Отдел продаж

Телефоны: (3532) 25-27-22, 93-60-02, 93-50-02

E-mail: [email protected]

г.Оренбург, ул.Беляевская, д.50/1, стр.1

 

Разное

Инструментальные быстрорежущие стали: Быстрорежущая сталь — это… Что такое Быстрорежущая сталь?

Содержание

Быстрорежущая сталь — это… Что такое Быстрорежущая сталь?

Быстроре́жущие ста́ли — легированные стали, предназначенные, главным образом, для изготовления металлорежущего инструмента, работающего при высоких скоростях резания.

Быстрорежущая сталь должна обладать высоким сопротивлением разрушению, твёрдостью (в холодном и горячем состояниях) и красностойкостью.

Высоким сопротивлением разрушению и твердостью в холодном состоянии обладают и углеродистые инструментальные стали. Однако инструмент из них не в состоянии обеспечить высокоскоростные режимы резания. Легирование быстрорежущих сталей вольфрамом, молибденом, ванадием и кобальтом обеспечивает горячую твердость и красностойкость стали.

Истории создания

Сверло с покрытием из нитрида титана

Для обточки деталей из дерева, цветных металлов, мягкой стали резцы из обычной твердой стали были вполне пригодны, но при обработке стальных деталей резец быстро разогревался, скоро изнашивался и деталь нельзя было обтачивать со скоростью больше 5 м/мин[1].

Барьер этот удалось преодолеть после того, как в 1858 году Р. Мюшетт получил сталь, содержащую 1,85 % углерода, 9 % вольфрама и 2,5 % марганца. Спустя десять лет Мюшетт изготовил новую сталь, получившую название самокалки. Она содержала 2,15 % углерода, 0,38 % марганца, 5,44 % вольфрама и 0,4 % хрома. Через три года на заводе Самуэля Осберна в Шеффилде началось производство мюшеттовой стали. Она не теряла режущей способности при нагревании до 300 °C и позволяла в полтора раза увеличить скорость резания металла — 7,5 м/мин.

Спустя сорок лет на рынке появилась быстрорежущая сталь американских инженеров Тэйлора и Уатта. Резцы из этой стали допускали скорость резания до 18 м/мин. Эта сталь стала прообразом современной быстрорежущей стали Р18.

Еще через 5—6 лет появилась, сверхбыстрорежущая сталь, допускающая скорость резания до 35 м/мин. Так, благодаря вольфраму было достигнуто повышение скорости резания за 50 лет в семь раз и, следовательно, во столько же раз повысилась производительность металлорежущих станков.

Дальнейшее успешное использование вольфрама нашло себе применение в создании твердых сплавов, которые состоят из вольфрама, хрома, кобальта. Были созданы такие сплавы для резцов, как стеллит. Первый стеллит позволял повысить скорость резания до 45 м/мин при температуре 700—750 °C. Сплав видиа, выпущенный Круппом в 1927 году, имел твердость по шкале Мооса 9,7—9,9 (твердость алмаза равна 10).

В 1970-х годах в связи с дефицитом вольфрама быстрорежущая сталь марки Р18 была почти повсеместно заменена на сталь марки Р6М5, которая в свою очередь вытесняется безвольфрамовыми Р0М5Ф1 и Р0М2Ф3.

Характеристики быстрорежущих сталей

Горячая твердость

Твердость инструментальных сталей при повышенных температурах[2]

На рисунке приведены кривые, характеризующие твердость углеродистой и быстрорежущей инструментальных сталей при повышенных температурах испытаний. При нормальной температуре твердость углеродистой стали даже несколько выше твердости быстрорежущей стали. Однако, в процессе работы режущего инструмента, происходит интенсивное выделение тепла. При этом до 80 % выделившегося тепла уходит на разогрев инструмента. Вследствие повышения температуры режущей кромки начинается отпуск материала инструмента и снижается его твердость.

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

Красностойкость

Если горячая твердость характеризует то, какую температуру сталь может выдержать, то красностойкость характеризует, сколько времени сталь будет выдерживать такую температуру. То есть насколько длительное время закаленная и отпущенная сталь будет сопротивляться разупрочнению при разогреве.

Существует несколько характеристик красностойкости. Приведем две из них.

Первая характеристика показывает, какую твердость будет иметь сталь после отпуска при определенной температуре в течение заданного времени.

Второй способ охарактеризовать красностойкость основан на том, что интенсивность снижении горячей твердости можно измерить не только при высокой температуре, но и при комнатной так как кривые снижения твердости при высокой температуре и комнатной идут эквидистантно, а измерить твердость при комнатной температуре, разумеется, гораздо проще, чем при высокой. Опытами установлено, что режущие свойства теряются при твердости 50 HRC при температуре резання, что соответствует примерно 58 HRC при комнатной. Отсюда красностойкость характеризуется температурой отпуска, при которой за 4 часа твердость снижается до 58 HRC (обозначение K4р58).

Характеристики теплостойкости углеродистых и красностойкости быстрорежущих инструментальных сталей[3]
Марка стали Температура отпуска, °C Время выдержки, час Твердость, HRCэ
У7, У8, У10, У12 150—160 1 63
Р9 580 4
У7, У8, У10, У12 200—220 1 59
Р6М5К5, Р9, Р9М4К8, Р18 620—630 4

Сопротивление разрушению

Кроме «горячих» свойств от материала для режущего инструмента требуются и высокие механические свойства; под этим подразумевается сопротивление хрупкому разрушению, так как при высокой твердости (более 60 HRC) разрушение всегда происходит по хрупкому механизму. Прочность таких высокотвердых материалов обычно определяют как сопротивление разрушению при изгибе призматических, не надрезанных образцов, при статическом (медленном) и динамическом (быстром) нагружении. Чем выше прочность, тем большее усилие может выдержать рабочая часть инструмента, тем большую подачу и глубину резания можно применить, и это увеличивает производительность процесса резания.

Химический состав быстрорежущих сталей

Химический состав некоторых быстрорежущих сталей
Марка стали C Cr W Mo V Co
Р0М2Ф3 1,10—1,25 3,8—4,6 2,3—2,9 2,6—3,3
Р6М5 0,82—0,90 3,8—4,4 5,5—6,5 4,8—5,3 1,7—2,1 < 0,50
Р6М5Ф2К8 0,95—1,05 3,8—4,4 5,5—6,6 4,6—5,2 1,8—2,4 7,5—8,5
Р9 0,85—0,95 3,8—4,4 8,5—10,0 < 1,0 2,0—2,6
Р18 0,73—0,83 3,8—4,4 17,0—18,5 < 1,0 1,0—1,4 < 0,50

Изготовление и обработка быстрорежущих сталей

Быстрорежущие стали изготавливают как классическим способом (разливка стали в слитки, прокатка и проковка), так и методами порошковой металлургии (распыление струи жидкой стали азотом)[2]. Качество быстрорежущей стали в значительной степени определяется степенью ее прокованности. При недостаточной проковке изготовленной классическим способом стали наблюдается карбидная ликвация.

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

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

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

После закалки в стали остается 25—30 % остаточного аустенита. Помимо снижения твердости инструмента, остаточный аустенит приводит к снижению теплопроводности стали, что для условий работы с интенсивным нагревом режущей кромки является крайне нежелательным. Снижения количества остаточного аустенита добиваются двумя путями: обработкой стали холодом или многократным отпуском[2]. При обработке стали холодом ее охлаждают до −80…−70 °C, затем проводят отпуск. При многократном отпуске цикл «нагрев — выдержка — охлаждение» проводят по 2—3 раза. В обоих случаях добиваются существенного снижения количества остаточного аустенита, однако полностью избавиться от него не получается.

Принципы легирования быстрорежущих сталей

Высокая твердость мартенсита объясняется растворением углерода в α-железе. Известно, что при отпуске из мартенсита в углеродистой стали выделяются мельчайшие частицы карбида. Пока выделившиеся карбиды еще находятся в мельчайшем дисперсном рассеянии (то есть на первой стадии выделения при отпуске до 200 °C), твердость заметно не снижается. Но если температуру отпуска поднять выше 200 °C, происходит рост карбидных выделений, и твердость падает.

Чтобы сталь устойчиво сохраняла твердость при нагреве, нужно ее легировать такими элементами, которые затрудняли бы процесс коагуляции карбидов. Если ввести в сталь какой-нибудь карбидообразующий элемент в таком количестве, что он образует специальный карбид, то красностойкость скачкообразно возрастает. Это обусловлено тем, что специальный карбид выделяется из мартенсита и коагулирует при более высоких температурах, чем карбид железа, так как для этого требуется не только диффузия углерода, но и диффузия легирующих элементов. Практически заметная коагуляция специальных карбидов хрома, вольфрама, молибдена, ванадия происходит при температурах выше 500 °C.

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 и эти карбиды переходят в раствор при закалке. Несмотря на сильное различие в общем химическом составе, состав твердого раствора очень близок во всех сталях, атомная сумма W+Mo+V, определяющая красностойкость, равна примерно 4 % (атомн.), отсюда красностойкости и режущие свойства у разных марок быстрорежущих сталей близки. Быстрорежущая сталь, содержащая кобальт, превосходит по режущим свойствам остальные стали (он повышает красностойкость), но кобальт очень дорогой элемент.

Маркировка быстрорежущих сталей

В советских и российских марочниках сталей марки быстрорежущих сталей обычно имеют особую систему обозначений и начинаются с буквы «Р» (rapid — скорость). Связанно это с тем, что эти стали были изобретены в Англии, где такую сталь называли «rapid steel». Цифра после буквы «Р» обозначает среднее содержание в ней вольфрама (в процентах от общей массы, буква В пропускается). Затем указывается после букв М, Ф и К содержание молибдена, ванадия и кобальта. Инструменты из быстрорежущей стали иностранного производства обычно маркируются аббревиатурой HSS (High Speed Steel).

Применение

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

По применению отечественных марок быстрорежущих сталей существуют следующие рекомендации.

  • Сталь Р9 рекомендуют для изготовления инструментов простой формы не требующих большого объема шлифовки, для обработки обычных конструкционных материалов. (резцов, фрез, зенкеров).
  • Для фасонных и сложных инструментов (для нарезания резьб и зубьев), для которых основным требованием является высокая износостойкость, рекомендуют использовать сталь Р18 (вольфрамовая).
  • Кобальтовые быстрорежущие стали (Р9К5, Р9К10) применяют для обработки деталей из труднообрабатываемых коррозионно-стойких и жаропрочных сталей и сплавов, в условиях прерывистого резания, вибраций, недостаточного охлаждения.
  • Ванадиевые быстрорежущие стали (Р9Ф5, Р14Ф4) рекомендуют для изготовления инструментов для чистовой обработки (протяжки, развёртки, шеверы). Их можно применять для обработки труднообрабатываемых материалов при срезании стружек небольшого поперечного сечения.
  • Вольфрамомолибденовые стали (Р9М4, Р6М3) используют для инструментов, работающих в условиях черновой обработки, а также для изготовления протяжек, долбяков, шеверов, фрез.

Примечания

  1. Мезенин Н. А. Занимательно о железе. — М.: «Металлургия», 1972. — 200 с.
  2. 1 2 3 Гуляев А. П. Металловедение. Учебник для втузов. 6-е изд., перераб. и доп. — М.: Металлургия, 1986. — 544 с.
  3. Марочник сталей и сплавов / В. Г. Сорокин, А. В. Волосникова, С. А. Вяткин, и др. Под общ. ред. В. Г. Сорокина. — М.: Машиностроение, 1989. — 640 с.

Литература

  • Гуляев А. П. Металловедение. Учебник для втузов. 6-е изд., перераб. и доп. — М.: «Металлургия», 1986. — 544 с.
  • Технология конструкционных материалов. Под ред. А. М. Дальского. — М.: «Машиностроение», 1958.

Быстрорежущие стали (быстрорез): марки, свойства, 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.


Быстрорежущие инструментальные стали: характеристики, особенности, маркировка и расшифровка

Такой особый материал, как быстрорежущие стали, отличается наличием неповторимых параметров, позволяющих применять стали этой марки для  производства инструментария.  

Параметры сталей, принадлежащих к категории быстрорежущих, дают возможность делать из них инструменты самого разного назначения. 

Характеристики быстрорежущих сталей

К подобной категории относятся стали, среди компонентов  которых имеется ряд специальных легирующих добавок. Благодаря их наличию, готовые стали приобретают новые свойства, позволяющие изготовленный из них инструмент с успехом использовать для выполнения работ на повышенных скоростях. Отличием их от стандартных разновидностей сталей с содержанием углерода как раз и является то, что инструмент, основой для изготовления которого они становятся, предназначается именно для обработки твердых разновидностей металлов на повышенной скорости.

Самые важные параметры, которые могут выделять быстрорежущие стали:

  • Высокая степень твердости, сохраняемая даже при нагреве. Не секрет, что каждый инструмент, применяемый для резки или обработке металла, в процессе работы нагревается до высокой температуры. Если его изготовить из обычной стали, то, при нагреве, она подвергнется отпуску, и его прочность снизится. Этого не случится, если при изготовлении использована легированная  инструментальная сталь, прочность которой остается неизменной даже  температуре нагрева в 6 тысяч градусов. Если сравнить такие стали с обыкновенными углеродистыми, то плотность их будет на порядок меньше;
  • Увеличенная степень красностойкости. Этот параметр, по отношению к любому из металлов, характеризует продолжительность временного периода, на протяжении которого исследуемый металл способен выдерживать влияние повышенного температурного режима, без потери собственных начальных характеристик. Именно поэтому быстрорежущий тип легированных инструментальных сталей в качестве материала для производства режущего инструмента не может найти себе равных  на протяжении длительного времени.
  • Сопротивления разрушительному влиянию. Инструмент для резчика, помимо способности перенесения длительного влияния высоких температур, должен иметь и особые механические параметры.  

Расшифровка обозначения марки

Впервые такая марка стали была изобретена британскими специалистами. По той причине, что она может применяться для проведения обработки металлов на высокой скорости, ей было дано название «rapidsteel». Подобное свойство этого типа сталей и полученное впоследствии название привело к тому, что все их наименования начинаются с буквы Р.

Первая цифра, которая ставится после буквы Р, обозначает содержание в процентах такого химического элемента, как вольфрам. Помимо этого, в составе быстрорежущей стали содержатся такие элементы, как молибден и кобальт, получившие обозначение М, и К соответственно. После каждой из этих букв в составе маркировки идет число, значением которого становится содержание требуемого вещества в общем количестве. 

Улучшение параметров изделий

Для того, чтобы инструменты, изготовленные из этой разновидности сталей, имели повышенную прочность, устойчивость к износу и влиянию коррозии, их поверхность подвергается специальной обработке. Имеются следующие ее варианты:

  • Обработка азотом, выполняющая в полностью газовой среде, в составе которой находится 80% азота, и 20% аммиака, или же 100% аммиака. Необходимое время для исполнения подобной технологической операции составляет от 10 до 40 минут, а температура – от 550 до 6600 градусов. Применение газовой среды,  одновременно с аммиаком и формалином, давало возможность создания менее хрупкого слоя на поверхности;
  • Процесс насыщения углеродом и азотом, иначе называемый цианирование, так как оно выполняется в расплаве натриевых солей. По тому назначению, которое имеет указанная деталь , можно выяснить, куда  она будет использована, и отрегулировать туда подачу вещества для обработки;
  • Сульфидирование, при котором выполняется погружение в жидкую ванну с жидким серным оксидом с добавлением серных оксидов. Температура, при которой выполняется процедура, составляет от 550 до 6600 градусов по Цельсию.

Кроме того, те инструменты, которые производятся их быстрорежущей стали,  могут подвергать обработке паром, что дает возможность улучшения прочности их поверхностей и сохранения ее на более долгий срок. Отдельно стоит отметить, что до выполнения вышеуказанной операции инструмент должен быть термически обработан, с заточкой и шлифовкой режущей части.

Основным предназначением сталей, обозначаемых как быстрорежущие, становится обработка горизонтальных поверхностей из твердых металлов, которые невозможно  обработать стандартными ресурсами/

Быстрорежущие инструментальные стали. Группы сталей


Из группы высоколегированных сталей для изготовления режущих инструментов используются быстрорежущие стали с высоким
содержанием вольфрама, молибдена, кобальта, ванадия.

Современные быстрорежущие стали можно разделить на три группы.

К сталям нормальной теплостойкости относятся вольфрамовые Р18, Р12, Р9 и вольфрамомолибденовые Р6М5, Р6М3, Р8М3. Эти стали имеют твердость в закаленном состоянии 63…66 HRC, предел прочности при изгибе 2900…3400 МПа, ударную вязкость 2,7… 4,8 Дж/м2
и теплостойкость 600. ..650 °С. Указанные марки сталей получили наиболее широкое распространение при изготовлении режущих инструментов.

Они используются при обработке конструкционных сталей, чугунов, цветных металлов, пластмасс. Иногда применяются
быстрорежущие стали, дополнительно легированные азотом (Р6АМ5, Р18А и др.). Легирование азотом повышает режущие свойства инструмента на 20…30 %, твердость — на 1- 2 единицы HRC.

Стали повышенной теплостойкости характеризуются повышенным содержанием углерода — 10Р8МЗ, 10Р6М5;
ванадия — Р12ФЗ, Р2МЗФ8, Р9Ф5;
кобальта — Р18Ф2К5, Р6М5К5, Р9К5, Р9К10, Р9М4К8Ф
и др.

Твердость сталей в закаленном состоянии достигает 66…70 HRC, они имеют более высокую теплостойкость (до 620…670 °С).

Это дает возможность использовать их для обработки жаропрочных и нержавеющих сталей и сплавов, а также конструкционных сталей
повышенной прочности и закаленных. Период стойкости инструментов из таких сталей в 3—5 раз выше, чем из сталей Р18, Р6М5.

Стали высокой теплостойкости характеризуются пониженным содержанием углерода, но весьма большим количеством легирующих элементов — В11М7К.23, В14М7К25, ЗВ20К20Х4Ф. Они имеют твердость 69…70 HRC, и теплостойкость 700….720 °С.

Наиболее рациональная область их использования — резание труднообрабатываемых материалов и титановых сплавов. В последнем
случае период стойкости инструментов в 30 — 80 раз выше, чем из стали Р18, и в 8 — 15 раз выше, чем из твердого сплава ВК8. При резании конструкционных сталей и чугунов период стойкости возрастает менее значительно (в 3 — 8 раз).

ОСНОВНОЙ НЕДОСТАТОК всех быстрорежущих сталей — высокая стоимость легирующих компонентов. Поэтому, в последнее
время, быстрорежущие стали применяются очень ограниченно!!!

ПРИМЕЧАНИЕ:

Молибден является химическим аналогм вольфрама, действующим более эффективно. Замена вольфрама на молибден несколько снижает

теплостойкость стали, но значительно увеличивает прочность на изгиб (sи).
Сохранение теплостойкости возможно при условии замены вольфрама на молибден в соотношении 1:1,5.

С увеличением содержания молибдена в стали до 3 % и более резко увеличивается её теплопроводность. За счёт этого, тепло из зоны
резания отводится хорошо и температура лезвий инструмента не увеличивается. Следовательно, повышается теплостойкость стали.

Высокая прочность на изгиб (sи) и способность хорошо отводить тепло из зоны резания обусловили широкое применение сталей Р6М5 для изготовления осевого инструмента (свёрла, зенкеры, развёртки).


Инструментальная сталь быстрорежущая — Энциклопедия по машиностроению XXL

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]

Инструментальные стали (быстрорежущие, легированные и углеродистые).  [c.31]

По сравнению с углеродистыми и легированными инструментальными сталями быстрорежущие стали обладают более высокой красностойкостью и износостойкостью, сопротивляемостью малым пластическим деформациям и хорошей прокаливаемостью. Инструмент, изготовленный из них, позволяет повысить скорости резания в 2,5—3 раза по сравнению с инструментами из углеродистой н легированной инструментальной сталей в условиях равной стойкости.[c.70]

Для изготовления режущих инструментов применяют углеродистые инструментальные стали, быстрорежущие стали и твердые сплавы. Режущие инструменты, оснащенные пластинками быстрорежущей стали, работают при скоростях резания в среднем в 2—2,5 раза больших, чем резцы из углеродистой стали (прп равных условиях).  [c.341]

Производительность резьбообразования и качество резьбы зависят от инструментального материала. Для изготовления режущей части резьбообразующих инструментов используют углеродистую и легированную инструментальные стали, быстрорежущие стали, спеченные твердые сп.лавы (табл. 2). При выборе. материала для рабочей части инструмента необходимо учитывать обрабатываемый материал, режимы резания, технологические критерии, конструктивные требования и ограничения по качеству изделия.  [c.612]

В настоящее время существует много удовлетворяющих этим требованиям инструментальных сталей и сплавов. К ним относятся углеродистые инструментальные стали, быстрорежущие стали, твердые сплавы и керамические материалы.[c.75]

Протяжки изготовляют в основном из инструментальной стали — быстрорежущей и легированной.  [c.75]

Замена углеродистых и легированных инструментальных сталей быстрорежущими сталями и затем твердыми сплавами позволила повысить скорости резания соответственно в 2,5 и 5 раз.  [c.3]

Инструментальные стали (быстрорежущие ГОСТ 19265—73, легированные ГОСТ 5950—73, углеродистые ГОСТ 1435—74) и дисперсионно-твердеющие сплавы.  [c.31]

Современные режущие инструменты изготовляются из углеродистых и легированных инструментальных сталей, быстрорежущих инструментальных сталей, твердых сплавов, минералокерамики, алмазов, абразивных материалов.  [c.8]

Инструмент из быстрорежущей стали не теряет своей режущей способности при нагревании в процессе резания до 550—600°, что позволяет применять скорости резания, в 2—3 раза превышающие скорость резания для инструментов из углеродистой инструментальной стали. Быстрорежущая сталь лучше сопротивляется истиранию, чем углеродистая сталь (табл. 3).  [c.13]

В качестве инструментальных материалов применяются следующие углеродистые инструментальные стали, легированные инструментальные стали, быстрорежущие стали, металлокерамические твердые сплавы, абразивные материалы и сверхтвердые инструментальные материалы. Состав, свойства и применение инструментальных материалов рассматривается в разделе П,гл. П.  [c.420]

Материалом для строгальных и долбежных резцов являются инструментальные стали, быстрорежущие стали и твердые сплавы. При выборе того или иного материала нужно руководствоваться следующими соображениями. Инструментальные материалы должны обладать твердостью, превышающей твердость обрабатываемого материала, достаточной прочностью, чтобы не сломаться под действием сил резания и быть вязки-  [c.86]

В настоящее время для рабочих частей режущих инструментов применяют инструментальные стали (быстрорежущие, легированные и углеродистые), твердые сплавы, минералокерамику, сверхтвердые материалы, к которым относятся природные и синтетические алмазы и материалы на основе нитрида бора (композиты), и абразивные материалы.[c.26]

УГЛЕРОДИСТЫЕ И ЛЕГИРОВАННЫЕ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СТАЛИ. БЫСТРОРЕЖУЩИЕ СТАЛИ  [c.94]

Инструментальная сталь, идущая на изготовление режущего, измерительного, штампового и прочего инструмента. Инструментальные стали условно подразделяют на следующие четыре категории углеродистые, легированные, штамповые и быстрорежущие.  [c.362]

Инструментальные стали разделяются на четыре категории 1) пониженной прокаливаемости (преимущественно углеродистые) 2) повышенной прокаливаемости (легированные) 3) штамповые 4) быстрорежущие.  [c.411]

Следует отметить, что твердость в холодном состоянии не определяет режущей способности стали. Как видно из рис. 314, твердость углеродистой стали при нормальной температуре даже выше, чем быстрорежущей, но ее релтвердость инструментальной стали необходима во всех случаях, но для быстрорежущего инструмента  [c.420]

Наиболее употребительной из инструментальных сталей является быстрорежущая.[c.135]

Химический состав и назначение быстрорежущих инструментальных сталей (ГОСТ 9373—60 и 5952—63)  [c.252]

В области практического металловедения разработаны технология термической обработки стальных изделий при нагреве токами высокой частоты (В. П. Вологдин), технология термической обработки стальных деталей при температурах ниже 0° (А. П. Гуляев), технология термической обработки быстрорежущей стали (С. С. Штейнберг), новые марки конструкционной и инструментальной стали и легких алюминиевых сплавов высокой прочности, ряд марок титановых сплавов, методы изготовления химически чистых металлов, сплавов с особыми физическими свойствами и многие другие.  [c.190]

Х, 20ХН, 25Н, ОУ, ОХ, ОХН1М, ОХФ, ОХНЗМ и др., алюминия, латуни, меди и баббита равным 20° б) для стали марок 40, 45, 50, 40Х, ОХМ и др., ковкого и серого чугуна твёрдостью Я инструментальной стали, быстрорежущей стали и серого чугуна твёрдостью Яд>160 равным 10° г) для бронзы и мунцевой латуни равным 5°.[c.312]

МгС Wj Moj Гексагональная. Для Wj а = 2,992 А, с = 4,722 А, Для М02С а = 3,003 А с = 4,729 А 17,2 для Wj 9,06 для М02С 1450—1480 Основная фаза упрочнитель теплостойких инструментальных сталей (быстрорежущих н штам-повых). Выделяется при отпуске в интервале температур 400—600° С. Фаза не стабильна при повышенных температурах отпуска 650—700° С превращается в стабильный карбид МвС  [c.373]

Для изготовления режущих инструментов и, в частности, фрез применяют углеродистые легированные инструментальные стали, быстрорежущие инструментальные стали, твердые сплавы, ми-нералокерамику, эльборы, синтетические и естественные алмазы.  [c.216]

По сравнению с углеродистыми и легированными инструментальными сталями быстрорежущие стали имеют более высо сопротивление малым пластическим деформациям и обладают хорошей прорваливаемостью. Высокая теплостойкость быстрорежущих сталей позволяет изготовленным из них инструментам работать со скоростями резания в 2,5— 3 раза более высокими, чем те, которые при равной стойкости допускают углеродистые инструменты. По уровню теплостойкости быстрорежущие стали можно разделить на стали нормальной теплостойкости и стали повышенной теплостойкости. Наиболее распространенными марками сталей нормальной теплостойкости являются Р18, Р9, Р12, Р6МЗ и Р6М5 (табл. 1).  [c.16]

Материал рабочей части — инструментальные углеродистые стали марок УП, У11А, быстрорежущие стали или твердый сплав. Материал хвостовой части — инструментальные стали, быстрорежущие стали, твердые сплавы (у цельных метчиков) или кочстпукциоккые стали марок 45, 40Х (ГОСТ 1050- 7 , ГОСТ 4543—71 ).  [c.421]

Выбор материала релгущей части инструмента имеет большое значение для повышения производительности и снижения себестоимости обработки и зависит от принятого метода обработки, рода обрабатываемого материала и условий работы. Для изготовления режущей части инструмента применяют а) твердые сплавы, б) инструментальные стали углеродистые, легированные, быстрорежущие в) металле- и минерало-керамические сплавы г) алмазы (натуральные и синтетические).[c.134]

По предложению Ю. А. Геллера, все инструментальные стали подразделяют на три группы не обладающие теплостойкостью (углеродистые и легированные стали, содержащие до 3—5 % Сг), полутенлостойкне (содержащие свыше 0,6—0,7 % С и 3—18 % Сг) и теплостойкие (высоколегированные стали, содержащие Сг, W, Мо, V, Со, ледебуритного класса), получившие название быстрорежущих.  [c.295]

К высококачественным относятся легированные инструментальные и быстрорежущие, а также углеродистые стали У7А—У13А, используемые для изготовления инструментов с тонкой режущей кромкой. В легированных и быстрорежущих сталях содержание как 8, так и Р [c.232]

Из перечисленных выше сталей делаются резцы, фрезы, сверла и другой режущий инструмент. Высоколегированные инструментальные стали, содержащие до 1 % С и до 25 % W, Сг, V, способны сохранять высокую твердость и резать металл при разогреве до 600 С и более. Благодаря этому они обеспечивают высокую скорость резания (до 50 м/мин) и называются быстрорежущими. Они обозначаются буквой Р Р18, Р12, Р9, Р6М5К5 и т. д.  [c.41]

Система Fe—W—С изучена недостаточно полно. Углерод растворяется в вольфрамовых сталях еще меньше, чем в хромистых. Цементит может растворять лишь небольшое количество вольфрама. С увеличением содержания вольфрама образуются карбиды (Fe, W)23 e и (Fe, W)e . Карбиды в литых вольфрамовых сталях, как и в кованом или катаном состоянии, диснерснее, чем цементит в нелегированных сталях и карбиды в хромистых сталях. Инструментальные стали, особенно стойкие против износа, содержат карбид (Fe, W)2i e, который может «образовываться путем разложения стабильного карбида W . Быстрорежущие стали и стали для горячей обработки расположены в области а + (Fe, W)e .  [c.134]

Многие типы инструментов, ранее изготовлявшихся только из быстрорежущей или легированной инструментальной стали, выпускаются теперь с твердосплавными вставками. К ним относятся, в частности, метчики, развертки, протяжки. При нарезании резьбы метчиками в деталях из сталей, закаленных на твердость HR 40— 52, можно получать резьбу 2-го класса точности и 6—7-го класса чистоты. При этом вставки изготовляются из сплавов В Кб, ВК6М, ВК8 и делаются выступающими из корпуса всего на 0,3—0,5 мм. При шаге 2 мм применяются два метчика, при шаге 3 мм — три, а при твердости HR 48—52 — четыре метчика. Резьбу метчиков  [c.18]

Расширение номенклатуры материалов, обрабатываемых в кузнечных цехах, и начало развития машиностроения вызвали увеличение потребностя в инструментальной стали для режущего и другого рабочего инструмента — углеродистой, легированной и быстрорежущей, что давало дополнительную нагрузку кузнечньш цехам.  [c.106]

Типично для развития качественной стали применение соотношения объемов производства конструкционной и инструментальной стали, которая в значительной мере явилась основой создания производства качественной стали. Именно процесс изготовления инструментальной быстрорежущей стали, легированной тугоплавкими, дорогостоящими и дефицитными элементами, потребовал перехода от мартеновского способа производства к производству стали в электропечах. Например, у завода Электросталь в первое десятилетие (1917—1927 гг.) марки инструментальной стали составляли свыше 80% всего выпуска (в 1925 г.— 22 марки из 27 из остальных 4марки — менее 15% — составляли конструкционные стали). В настоящее время те же марки составляют в общей номенклатуре около 10%. Такое изменение соотношения было обусловлено широким использованием твердосплавного, а в последнее время — и керамического инструмента.  [c.192]


Инструментальная сталь | ГОСТы и ТУ компании МЕТАЛЛСЕРВИС

Подразделяется на:

  • Инструментальную углеродистую;

  • Инструментальную легированную;

  • Инструментальную быстрорежущую.

Сортамент инструментальной стали должен соответствовать:

Инструментальная углеродистая сталь


Изготовляется согласно ГОСТ 1435-74 PDF.

Инструментальная углеродистая сталь маркируется буквой У,
что означает «углеродистая», и цифрой, показывающей содержание углерода в
десятых долях процента. Если сталь повышенного качества, то в конце марки
ставится буква А . Например: У12А содержит 1,2%С и является
сталью повышенного качества.

Марки: У7, У8, У9, У10, У11,У12и У13.

Назначение: предназначены для изготовления инструмента (сверла, метчики,
развертки, напильники и др.), работающего в относительно легких условиях резания
(небольшие скорости, температура нагрева инструмента не выше 200оС).
Недостаток углеродистых инструментальных сталей заключается в низкой
теплостойкости, т.е. быстром разупрочнении при нагреве.

Свариваемость: инструментальная углеродистая сталь не применяется для сварных
конструкций.

Инструментальная легированная сталь (в том числе штамповая)


Изготовляется согласно ГОСТ
5950-2000 PDF.

Марки: 9ХС, ХВГ, Х12МФ, Х12Ф1, 4Х5МФС и т.д.

Стали Х12МФ, Х12Ф1, 4Х5МФС относятся к разряду штамповых сталей.

Буквы и цифры в обозначении марок означают: цифра — среднее
содержание углерода в десятых долях процента, Х- легированная
хромом, В — легированная вольфрамом, Г —
легированная марганцем. Количество хрома, вольфрама, марганца в стали
определяется ГОСТом.

Стали 9ХС и ХВГ взаимозаменяемы. Сталь 9ХС является заменителем марки
65Г.

Назначение: применяются для изготовления режущего инструмента (метчики,
сверла, плашки, развертки, фрезы, протяжки), а также штампового инструмента
более ответственного назначения, чем из углеродистых инструментальных
сталей.

Свариваемость: инструментальная легированная сталь не применяется для сварных
конструкций.

Инструментальная быстрорежущая сталь


Изготавливается согласно ГОСТ 19265-73 PDF.

Марки: Р18, Р6М5, Р9К5 и т.д.

Буквы и цифры в обозначении марок означают: Р —
быстрорежущая, цифра — содержание вольфрама в десятых долях
процента, М , К — легированная молибденом или
кобальтом соответственно, их количество определяется ГОСТом.

Назначение: быстрорежущие стали наиболее характерны для режущих инструментов.
Они сочетают в себе высокую теплоустойчивость (600-6500С в
зависимости от состава и обработки), высокую твердость и износостойкость
при повышенных температурах и повышенное сопротивление пластической
деформации.

Свариваемость: при стыковой электросварке со сталью 45 и 40Х свариваемость
хорошая.

3 Инструментальные стали — Инструментальные стали

2.2 Инструментальные стали

 Для режущих инструментов применяют быстрорежущие стали, а также, в небольших количествах, заэвтектоидные углеродистые стали с содержанием углерода 0,7-1,3% и суммарным содержанием легирующих элементов (кремния, марганца, хрома и вольфрама) от 1,0 до 3,0%.

2.2.1Углеродистые и легированные инструментальные стали. 

Ранее других материалов для изготовления режущих инструментов начали применять углеродистые инструментальные стали марок У7, У7А…У13, У13А. Помимо железа и углерода, эти стали содержат 0,2…0,4% марганца. Инструменты из углеродистых сталей обладают достаточной твердостью при комнатной температуре, но теплостойкость их невелика, так как при сравнительно невысоких температурах (200…250°С) их твердость резко уменьшается.

Легированные инструментальные стали, по своему химическому составу, отличаются от углеродистых повышенным содержанием кремния или марганца, или наличием одного либо нескольких легирующих элементов: хрома, никеля, вольфрама, ванадия, кобальта, молибдена. Для режущих инструментов используются низколегированные стали марок 9ХФ, 11ХФ, 13Х, В2Ф, ХВ4, ХВСГ, ХВГ, 9ХС и др. Эти стали обладают более высокими технологическими свойствами – лучшей закаливаемостью и прокаливаемостью, меньшей склонности к короблению, но теплостойкость их равна 350…400°С и поэтому они используются для изготовления ручных инструментов (разверток) или инструментов, предназначенных для обработки на станках с низкими скоростями резания (мелкие сверла, метчики).

Следует отметить, что за последние 15-20 лет существенных изменений этих марок не произошло, однако наблюдается устойчивая тенденция снижения их доли в общем объеме используемых инструментальных материалов.

2.2.2 Быстрорежущие стали.

В настоящее время быстрорежущие стали являются основным материалом для изготовления режущего инструмента, несмотря на то, что инструмент из твердого сплава, керамики и СТМ обеспечивает более высокую производительность обработки.

Рекомендуемые материалы

Широкое использование быстрорежущих сталей для изготовления сложнопрофильных инструментов определяется сочетанием высоких значений твердости (до [email protected]) и теплостойкости (600-650°С) при высоком уровне хрупкой прочности и вязкости, значительно превышающих соответствующие значения для твердых сплавов. Кроме того, быстрорежущие стали обладают достаточно высокой технологичностью, так как хорошо обрабатываются давлением и резанием в отожженном состоянии.

В обозначении быстрорежущей стали буква Р означает, что сталь быстрорежущая, а следующая за буквой цифра – содержание средней массовой доли вольфрама в %. Следующие буквы обозначают: М – молибден, Ф – ванадий, К – кобальт, А – азот. Цифры, следующие за буквами, означают их среднюю массовую долю в %. Содержание массовой доли азота составляет 0,05-0,1%.

Современные быстрорежущие стали можно разделить на три группы: нормальной, повышенной и высокой теплостойкости.

К сталям нормальной теплостойкости относятся вольфрамовая Р18 и вольфрамомолибденовая Р6М5 стали (табл. 2.2). Эти стали имеют твердость в закаленном состоянии 63…64 HRC, предел прочности при изгибе 2900…3400Мпа, ударную вязкость 2,7…4,8Дж/м2 и теплостойкость 600…620°С. Указанные марки стали получили наиболее широкое распространение при изготовлении режущих инструментов. Объем производства стали Р6М5 достигает 80% от всего объема выпуска быстрорежущей стали. Она используется  при обработке конструкционных сталей, чугунов, цветных металлов, пластмасс.

Стали повышенной теплостойкости характеризуются повышенным содержанием углерода, ванадия и кобальта.

Среди ванадиевых сталей наибольшее применение получила марка Р6М5Ф3.

Наряду с высокой износостойкостью, ванадиевые стали

обладают плохой шлифуемостью из-за присутствия карбидов ванадия (VC), так как твердость последних не уступает твердости зерен электрокорундового шлифовального круга (Al2O3). Обрабатываемость при шлифовании – «шлифуемость», — это важнейшее технологическое свойство, которое определяет не только особенности при изготовлении инструментов, но и при его эксплуатации (переточках).


Таблица 2.2Химический состав быстрорежущих сталей

Марка стали

Массовая доля, %

Углерод

Хром

Вольфрам

Ванадий

Кобальт

Молибден

Азот

Стали нормальной теплостойкости

Р18

0,73-0,83

3,80-4,40

17,00-18,50

1,00-1,40

н. б.  0,50

н.б.  1,00

Р6М5

0,82-0,90

3,80-4,40

5,50-6,50

1,70-2,10

н.б.  0,50

4,80-5,30

Стали повышенной теплостойкости

11РЗАМ3Ф2

1,02-1,12

3,80-4,30

2,50-3,30

2,30-2,70

н.б.  0,50

2,50-3,00

0,05-0,10

Р6М5Ф3

0,95-1,05

3,80-4,30

5,70-6,70

2,30-2,70

н.б.  0,50

4,80-5,30

Р12Ф3

0,95-1,05

3,80-4,30

12,0-13,0

2,50-3,00

н.б.  0,50

н.б.  0,50

Р18К5Ф2

0,85-0,95

3,80-4,40

17,0-18,50

1,80-2,20

4,70-5,20

н. б.  1,00

Р9К5

0,90-1,0

3,80-4,40

9,00-10,00

2,30-2,70

5,00-6,00

н.б.  1,00

Р6М5К5

0,94-0,92

3,80-4,30

5,70-6,70

1,70-2,10

4,70-5,20

4,80-5,30

Р9М4К8

1,0-1,10

3,00-3,60

8,50-9,50

2,30-2,70

7,50-8,50

3,80-4,30

Р2АМ9К5

1,0-1,10

3,80-4,40

1,50-2,00

1,70-2,10

4,70-5,20

8,00-9,00

0,05-1,10

Стали высокой теплостойкости

В11М7К23

0,10

11,00

0,50

23,00

7,00

В14М7К25

0,10

14,00

0,50

25,00

7,00

3В20К20Х4ф

0,25

4,00

20,00

1,00

20,00

По шлифуемости быстрорежущие стали можно разделить на 4 группы:

Группа 1 Содержание ванадия до 1,4% и относительная шлифуемость 0,9-1 (за единицу принята «обрабатываемость при шлифовании» стали Р18, обладающая наилучшей шлифуемостью).

Группа 2 Содержание ванадия 1,7-2,2%, относительная шлифуемость  0,5- 0,95, в эту группу, в частности, входят стали Р6М5, Р6М5К5, Р2АМ9К5 и др.

Группа 3 Содержание ванадия 2,3-3,3%, относительная шлифуемость 0,3-0,5 (11РЗАМ3Ф2, Р6М5Ф3, Р12Ф3, Р9, Р9М4К8 и др.)

Группа 4 Содержание ванадия более 4%, относительная шлифуемость 0,2-0,3 (Р12Ф4К5 и др.).

Порошковые быстрорежущие стали, независимо от содержания ванадия, относятся к группам 1 и 2 т.е. обладают хорошей шлифуемостью.

Стали с пониженной шлифуемостью склонны к прижогам, т.е. к изменению структуры приповерхностных слоев стали после шлифования или заточки, появлению вторичной закалки или зон вторичного отпуска с пониженной твердостью.

Следствием прижогов может быть значительное снижение стойкости инструмента.

Однако, проблема «шлифуемости» высокованадиевых быстрорежущих сталей, успешно решается если при заточке и доводке режущих инструментов применяются абразивные круги с зернами из СТМ на основе кубического нитрида бора (КНБ).

Ванадиевые быстрорежущие стали находят применение для инструментов несложных форм при чистовых и получистовых условиях резания для обработки материалов, обладающих повышенными абразивными свойствами.

Среди кобальтовых сталей наибольшее применение нашли марки Р6М5К5, Р9М4К8, Р18К5Ф2, Р9К5, Р2АМ9К5 и др. Введение кобальта в состав быстрорежущей стали наиболее значительно повышает ее твердость (до 66-68 HRC) и теплостойкость (до 640-650°С). Кроме того, повышается теплопроводность стали, так как кобальт является единственным легирующим элементом, приводящим к такому эффекту.

Это дает возможность использовать их для обработки жаропрочных и нержавеющих сталей и сплавов, а также конструкционных сталей повышенной прочности. Период стойкости инструментов из таких сталей в 3-5 раз выше, чем из сталей Р18, Р6М5.

Стали высокой теплостойкости характеризуются пониженным содержанием углерода, но весьма большим количеством легирующих элементов – В11М7К23, В14М7К25, 3В20К20Х4Ф. Они имеют твердость 69…70 HRC и теплостойкость 700…720°С. Наиболее рациональная область их использования – резание труднообрабатываемых материалов и титановых сплавов. В последнем случае период стойкости инструментов в 60 раз выше, чем из стали Р18, и в 8-15 раз выше, чем из твердого сплава ВК8.

Значительными недостатками этих сталей является их низкая прочность при изгибе (не выше 2400 МПа) и низкая обрабатываемость резанием в отожженном состоянии (38-40 HRC) при изготовлении инструмента.

В связи со все более возрастающей дефицитностью вольфрама и молибдена – основных легирующих элементов, используемых при производстве быстрорежущей стали, все большее применение находят экономнолегированные марки. Среди сталей этого типа наибольшее применение получила сталь 11Р3АМ3Ф2, которая используется при производстве инструмента, так как обладает достаточно высокими показателями по твердости (HRC 63-64), прочности (sи-3400 МПа) и теплостойкости (до 620°С).

Экономно легированные стали

Сталь 11Р3АМ3Ф2 технологична в металлургическом производстве, однако, из-за худшей шлифуемости ее применение ограничено инструментами простой формы, не требующими больших объемов абразивной обработки (пилы по металлу, резцы и т. п.).

Порошковые быстрорежущие стали

Наиболее эффективные возможности повышения качества быстрорежущей стали, ее эксплуатационных свойств, и создания новых режущих материалов появились при использовании порошковой металлургии.

«29 Статистика капитального ремонта основных средств» — тут тоже много полезного для Вас.

Порошковая быстрорежущая сталь характеризуется однородной мелкозернистой структурой, равномерным распределением карбидной фазы, пониженной деформируемостью в процессе термической обработки, хорошей шлифуемостью, более высокими технологическими и механическими свойствами, чем сталь аналогичных марок, полученных по традиционной технологии. Технологическая схема получения порошковых быстрорежущих сталей следующая:  газовое распыление в порошок жидкой струи быстрорежущей стали, засыпка и дегазация порошка в цилиндрический контейнер, нагрев и ковка (или прокатка) контейнеров в прутки, окончательная резцовая обдирка остатков контейнера с поверхности прутков. Основным преимуществом порошковой технологии является резкое снижение размеров карбидов, образующихся при кристаллизации слитка  в изложнице. Таким образом порошинка, полученная газовым распылением, и является микрослитком в котором не образуются крупные карбиды.

Новая технология позволяет существенно изменить схему легирования с целью направленного повышения тех или иных эксплуатационных характеристик, определяющих стойкость инструмента.

Основные примеры разработки новых составов порошковой быстрорежущей стали сводятся к возможности введения в состав до 7% ванадия и значительного, в связи с этим, повышения износостойкости без ухудшения шлифуемости. А также введение углерода с «пересыщением» до 1,7%, позволяющего получить значительное количество карбидов ванадия и высокую вторичную твердость после закалки с отпуском. В Украине выпускают ряд марок порошковой стали: (Р7М2Ф6-МП, Р6М5Ф3-МП, Р9М2Ф6К5-МП, Р12МФ5-МП и др. ГОСТ 28369-89).

Технология порошковой металлургии также используется для получения карбидостали, которая по своим свойствам может быть классифицирована как промежуточная между быстрорежущей сталью и твердыми сплавами.

Карбидосталь отличается от обычной быстрорежущей стали высоким содержанием карбидной фазы (в основном карбидов титана), что достигается путем смешивания порошка быстрорежущей стали и мелкодисперсных частиц карбида титана. Содержание TiC в карбидостали составляет 20%. Пластическим деформированием спрессованного порошка получают заготовки простой формы. В отожженном состоянии твердость карбидостали составляет HRC 40-44, а после закалки и отпуска HRC 68-70.

При использовании в качестве материала режущего инструмента карбидосталь обеспечивает повышение стойкости в 1,5-2 раза по сравнению с аналогичными марками обычной технологии производства. В ряде случаев карбидосталь является полноценным заменителем твердых сплавов, особенно при изготовлении формообразующих инструментов (деформирующие протяжки).

Быстрорежущие стали — HSS — Характеристики и применение

Быстрорежущая сталь (HSS) представляет собой инструментальную сталь с высокой твердостью, высокой износостойкостью и высокой термостойкостью. Быстрорежущая сталь часто используется в пилах и сверлах.

Быстрорежущие стали , сокращенно HSS, представляют собой специализированный класс инструментальных сталей, которые были названы в первую очередь за их способность обрабатывать и резать материалы на высоких скоростях (высокая твердость в горячем состоянии). Он часто используется в пилах и сверлах. Быстрорежущая сталь превосходит старые инструменты из высокоуглеродистой стали тем, что может выдерживать более высокие температуры без потери качества (твердости). Быстрорежущие стали представляют собой сложные сплавы углерода, хрома, ванадия, молибдена или вольфрама или их комбинаций на основе железа. Для достижения хороших характеристик резания из быстрорежущей стали необходимо обеспечить соответствующую реакцию закалки при термообработке.

Центральное место в характеристиках быстрорежущих сталей занимает закалка, достигаемая в процессе термообработки. Легирующие элементы вводятся в количествах, определяемых предполагаемым применением и их функцией в процессе термообработки, либо для повышения температуры солидуса, либо для сдерживания роста выделений вторичной закалки, что обеспечивает более высокую рабочую температуру.

Быстрорежущая сталь – AISI M2

Например, молибденовая быстрорежущая сталь – AISI M2 является «стандартной» и наиболее широко используемой промышленной быстрорежущей сталью. Молибденовые быстрорежущие стали обозначаются как стали группы М по системе классификации AISI.M2 HSS имеет мелкие и равномерно распределенные карбиды, обеспечивающие высокую износостойкость, хотя его чувствительность к обезуглероживанию несколько выше. Он обычно используется для изготовления различных инструментов, таких как сверла, метчики и развертки.

Содержание углерода и сплава сбалансировано на достаточном уровне, чтобы обеспечить высокую достижимую реакцию на упрочнение, отличную износостойкость, высокую устойчивость к размягчающему воздействию повышенной температуры и хорошую ударную вязкость для эффективного использования в промышленных приложениях резки. Нитрид титана (чрезвычайно твердый керамический материал) или покрытия из карбида титана могут использоваться в инструментах, изготовленных из этого типа стали, посредством процесса физического осаждения из паровой фазы для улучшения производительности и срока службы инструмента. TiN имеет твердость по Виккерсу 1800–2100 и цвет металлического золота.

Легирующие добавки в быстрорежущих сталях

Быстрорежущая сталь – M8

Чистое железо слишком мягкое, чтобы его можно было использовать для структурирования, но добавление небольших количеств других элементов (например, углерода, марганца или кремния ) значительно увеличивает его механическую прочность.Синергетический эффект легирующих элементов и термической обработки позволяет получить огромное разнообразие микроструктур и свойств. Четыре основных легирующих элемента, образующих карбиды в быстрорежущих сталях: вольфрам, хром, ванадий и молибден. Эти легирующие элементы в сочетании с углеродом образуют очень твердые и износостойкие карбидные соединения. Микроструктура быстрорежущих сталей состоит из мартенситной матрицы с дисперсией двух наборов карбидов. Эти карбиды обычно известны как первичные и вторичные карбиды.Первичные карбиды – это карбиды, образующиеся при затвердевании стали. Вторичные карбиды – это карбиды, образующиеся при вторичной закалке сталей.

  • Вольфрам . Производит стабильные карбиды и уменьшает размер зерна для повышения твердости, особенно при высоких температурах. Вольфрам широко используется в быстрорежущих инструментальных сталях и был предложен в качестве замены молибдена в ферритных сталях с пониженной активацией для ядерных применений.Добавление около 10% вольфрама и молибдена в сумме максимально эффективно увеличивает твердость и ударную вязкость быстрорежущих сталей и сохраняет эти свойства при высоких температурах, возникающих при резке металлов. Вольфрам и молибден взаимозаменяемы на атомарном уровне, и оба способствуют устойчивости к отпуску, что обеспечивает улучшенные режущие свойства инструмента при более высоких температурах.
  • Хром . Хром повышает твердость, прочность и коррозионную стойкость. Упрочняющий эффект образования стабильных карбидов металлов на границах зерен и сильное повышение коррозионной стойкости сделали хром важным легирующим материалом для стали.Вообще говоря, концентрация, указанная для большинства сортов, составляет приблизительно 4%. Этот уровень обеспечивает наилучший баланс между твердостью и прочностью. Хром играет важную роль в механизме затвердевания и считается незаменимым. При более высоких температурах хром способствует повышению прочности. Он обычно используется для приложений такого рода в сочетании с молибденом.
  • Молибден . Молибден (около 0,50-8,00%) при добавлении в инструментальную сталь делает ее более устойчивой к высоким температурам.Молибден повышает прокаливаемость и прочность, особенно при высоких температурах из-за высокой температуры плавления молибдена. Молибден уникален тем, что он увеличивает прочность стали на растяжение при высоких температурах и сопротивление ползучести. Он замедляет превращение аустенита в перлит гораздо больше, чем превращение аустенита в бейнит; таким образом, бейнит может быть получен непрерывным охлаждением молибденсодержащих сталей.
  • Ванадий . Ванадий обычно добавляют в сталь для предотвращения роста зерна во время термической обработки.Контролируя рост зерна, он улучшает как прочность, так и ударную вязкость закаленных и отпущенных сталей. Размер зерна определяет свойства металла. Например, меньший размер зерна увеличивает прочность на растяжение и имеет тенденцию к увеличению пластичности. Более крупный размер зерна предпочтителен для улучшения характеристик ползучести при высоких температурах. Ванадий добавляется для повышения стойкости к истиранию и для получения твердых и стабильных карбидов, которые, будучи лишь частично растворимыми, выделяют мало углерода в матрицу.

Свойства

Молибден Быстрорежущая сталь – AISI M2

Свойства материала являются интенсивными свойствами , это означает, что они не зависят от количества массы и могут варьироваться от места к месту в системе при в любой момент. В основу материаловедения входит изучение структуры материалов и их связь с их свойствами (механическими, электрическими и т. д.). Как только материаловед узнает об этой корреляции структуры и свойств, он может приступить к изучению относительных характеристик материала в данном приложении.Основными факторами, определяющими структуру материала и, следовательно, его свойства, являются входящие в его состав химические элементы и то, каким образом он был обработан до конечной формы.

Механические свойства быстрорежущей стали – AISI M2

Материалы часто выбирают для различных применений, поскольку они имеют желаемое сочетание механических характеристик. Для структурных применений свойства материалов имеют решающее значение, и инженеры должны их учитывать.

Прочность быстрорежущей стали – AISI M2

В механике материалов прочность материала – это его способность выдерживать приложенную нагрузку без разрушения или пластической деформации. Прочность материалов в основном рассматривает взаимосвязь между внешними нагрузками , приложенными к материалу, и результирующей деформацией или изменением размеров материала. Прочность материала — это его способность выдерживать приложенную нагрузку без разрушения или пластической деформации.

Предел прочности при растяжении

Предел прочности при растяжении быстрорежущей стали – AISI M2 зависит от процесса термообработки, но составляет около 1200 МПа.

Предел прочности при растяжении является максимальным на инженерной кривой напряжения-деформации. Это соответствует максимальному напряжению , которое может выдержать конструкция при растяжении. Предельная прочность на растяжение часто сокращается до «предельной прочности» или даже до «предельной». Если это напряжение применяется и поддерживается, произойдет разрушение. Часто это значение значительно превышает предел текучести (на 50–60 % превышает предел текучести для некоторых типов металлов).Когда пластичный материал достигает предела прочности, он испытывает сужение, когда площадь поперечного сечения локально уменьшается. Кривая напряжение-деформация не содержит более высокого напряжения, чем предел прочности. Несмотря на то, что деформации могут продолжать увеличиваться, напряжение обычно уменьшается после достижения предела прочности. Это интенсивное свойство; поэтому его значение не зависит от размера испытуемого образца. Однако это зависит от других факторов, таких как подготовка образца, наличие или отсутствие поверхностных дефектов, а также температура испытательной среды и материала. Предел прочности при растяжении варьируется от 50 МПа для алюминия до 3000 МПа для очень высокопрочных сталей.

Предел текучести

Предел текучести быстрорежущей стали AISI M2 зависит от процесса термообработки, но составляет около 1000 МПа. Предел текучести при сжатии составляет около 3250 МПа.

Точка текучести — это точка на кривой напряжения-деформации, которая указывает предел упругого поведения и начало пластического поведения. Предел текучести или предел текучести — это свойство материала, определяемое как напряжение, при котором материал начинает пластически деформироваться, тогда как предел текучести — это точка, в которой начинается нелинейная (упругая + пластическая) деформация. До предела текучести материал будет упруго деформироваться и вернется к своей первоначальной форме, когда приложенное напряжение будет снято. Как только предел текучести пройден, некоторая часть деформации будет постоянной и необратимой. Некоторые стали и другие материалы демонстрируют явление, называемое явлением предела текучести. Пределы текучести варьируются от 35 МПа для низкопрочного алюминия до более 1400 МПа для очень высокопрочных сталей.

Модуль упругости Юнга

Модуль упругости Юнга быстрорежущей стали – AISI M2 составляет 200 ГПа.

Модуль упругости Юнга представляет собой модуль упругости при растяжении и сжатии в режиме линейной упругости при одноосной деформации и обычно оценивается испытаниями на растяжение. Вплоть до предельного напряжения тело сможет восстановить свои размеры при снятии нагрузки. Приложенные напряжения заставляют атомы в кристалле перемещаться из своего положения равновесия. Все атомы смещены на одинаковую величину и сохраняют свою относительную геометрию. Когда напряжения снимаются, все атомы возвращаются в исходное положение, и остаточная деформация не возникает.Согласно закону Гука , напряжение пропорционально деформации (в упругой области), а наклон равен модулю Юнга . Модуль Юнга равен продольному напряжению, деленному на деформацию.

Твердость быстрорежущей стали – AISI M2

Твердость быстрорежущей стали по Роквеллу – AISI M2 зависит от процесса термообработки, но составляет примерно 65 HRC.

Испытание на твердость по Роквеллу.В отличие от теста Бринелля, тестер Роквелла измеряет глубину проникновения индентора при большой нагрузке (большая нагрузка) по сравнению с проникновением, сделанным при предварительном нагружении (незначительная нагрузка). Незначительная нагрузка устанавливает нулевое положение. Прикладывается основная нагрузка, затем ее снимают, сохраняя при этом второстепенную нагрузку. Разница между глубиной проникновения до и после приложения основной нагрузки используется для расчета числа твердости по Роквеллу . То есть глубина проникновения и твердость обратно пропорциональны.Главным преимуществом твердости по Роквеллу является возможность отображать значения твердости напрямую . Результатом является безразмерное число, обозначаемое как HRA, HRB, HRC и т. д., где последняя буква соответствует соответствующей шкале Роквелла.

Испытание Rockwell C проводится с пенетратором Brale ( алмазный конус 120° ) и основной нагрузкой 150 кг.

Термические свойства быстрорежущей стали — AISI M2

Термические свойства материалов относятся к реакции материалов на изменения их температуры и приложение тепла.Когда твердое тело поглощает энергию в виде тепла, его температура повышается, а размеры увеличиваются. Но различных материалов реагируют на приложение тепла по-разному .

Теплоемкость, тепловое расширение и теплопроводность являются свойствами, которые часто имеют решающее значение при практическом использовании твердых тел.

Температура плавления быстрорежущей стали – AISI M2

Температура плавления быстрорежущей стали – сталь AISI M2 составляет около 1430°C.

В общем, плавление  является фазовым переходом  вещества из твердого состояния в жидкое. точка плавления вещества — это температура, при которой происходит это фазовое превращение. Точка плавления   также определяет состояние, при котором твердое тело и жидкость могут существовать в равновесии.

Теплопроводность быстрорежущей стали – AISI M2

Теплопроводность быстрорежущей стали – AISI M2 составляет 41 Вт/(м.К).

Характеристики теплопередачи твердого материала измеряются свойством, называемым теплопроводностью , k (или λ), измеряемой в Вт/м.К . Это мера способности вещества передавать тепло через материал за счет теплопроводности. Обратите внимание, что закон Фурье  применим ко всей материи, независимо от ее состояния (твердое, жидкое или газообразное), поэтому он также определен для жидкостей и газов.

Теплопроводность большинства жидкостей и твердых тел зависит от температуры. Для паров это также зависит от давления. В общем:

Большинство материалов почти однородны, поэтому обычно мы можем написать k = k (T) .Аналогичные определения связаны с теплопроводностями в направлениях y и z (ky, kz), но для изотропного материала теплопроводность не зависит от направления переноса, kx = ky = kz = k.

Что такое процесс производства быстрорежущей стали

Что такое процесс производства быстрорежущей стали?

Инструментальные стали разрабатывались на протяжении почти 100 лет: от обычных углеродистых инструментальных сталей в прошлом веке до современных легированных инструментальных сталей, быстрорежущих инструментальных сталей, твердых сталей, металлокерамики, алмазов и так далее.В обработке металлорежущих инструментов, несмотря на существующую конкуренцию твердого сплава, инструменты из быстрорежущей стали по-прежнему занимают доминирующее положение. Основные инструменты, такие как спиральное сверло, метчик, концевая фреза, зуборез и протяжка, в основном изготавливаются из быстрорежущей стали. HSS можно разделить на четыре типа в зависимости от технологии подготовки: традиционная технология литья, технология электрошлакового переплава, технология порошковой металлургии и технология Osprey Process.

 

Традиционная технология литья

В процессе медленного затвердевания быстрорежущей стали перед кристаллизацией образуется большое количество углерода и легирующих элементов с образованием межкристаллитной карбидной сети.Чтобы устранить неравномерное распределение карбидов, используется многократная высокотемпературная ковка или прокатка для разрушения и равномерного распределения карбидов. Этот процесс ковки легко вызывает растрескивание, а ограничение технологического оборудования и коэффициента давления при ковке приводит к коэффициенту использования материала только до 24-36% от слитка до конечного продукта.

Особенности: Он имеет такие преимущества, как простой процесс и низкая стоимость, но очевидными являются концентрация напряжения, большая хрупкость, низкая ударная вязкость, низкий коэффициент использования материала.

 

Электрошлаковый переплав

Технология электрошлакового переплава эффективна для улучшения структуры зерна и качества быстрорежущей стали. Электрошлаковый переплав или рафинирование (ЭШП) — это прогрессивный процесс плавки, используемый для получения слитков с гладкой поверхностью, без отверстий или пористости. Слитки ЭШП обеспечивают улучшенную обрабатываемость в горячем состоянии, лучшие выходы при обработке, повышенную чистоту, лучшую пластичность при поперечном растяжении и усталостные свойства.

Характеристики:

Несмотря на достижения и преимущества этой технологии, нельзя пренебрегать ее недостатками.Время охлаждения затвердевания все еще мало, размер зерна все еще велик, распределение карбида по размерам все еще неравномерно, что приводит к высокому потреблению энергии и низкой эффективности производства. В процессе производства образуется фтор, который вреден для окружающей среды и организма человека.

 

Метод порошковой металлургии

В 1965 году компания American Crucible Steels изобрела порошковую металлургию для производства высоколегированных сталей, таких как высокоуглеродистые, высокохромистые и быстрорежущие.Этот процесс становится все более популярным в последние годы. Возьмите, например, инструментальную сталь M2 , производственный процесс в основном делится на два этапа:

Распыление порошка. Основной принцип заключается в распылении расплавленной быстрорежущей стали до определенного масштаба распределения порошка аргоном высокого давления или чистым азотом с определенной скоростью потока после ограничения потока через направляющую трубку на дне тигля.

Порошковое формование. После просеивания и предварительной загрузки эти порошки затвердевают и уплотняются при высокой температуре (1100 ℃) и высоком давлении (100 МПа), а затем формируют готовую заготовку или стальную заготовку.

Характеристики:

Структура быстрорежущей стали порошковой металлургии крошечная, а ее прочность и ударная вязкость соответственно в 2 и 2,5 ~ 3 раза выше, чем у плавильной быстрорежущей стали. Тонкое, равномерное распределение карбидов может быть получено с помощью порошковой металлургии, что приводит к улучшенной обрабатываемости в отожженном состоянии, более быстрому отклику на упрочняющую термообработку и улучшенной шлифуемости. Однако есть и обратная сторона — процесс производства сложен, себестоимость и цена высоки; порошок плохо окисляется и сложно изготовить большую заготовку; снижение износостойкости.

 

Osprey Process

Предложен профессором Университета Суонси А. Сингером в 1968 г. и успешно применен Р. Бруксом в 1974 г. Технология Osprey представляет собой передовую технологию получения высокоэффективных материалов посредством быстрого отверждения. Процесс Osprey состоит из четырех основных стадий, включая плавление и диспергирование, распыление газа, осаждение и манипулирование коллектором. Расплавленный сплав выливается из индукционной печи через сопло и обдувается струями распыления газа под высоким давлением, вызывая образование мелких капель. .Капли собираются и используются для формирования заготовок, пустот и листов.

Особенности: тонкая и однородная ткань; Низкое содержание кислорода; Короткий процесс, высокая эффективность осаждения и высокий выход; Улучшенные характеристики сплава. Но технический ограничен некоторыми развитыми странами.

 

Сравнение быстрорежущих сталей для обработки древесины

Быстрорежущие стали в основном производятся для режущих инструментов. В лесной и деревообрабатывающей промышленности быстрорежущая сталь является распространенным инструментальным материалом для пильных полотен, строгальных полотен, формовочных и строгальных ножей, фрез и других применений.

После того, как отожженная заготовка превращается в относительно мягкий инструмент, быстрорежущая сталь может быть равномерно закалена с последующим отпуском. Наиболее важным свойством всех HSS является сохранение твердости при повышенных температурах. Поскольку на кромке инструмента существуют высокие температуры, которые ускоряют износ инструмента, быстрорежущая сталь является хорошим выбором для многих процессов обработки древесины. Однако существует множество различных HSS, их химический состав и свойства различны.

Кроме того, свойства быстрорежущей стали, особенно износостойкость, требуют надлежащей термической обработки.Следовательно, предприятия лесной и деревообрабатывающей промышленности сталкиваются с большим количеством комбинаций HSS и термической обработки. В этом исследовании сравнивались семь HSS, чтобы определить их характеристики износа. Полученные результаты помогут производителям инструментов и оборудования выбрать быстрорежущую сталь для обработки древесины.

Быстрорежущая сталь подвергается термической обработке для изменения ее структуры, что улучшает ее физические и механические свойства для предполагаемого конечного использования. Термическая обработка представляет собой последовательность нагрева и охлаждения стали в твердом состоянии для придания ей требуемых свойств.Этот процесс так же важен, как и состав сплава, для свойств быстрорежущей стали в эксплуатации.

Термическая обработка быстрорежущей стали включает четыре основных этапа:

1. Предварительный нагрев – нагрев ниже температуры аустенизации для уменьшения теплового удара, минимизации деформации и снижения температуры аустенизации.
2. Аустенитизация — нагрев стали выше критической температуры, чтобы она приблизилась к однородному твердому раствору.
3. Закалка – охлаждение стали в масле, воде, расплавленной соли или на воздухе для придания твердости и получения желаемой структуры (мартенсита).
4. Отпуск – повторный нагрев ниже критической температуры для получения желаемого сочетания твердости, прочности и пластичности.

Как правило, более твердая быстрорежущая сталь более износостойкая, чем более мягкая быстрорежущая сталь, но, как показывает это исследование, существуют исключения.

Добавление легирующих элементов в быстрорежущую сталь по отдельности или в различных сочетаниях может повлиять на одно или несколько из следующих пяти свойств:

1. Прочность в больших сечениях;
2. деформация в процессе закалки;
3. износостойкость при той же твердости;
4.ударная вязкость при одинаковой твердости на малых участках; и
5. твердость и прочность при повышенных температурах.

 

Ножи были фрезерованы из отожженного прутка семи незакаленных марок быстрорежущей стали. Затем ножи размером 1/8 x 3/8 x 1 дюйм были подвергнуты термообработке в соляных ваннах до двух уровней твердости. Графики включали предварительный нагрев и температуры нагрева, чтобы минимизировать температурные градиенты. Затем ножи были заточены для испытаний на точение МДФ в соответствии с предыдущими методами. Комбинации токарных испытаний повторялись девять раз для каждой HSS с глубиной резания, равной 0.005 дюймов и 550 об/мин. Составляющие усилия на инструмент, параллельные (Fp) и нормальные (Fn) к направлению движения инструмента относительно заготовки, регистрировали осциллографом, прикрепленным к динамометру токарного станка. Длина разреза составляла приблизительно 7600 дюймов для каждой повторности.

Предыдущие результаты показали, что усилия инструмента линейно связаны с рецессией кромки. Таким образом, усилия инструмента после заданной длины реза (7600 дюймов) были выбраны в качестве индекса износа инструмента для этих испытаний и применены в качестве метода ранжирования HSS по износостойкости при обработке древесины.Диски для образцов заготовки были вырезаны из МДФ из одного источника с плотностью 46,5 фунта на фут, выдерживаемой при содержании влаги приблизительно 8 процентов. Круглые образцы MDF толщиной ¾ дюйма были случайным образом отобраны для испытаний на точение, которые повторялись девять раз для каждой комбинации HSS и термообработки. Компоненты терминальной силы инструмента (Fp и Fn) сравнивали с помощью дисперсионного анализа (наименее значимые различия). Для целей данной статьи результаты суммированы как 1/X, где X — нормальная сила Fn (см. рис. 1).

 

В целом быстрорежущая сталь, подвергнутая термообработке до высокой твердости, изнашивалась меньше, чем быстрорежущая сталь, термообработанная до низкой твердости (рис. 1). Однако некоторые марки быстрорежущей стали показали лучшую износостойкость по сравнению с другими марками с повышенной твердостью. Например, М-2 (Rc 65,5) имел более высокий индекс износа (1/X) и более низкое нормальное усилие, чем Т-15 (Rc 66,3), как показано на рис. 1. Другие примеры на рис. 1 показывают, что HSS того же типа твердость имела разные индексы износа. Следовательно, хотя твердость является общим показателем износостойкости, на износ влияют и другие факторы.

Как правило, более твердые инструментальные материалы более устойчивы к химическому воздействию при повышенных температурах (огнеупорные) и/или лучше проводят тепло. Данные этого исследования позволяют предположить, что этот фактор может объяснить различия в износостойкости для разных марок быстрорежущей стали с одинаковой твердостью. Например, дисперсионный анализ нормального усилия на инструмент при термообработке с высокой твердостью показывает, что M-2 имел меньшее усилие, чем T-15, но T-15 был немного тверже, чем M-2. Кроме того, M-2 имеет ту же твердость, что и Vasco Wear при термообработке с низкой твердостью, но их средние нормальные усилия на инструмент не одинаковы (хотя они не отличаются статистически).Следовательно, химическое воздействие или горячая коррозия могут быть причиной некоторой наблюдаемой износостойкости.

Быстрорежущая сталь при каждой термообработке с высокой или низкой твердостью не обязательно может изнашиваться меньше, на что указывает проверка только средних усилий инструмента (рис. 1). Например, сплав Z имеет самые низкие средние усилия на инструмент при термообработке с низкой твердостью, но сплав Z также немного тверже, чем другие быстрорежущие стали. Если бы инструментальные стали имели одинаковую твердость, результаты могли бы быть разными. Различные легирующие элементы могут влиять на износостойкость, поскольку они влияют на твердость, карбидный состав, объемную долю и химическую активность.

Сочетание легирующих элементов влияет на износостойкость. Alloy Z также включает алюминий, который, как было показано, в сплавах железа снижает высокотемпературную коррозию и окисление. Поскольку было показано, что высокотемпературные механизмы вызывают износ при обработке древесины, содержание алюминия в Alloy Z может быть полезным для обработки древесины. С другой стороны, Matrix II и Vasco Wear имеют низкое содержание вольфрама и высокие средние усилия на инструмент при термообработке с высокой твердостью. Улучшенный М-42 также имеет низкое содержание вольфрама, но высокое содержание кобальта улучшило износостойкость, скорее всего, потому, что кобальт увеличивает твердость в горячем состоянии.Кроме того, М-42 проявляет лучшую износостойкость, чем некоторые из быстрорежущих сталей, при термообработке с низкой твердостью. Следовательно, легирующие элементы, их процентное содержание в стали и термическая обработка важны для продления срока службы инструмента.

Общая взаимосвязь между твердостью и износом инструмента показана графически на Рисунке 1. Термообработка HSS с низкой и высокой твердостью нанесена на график в зависимости от 1/X, где X — среднее нормальное усилие вместе со стандартным отклонением. Более высокое значение 1/X указывает на более длительный срок службы инструмента.Графики показывают исключения из прямой зависимости между твердостью и износостойкостью. Это подтверждает вывод о том, что качество HSS и термообработка важны при обработке древесины.

 

Номинальные механические свойства показывают, что М-42, М-4 и особенно Т-15 имеют гораздо лучшую стойкость к абразивному износу, чем М-2. Тем не менее, испытания на износ в этом исследовании показывают, что M-2 сопротивляется износу при обработке древесины одинаково или немного лучше, чем любой из протестированных HSS.Следовательно, другие механизмы, помимо истирания, вызывают износ инструмента при обработке древесины или даже изделий из восстановленной древесины, таких как МДФ. Как показали предыдущие исследования, такие механизмы, как высокотемпературная коррозия/окисление, влияют на износ инструмента. Таким образом, огнеупорные свойства, как и другие, также важны при выборе быстрорежущей стали для обработки древесины.

Правильная термическая обработка быстрорежущей стали так же важна, как и выбор быстрорежущей стали. Например, два куска стали М-2 могут быть термообработаны до одинаковой твердости, но иметь разные значения ударной вязкости из-за разных температур термообработки.Микроструктуру HHS и механические свойства следует проверять после термообработки заготовки ножей или таких инструментов, как фрезы, чтобы обеспечить надлежащую термообработку.

Поскольку характеристики М-2 и М-42 примерно одинаковы и немного лучше, чем у Т-15 и других сплавов после термической обработки с высокой твердостью, М-2 должен быть и обычно является экономичным выбором для инструментальной стали, если правильно термически обработанные для обработки древесины. Если инструментальные стали показывают одинаковые результаты в испытании на износ, следует выбирать наименее дорогую сталь, прошедшую надлежащую термообработку.Эти результаты должны помочь послужить основой для выбора инструментальной стали для деревообработки.

M2 Инструментальная сталь | AISI M2 Быстрорежущая сталь | 1.3343 | SKH51

Инструментальная сталь AISI M2 — это быстрорежущая сталь на основе молибдена из вольфрамово-молибденового ряда. Сталь марки HSS М2 представляет собой среднелегированную быстрорежущую сталь с хорошей обрабатываемостью. Химический состав H-SS M2 обеспечивает хорошее сочетание сбалансированной прочности, износостойкости и твердости до красного цвета. Широко используется для режущих инструментов, таких как спиральные сверла, метчики, фрезы, пилы, ножи и т. д.Также широко используется в пуансонах и штампах для холодной обработки, а также в операциях резки, требующих высокоскоростной и легкой резки.

Быстрорежущая сталь марки

M2 на сегодняшний день является самой популярной быстрорежущей сталью, заменяющей быстрорежущую сталь марки T1 в большинстве применений из-за ее превосходных свойств и относительной экономичности.

Мы являемся одним из ведущих поставщиков стали AISI M2 HSS, и мы можем предложить лучшее качество и цену из легированной стали M2 для различных областей применения.

1. Диапазон поставки инструментальной стали M2 High Speed ​​

Стальной круглый стержень M2: диаметр 2–200 мм
Стальной лист HSS M2: толщина 2–20 мм x ширина 10–100 мм
Стальной лист: толщина 2–200 мм x ширина 200–610 мм

Отделка поверхности : Черная, черновая, точеная или в соответствии с заданными требованиями.

 

2. Стандартные технические характеристики и эквиваленты инструментальной стали M2

3. ASTM M2 Свойства химического состава инструментальной стали

АСТМ А600 С Мн Р С Си Кр В Пн Вт
M2 обычный C 0,78 0,88 0,15 0,40 0. 03 0,03 0,20 0,45 3,75 4,50 1,75 2,20 4,50 5,50 5,50 6,75
ДИН ИСО 4957 С Мн Р С Си Кр В Пн Вт
1,3343 0,86 0,94 0.45 3,80 4,50 1,70 2.10 4,70 5,20 5,90 6,70
JIS G4403 С Мн Р С Си Кр В Пн Вт
СХ51 0,80 0,88 0,40 0,03 0,03 0. 45 3,80 4,50 1,70 2.10 4,70 5,20 5,90 6,70

4. Механические свойства инструментальной стали AISI HSS M2

Плотность         0,294 фунта/дюйм3 (8138 кг/м3)
Удельный вес                  8.15
Модуль упругости         0,294 фунта/дюйм3 (8138 кг/м3)
Теплопроводность         24 БТЕ/фут/ч/°F  41.5 Вт/м/°К
Обрабатываемость          65% 1% углеродистой стали
  • Инструментальная сталь AISI M2 Свойства Механические характеристики
Механические свойства Метрическая система Имперский
Твердость, Rockwell C (отпуск при 1150°F, закалка при 2200°F) 62 62
Твердость, С по Роквеллу (после закалки, закалки при 2200°F) 65 65
Предел текучести при сжатии (при отпуске при 300°F) 3250 МПа 471000 фунтов на кв. дюйм
Изод ударный без надреза (после отпуска при 300°F) 67 Дж 49.4 фут-фунт
Истирание (потеря в мм 3 после закалки; ASTM G65) 25,8 25,8
Истирание (потеря в мм 3 , отпуск при 1275°F; ASTM G65) 77,7 77,7
Коэффициент Пуассона 0,27-0,30 0,27-0,30
Модуль упругости 190-210 ГПа 27557-30458 тысяч фунтов на квадратный дюйм
  • Термические свойства стали M2
Термические свойства Метрическая система Имперский
КТР, линейный (@20.0–100°C/ 68,0–212°F) 10 мкм/м°C 5,56 мкдюйм/дюйм°F
КТР, линейный (@20,0–500°C/68,0–932°F) 12,2 мкм/м°C 6,78 мкдюйм/дюйм°F
КТР, линейный (@20,0–850°C/68,0–1560°F) 12,6 мкм/м°C 7 мкдюйм/дюйм°F

 

5. Поковка из быстрорежущей стали AISI M2

Предварительно медленно и равномерно нагрейте сталь M2 HSS до 850-900°C. Затем нагрев должен быть увеличен быстрее до температуры ковки 1050-1150°С.Если во время ковки температура материала из быстрорежущей инструментальной стали М2 упадет ниже 880-900°С, потребуется повторный нагрев. Очень медленно охлаждайте стальной компонент M2 после ковки.

6. Термическая обработка стали M2 HSS

Нагреть до 1600°F, тщательно вымочить при нагревании. Печь охлаждают со скоростью 25°F в час до 900°F, охлаждают на воздухе до комнатной температуры. Приблизительная твердость в отожженном состоянии 241 Максимум по Бринеллю.

Снятие напряжения с незатвердевшего материала: Медленно нагрейте до 1200–1250°F.Замочите на два часа на дюйм толщины при нагревании. Медленно охладите (по возможности охладите в печи) до комнатной температуры.

Медленно нагрейте до 1550°F, тщательно пропитайте, нагрейте до 1850°F, тщательно пропитайте. Время выдержки в печи варьируется от нескольких минут до 15 минут в зависимости от размера инструмента, теплоемкости печи и размера загрузки. — Нагрейте до 2150 до 2200 ° F для макс. Прочность и минимальная деформация. — Нагрейте до 2250 до 2275 ° F для макс. твердость и стойкость к истиранию.

Для полной твердости закалка в масле до 150-200°F.Закалка на воздухе до 150°F. При закалке в горячей соли поддерживайте температуру чуть выше Ms. После выравнивания извлекают детали из горячей соли и охлаждают на воздухе до 150°F.

Двойной отпуск обязателен, иногда предпочтительнее три отпуска. Замочите на 2 часа на дюйм толщины. Воздух охлаждают до комнатной температуры между температурами. Наилучший диапазон отпуска для повышения твердости, прочности и ударной вязкости составляет от 1000 до 1050°F.

Температура °F Роквелл «С» Температура °F Роквелл «С»
После закалки 64 900 64
400 63 1000 65. 5
500 62,5 1050 63,5
600 62,5 1100 61,5
700 62,5 1150 60
800 63,5 1200 53

7. Обрабатываемость инструментальной стали AISI M2 H-SS

Формование инструментальных сталей HSS M2 может осуществляться методами шлифования.Однако они имеют плохую способность к шлифованию и, следовательно, считаются инструментальной сталью со «средней» обрабатываемостью в условиях отжига. Обрабатываемость этих инструментальных сталей М2 составляет всего 50% от легкообрабатываемых сталей группы W или инструментальных сталей, закаливаемых в воде.

8. Применение инструментальной стали M2

Основное применение быстрорежущих сталей по-прежнему приходится на изготовление различного режущего инструмента.

Типичными областями применения быстрорежущей стали M2 являются спиральные сверла, развертки, протяжные инструменты, метчики, фрезерные инструменты, пилы по металлу.M2 подходит для инструментов холодной штамповки, таких как экструзионные цилиндры и матрицы, а также широко используется во всех видах режущих инструментов, ножей, пуансонов и штампов, пластиковых форм с повышенной износостойкостью и винтов.

Свяжитесь с нами для запроса цены на инструментальную сталь M2. Мы являемся для вас лучшим поставщиком инструментальных материалов из стали M2.

Изделия из быстрорежущей инструментальной стали

: M2 — M4 — M42 — T1

Быстрорежущие стали

представляют собой подмножество высокопроизводительных инструментальных сталей, способных обрабатывать материалы на высоких скоростях резания, отсюда и название «Быстрорежущая сталь».Эта подгруппа инструментальных сталей характеризуется высокой твердостью (выше 60 С по Роквеллу) и высокой износостойкостью. Основными легирующими элементами быстрорежущих сталей являются сочетание углерода, хрома, ванадия, молибдена или вольфрама, а иногда и кобальта. Основная причина, по которой кобальт добавляют в некоторые марки быстрорежущей стали, заключается в повышении твердости в горячем состоянии, что повышает эффективность резания инструментов при достижении высоких температур. Существует три типа быстрорежущих сталей: марки вольфрамового типа (т.е. T1), марки молибденового типа (т. е. M2, M4) и марки кобальтового типа (т. е. T15, M42).

 

Марки быстрорежущей инструментальной стали:

M2 M4 M42 –  T1 T15

 

Быстрорежущая инструментальная сталь M2

М2 — вольфрамомолибденовая быстрорежущая сталь, характеризующаяся хорошо сбалансированным сочетанием прочности, износостойкости и краснотвердости. М2 — одна из самых популярных и широко используемых быстрорежущих сталей в мире благодаря своим исключительным качествам и относительной экономичности.

 

Быстрорежущая инструментальная сталь M4

М4 — молибден-вольфрамовая быстрорежущая сталь, характеризующаяся высокой абразивной стойкостью, износостойкостью, прочностью на поперечный изгиб и ударной вязкостью. Эта специальная быстрорежущая сталь была разработана с целью обеспечения большей стойкости к истиранию и износу, что обеспечивает высокую стойкость инструмента и высокую скорость резания. М4 имеет очень высокое содержание углерода и ванадия, что обеспечивает высокую стойкость к истиранию и износу. М4 сложнее обрабатывать в отожженном состоянии, и он более устойчив к шлифованию в закаленном состоянии по сравнению с другими марками.Он может быть закален до твердости более 65 единиц по шкале Роквелла (HRC).

 

Быстрорежущая инструментальная сталь M42

M42 — это кобальт-молибденовая сверхбыстрорежущая сталь, известная своей превосходной твердостью до красного цвета по сравнению со сталью M2. Добавление кобальта в состав М42 обеспечивает хороший баланс прочности и твердости. Быстрорежущая сталь М42 может подвергаться термической обработке до твердости (68 – 70 HRC). Этот сорт является отличным выбором для применений, требующих высокой твердости до красного цвета, и хорошо подходит для различных режущих инструментов, фрез, спиральных сверл, метчиков, зубчатых червячных инструментов, формовочных инструментов, резьбонакатных плашек, разверток, пил, ножей, протяжек и т. более.

 

Высокоскоростная инструментальная сталь T1

T1 — это оригинальная быстрорежущая сталь вольфрамового типа, имеющая хорошее сочетание ударной вязкости и красной твердости. Обычно в большинстве случаев ее заменяют быстрорежущей сталью M2.

 

Быстрорежущая инструментальная сталь T15

T15 — это сверхбыстрорежущая сталь вольфрамового типа, содержащая ванадий и кобальт. Высокое содержание ванадия обеспечивает превосходную стойкость к истиранию и износу. Содержание кобальта в этой марке обеспечивает очень высокую стойкость к размягчению при высоких температурах эксплуатации (красная твердость).Быстрорежущая сталь Т15 может подвергаться термообработке до твердости 67 HRC. Свойства этой стали Т15 позволяют ей сохранять твердость и острые режущие кромки.

Быстрорежущие стали

Быстрорежущие стали — это легированные стали, разработанные под номером и используемые в основном для металлорежущих инструментов. Они характеризуются способностью к термообработке до очень высокой твердости (обычно Rockwell C64 и выше) и сохранением твердости и режущей способности при температурах до 538°C, что позволяет выполнять действительно высокоскоростную обработку.Выше 538°С они быстро размягчаются и теряют режущую способность.

Все быстрорежущие стали производятся на основе вольфрама или молибдена (или того и другого) в качестве основной жаропрочной добавки, с углеродом для повышения твердости, хромом для облегчения термической обработки, ванадием для измельчения зерна и, в количествах более 1%, для стойкости к истиранию, а иногда и кобальт для дополнительной твердости и устойчивости к размягчению при нагревании.

Популярные составы быстрорежущих сталей легко доступны в США, наиболее распространенные характеристики и рекомендуемые диапазоны температур показаны в таблице H.1. Наиболее важными из них являются M1, M2 и M10. Почти все спиральные сверла, метчики, долбяки, развертки, пилы и ручные инструменты из быстрорежущей стали изготавливаются из стали M1 или M10, тогда как более сложные инструменты, такие как фрезы, зубчатые червячные фрезы, протяжки и опалубочные инструменты, используют тип M2. .

Для специальных применений, таких как обработка твердых термообработанных материалов, требуется более устойчивый к истиранию тип (например, M3 или T15), а сверхтяжелая резка с максимальным выделением тепла приводит к использованию типов с высоким содержанием кобальта. М36 или Т5.

Свойства

Быстрорежущая сталь

обладает самой высокой твердостью после термической обработки из всех известных ферросплавов. Ценность быстрорежущей стали заключается в ее способности сохранять эту твердость при значительном тепловом воздействии и сохранять острую режущую кромку при воздействии абразивного износа.

ТАБЛИЦА H.1

Быстрорежущая сталь

AISI Тип

Температура аустенизации., °С

Температура отпуска, °C

Стойкость к обезуглероживанию a

Характеристики

Т1

1260-1288

551-580

Отлично

Общего назначения

Т5

1274-1301

551-580

Ярмарка

Повышенная термостойкость

Т15

1218-1245

538-566

Хорошо

Для тяжелых условий эксплуатации

М1

1177-1218

551-566

Бедный

Общего назначения

М2

1190-1232

551-566

Ярмарка

Общего назначения

М3

1204-1232

538-551

Ярмарка

Сверхмощные абразивные материалы

М7

1190-1227

538-566

Бедный

Специальные приложения

М10 ​​

1177-1218

538-566

Бедный

Общего назначения

М36

1218-1245

551-580

Ярмарка

Повышенная термостойкость

Твердость быстрорежущей стали после термической обработки обычно составляет от 64 до 66 по шкале Роквелла, что эквивалентно от 725 до 760 по Бринеллю. При такой твердости он хрупок, особенно кобальтсодержащие сплавы, и его необходимо точить и обращаться с ним осторожно. Эта высокая твердость достигается за счет несколько специальных методов термообработки по сравнению с низколегированными сталями. Применяются температуры, намного превышающие нормальные температуры термообработки стали.

Термическая обработка

Как правило, для достижения максимальной твердости и термостойкости необходимо проводить термообработку при как можно более высокой температуре, не доходя до точки начального плавления или роста зерен.Обычно это приводит к серьезному повреждению поверхности при работе в обычной атмосфере печи, поэтому для производства качественных инструментов требуется защита поверхности специальной газовой атмосферой или расплавленной солью (обычно BaCl2).

После закалки в масле или солевой эвтектике (KCl-NaCl-BaCl2), выдержанной при температуре около 566-593°С, и охлаждения на воздухе до 52°С быстрорежущую сталь отпускают в интервале «вторичной» закалки (от 523 до 566°C) для достижения максимальной твердости и долговечности. Такая закалка обычно проводится два или три раза подряд для достижения наилучших результатов.

Иногда поверхностная обработка (менее 0,03 мм) производится азотированием в соли или одним из нескольких запатентованных методов для повышения твердости поверхности и уменьшения трения. Эти обработки часто очень полезны для увеличения срока службы резания.

Использование и выбор

Быстрорежущие стали используются для всех типов режущих инструментов , особенно для машинных инструментов, таких как сверла, метчики, развертки, фрезы всех типов, фасонные инструменты, бритвы, протяжки и токарные, строгальные и формирователи бит.Они имеют преимущество перед твердым сплавом, когда инструмент трудно деформируется (быстрорежущая сталь поддается механической обработке до термообработки), при ударных нагрузках или вибрации (быстрорежущая сталь вязкая и устойчивая к усталости, учитывая ее уровень твердости), или когда проблема обработки не особенно сложна. Быстрорежущая сталь значительно дешевле, чем карбиды, и ее гораздо проще формовать в сложные инструменты, но она не обладает высокой твердостью, стойкостью к истиранию или сроком службы инструмента в тяжелых условиях высокоскоростной резки, связанных с твердым сплавом. С другой стороны, быстрорежущая сталь с хорошей жаростойкостью постоянно режет намного лучше, чем углеродистая сталь или один из типов «быстрой чистовой обработки».

Прочие области применения быстрорежущей стали — штампы для штамповки, волочильные штампы, вставные штампы для рубок, ножи, долота, высокотемпературные подшипники и детали насосов. В этих применениях используется сочетание высокой твердости, термостойкости и стойкости к истиранию, а не режущей способности.

Среди видов быстрорежущей стали, перечисленных в таблице Н.1, обычные серийные инструменты изготавливаются из M1 или M10. Эти марки имеют самую низкую стоимость, их легче всего обрабатывать, подвергать термообработке и затачивать. Они также являются самыми прочными в твердом состоянии и, таким образом, выдерживают небрежное обращение с обычными инструментальными сверлами, метчиками, резьбонарезными плашками и т. д.

Более сложный, дорогой инструмент обычно делают из быстрорежущей стали М2. Он имеет лучшую стойкость к истиранию и легче поддается термообработке в сложных формах. Большинство фрез, червячных фрез, протяжек и подобных многогранных инструментов относятся к этой категории.M7 также становится популярным для специализированных приложений.

Иногда встречаются чрезвычайно сложные операции механической обработки , такие как резка изделий из пластика, синтетического дерева и картона или закаленных легированных сталей. В таком случае лучший срок службы инструмента может быть получен при использовании M3 или T15, быстрорежущих сталей с высоким содержанием ванадия. Они дороже и значительно сложнее в заточке и обслуживании из-за устойчивости к шлифованию, но эти факторы часто перевешиваются превосходным сроком службы инструмента.

Быстрорежущие стали с высоким содержанием кобальта Т5 и М36 обладают наилучшей термостойкостью и поэтому особенно подходят для инструментов, предназначенных для резки тяжелых отливок или поковок, где скорость резания относительно низкая, но рез глубокий, а режущая кромка сильно нагревается. T5 и M36 дороже других марок и поэтому имеют ограниченное применение, но являются наиболее экономичными для некоторых операций.

Изготовление

Быстрорежущие стали в отожженном состоянии поддаются механической обработке всеми распространенными методами.Их рейтинг обрабатываемости составляет около 30% материала бессемеровского винта, и их нужно резать медленно и осторожно. Недавнее развитие обработки быстрорежущих сталей облегчило эту ситуацию, но по-прежнему требуется значительная осторожность.

Обычно инструменты изготавливают из сортового проката или поковок либо отдельно для сложных инструментов, либо на автоматических винтовых станках для изделий массового производства (метчики, спиральные сверла и т. д.). После доводки почти до окончательного размера инструменты подвергаются термообработке до окончательной твердости, а затем чистовой шлифовке.Производство необработанного инструмента, обработанного до окончательного размера перед термической обработкой, растет благодаря совершенствованию оборудования для термической обработки и лучшей режущей способности должным образом закаленной необработанной поверхности.

После того, как инструменты из быстрорежущей стали затупятся, их можно легко переточить, уделив особое внимание выбору соответствующего шлифовального круга и техники. Их редко размягчают отжигом и повторной термообработкой, так как это может привести к хрупкой зернистой структуре стали, если не соблюдать осторожность.Быстрорежущие стали никогда не сваривают после закалки, а инструменты редко ремонтируют сваркой из-за чрезвычайной хрупкости сварного шва. Часто вставки из быстрорежущей стали припаивают к корпусам из легированной стали или приваривают оплавлением к хвостовикам из легированной стали (тяжелые сверла, метчики и развертки).

Специальный выпуск: Последние достижения в инструментальной и быстрорежущей стали

Уважаемые коллеги,

Инструментальные и быстрорежущие стали представляют собой важный класс материалов для изготовления пресс-форм, режущих инструментов, пуансонов, штампов, валков и многих других деталей.Их характеристики тесно связаны со свойствами материалов, которые, в свою очередь, являются результатом сложного производственного процесса, включающего выплавку стали, термомеханическую обработку, термическую и поверхностную обработку. Хотя многие из используемых сегодня сталей были разработаны несколько десятилетий назад, разработка новых марок продолжается и по сей день благодаря современному программному обеспечению для моделирования. Традиционные технологии производства, такие как электродуговая выплавка стали, а не процессы порошковой металлургии (например,например, горячее изостатическое прессование), были объединены с новыми методами порошковой металлургии, основанными на активированном спекании (например, искровое плазменное спекание) и, в последнее время, на аддитивном производстве (например, лазерная плавка в порошковом слое, прямое напыление металла), которые позволяют нам для производства компонентов формы, близкой к чистой, со сложной геометрией и индивидуальной микроструктурой. Оптимизация тепловой, криогенной и поверхностной обработки необходима для получения оптимального сочетания микроструктуры и свойств.

Цель этого специального выпуска журнала Metals — представить сборник оригинальных исследовательских статей, связанных с разработкой инструментальных и быстрорежущих сталей. Приветствуются высококачественные статьи от исследователей из научного сообщества и промышленности.

доц. Проф. Массимо Пелиццари
Приглашенный редактор

Информация о подаче рукописей

Рукописи должны быть представлены онлайн на сайте www.mdpi.com путем регистрации и входа на этот сайт. После регистрации нажмите здесь, чтобы перейти к форме отправки. Рукописи можно подавать до указанного срока. Все материалы, прошедшие предварительную проверку, рецензируются экспертами.Принятые статьи будут постоянно публиковаться в журнале (как только они будут приняты) и будут перечислены вместе на веб-сайте специального выпуска. Приглашаются исследовательские статьи, обзорные статьи, а также короткие сообщения. Для планируемых статей в редакцию можно отправить название и краткую аннотацию (около 100 слов) для размещения на сайте.

Представленные рукописи не должны быть опубликованы ранее или находиться на рассмотрении для публикации в другом месте (за исключением материалов конференции). Все рукописи проходят тщательную рецензирование в рамках единого процесса слепого рецензирования. Руководство для авторов и другая необходимая информация для подачи рукописей доступны на странице Инструкции для авторов. Metals — международный рецензируемый ежемесячный журнал с открытым доступом, издаваемый MDPI.

Перед отправкой рукописи посетите страницу Инструкции для авторов.
Плата за обработку статьи (APC) для публикации в этом журнале с открытым доступом составляет 2000 швейцарских франков (швейцарских франков).Представленные документы должны быть хорошо отформатированы и на хорошем английском языке. Авторы могут использовать MDPI
Услуги редактирования на английском языке перед публикацией или во время авторских правок.

.