увидеть, как подсобный инструмент среди слесарного инвентаря или у заядлых рыбаков, охотников.

Почти в каждом доме можно встретить бытовой электроинструмент. Вспомогательные элементы (оснастка) к нему могут изготавливаться, как раз из быстрорезов.

Сверло Р6М5 используют в производстве бытовых инструментов, предназначенных для выполнения ремонтных работ. Дополнительно, существует мнение, что сверлить закаленное железо лучше маркой Р6М5К5. Кроме того, встречаются такие разновидности сверла:

  • простые с односторонней заточкой;
  • корончатые (для гипсокартона);
  • копьевидные для стекла и керамогранита;
  • по камню, кирпичу, дереву.

Несмотря на выше отмеченный комментарий, сверло по металлу Р6М5 также довольно распространенный инструмент. Из р6м5 делают зенковки, коронки, конические машинные развертки, буры, резцы долбежные, полотна ножовочные.

Видео — Как сделать нож из Р6М5 своими руками

Как точить изделия быстрорезы

Подобная продукция подвержена износу и затуплению. Зная сталь Р6М5, характеристики и ее применение, можно предположить, что обычные шлифовальные круги из электрокорунда не смогут справиться с задачей, что, собственно, подтверждается практикой. Поверхность, подвергнутая заточке, остается шероховатой, а режущие качества уже не приближаются к первоначальным. Поэтому для возвращения товарных свойств рекомендуют отдавать изделия в заточку, где применяются круги из эльбора.

Заточка сверла

Стоимость металла в продукции

Купить Р6М5 в готовых изделиях несложно, однако стоимость сплава достаточно высока. Приведем небольшой прайс-лист изделий из стали этой марки. Так круг инструментальный, в зависимости от толщины: 2, 5 или 16 мм, стоит 1350, 1200, 600 рублей за килограмм, соответственно. Стоимость полосы инструментальной чуть ниже и составляет 620 рублей за килограмм.

Несомненно, цены на металл марки Р6М5 в продукции могут варьироваться, поэтому приведенные цифры стоит воспринимать относительно, только, чтобы определить уровень стоимости сплава. С другой стороны, высокие расценки на быстрорез, делают металл достаточно популярным при сбыте металлолома (см. лом быстрореза). Стоимость вторичной быстрорежущей стали существенно превосходит аналоги обычных марок металла. Альтернативно, изделия из сплава Р6М5, отслужившие свой эксплуатационный ресурс, могут использоваться как деловой лом, с более высокой стоимостью.

xlom.ru


Смотрите также