Сталь инструментальная быстрорежущая: Быстрорежущие стали (быстрорез): марки, свойства, маркировка

Содержание

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.

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.

Маркировка быстрорежущих сталей


← Вернуться в оглавление

БЫСТРОРЕЖУЩАЯ СТАЛЬ

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

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

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

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

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

  Маркировка быстрорежущих сталей:

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

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

Марка стали

C

Cr

W

V

Co

Mo

не более

Р18

0,70-0,80

3,8-4,4

17,5-4,4

1,0-1,4

0,3

Р12

0,80-0,90

3,1-3,6

12,0-13,0

1,5-1,9

0,3

Р9

0,85-0,95

3,8-4,4

8,5-10,0

2,0-2,6

0,3

Р6М3

0,85-0,95

3,0-3,6

5,5-6,5

2,0-2,5

3,0-3,6

Р18Ф5

0,85-0,95

3,8-4,4

17,5-19,0

1,8-2,4

0,5

Р9Ф5

1,40-1,50

3,8-4,4

9,0-10,5

4,3-5,1

0,4

Р14Ф4

1,20-1,30

4,0-4,6

13,0-14,5

3,4-4,1

0,4

Р9К5

0,90-1,00

3,8-4,4

9,0-10,5

2,0-2,6

5,0-6,0

0,3

Р9К10

0,90-1,00

3,8-4,4

9,0-10,5

2,0-2,6

9,5-10,5

0,3

Р10К5Ф5

1,45-1,55

4,0-4,6

10,0-11,5

4,3-5,1

5,0-6,0

0,3

Р18К5Ф2

0,85-0,95

3,8-4,4

17,5-19,0

1,8-2,4

5,0-6,0

0,5

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

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

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

2.Химический состав быстрорежующих сталей (негостированные)

Марка стали

C

W

Mo

Cr

V

Co

Р7Т

0,80

7,5

3,0

1,3

0,15 Ti

Р6М3К5Ф2

0,90

6,0

3

4,0

2,3

5,0

Р18К8Ф2М (ЭП 379)

1,00

18,0

1

4,0

2,2

8,0

   Сортамент выпускаемых быстрорежущих сталей:

прутки горячекатаные и кованные – круглые и квадратные, полоса;

прутки круглые повышенной отделки поверхности и повышенной точности размеров;

холоднокатаная лента.

3.Основные свойства быстрорежущих сталей в исходном состоянии поставки 

Марка стали

γ

в г/см³

Ас1

Аr1

Температура в °С

НВ

Вес % карбидной фазы

ковки

отжига

Р18

8,7

820

760

1200-900

840

207-255

28

Р9

8,3

810

760

1200-900

850

207-255

17

Р12

8,5

810

760

1200-900

840

207-255

23

Р18Ф2

8,7

820

760

1200-900

840

207-269

27

Р9Ф5

8,11

1180-900

850

207-269

20

Р14Ф4

8,42

1180-900

850

207-269

22

Р9К5

8,3

1150-900

850

207-269

17

Р9К10

8,3

1180-900

850

207-269

16

Р10К5Ф5

8,13

1180-900

850

207-269

22

Р18К5Ф2

8,2

1200-900

850

285

25

Р6М5

8,5

1150-900

840

207-235

20

Р18К8Ф2М

8,7

820

1180-900

860

262-270

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

Назначение быстрорежущих сталей

Марка стали

Особенности и условия работы инструмента

Назначение

Р18

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

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

Р9

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

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

Р12

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

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

Р6М5

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

Резцы, червячные фрезы, сверла, протяжки, машинные метчики

Р18Ф2

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

Р9Ф5

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

Протяжки, развертки

Р14Ф4

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

Резцы, фрезы, червячные долбяки, сегменты для пил

Р9К5

Р9К10

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

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

Р10К5Ф5

Р18К5Ф2

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

Резцы, червячные фрезы, ножи для сборочных фрез, сверла

Р18Ф2К8М

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

Резцы, сверла, развертки, метчики, зуборезный инструмент

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

  Маркировка быстрорежущих сталей:

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


↑ В начало страницы

← Вернуться в оглавление

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).



Быстрорежущие инструментальные стали | МСК

Быстрорежущие стали, называемые также рапидами и быстрорезами, являются сталями инструментального типа и особого назначения. Вообще, инструментального типа стали характеризуются повышенной твёрдостью не только в холодном, но и в разогретом состоянии. Поэтому, они способны оказать серьёзное противодействие пластическому типу деформации. Эти стали сохраняют изначальные свойства даже при нагреве до 600 °C. Легирующие добавки для этого сплава представлены вольфрамом, молибденом, ванадием, а также кобальтом.

Основные свойства быстрорежущих сплавов   

Быстрорежущие инструментальные стали принадлежат к сплавам ледебуритного типа. Это значит, что они получают твёрдость и высокую стойкость к износу в ходе мартенситной трансформации в процессе закалки. Отпуск при высокой температуре провоцирует дисперсионное отвердевание, являющееся следствием выделения так называемой упрочняющей фазы.

Быстрорежущая сталь ГОСТ 19265-73 помимо твёрдости характеризуется также прочностью, то есть способностью выдерживать разного рода нагрузки, в том числе и ударные. Из такой стали производят инструмент, позволяющий обрабатывать высокопрочные сплавы иосуществлять резку металлов с большой подачей.Благодаря уникальному сочетанию высоких прочностных характеристик с вязкостью на изделиях из быстрорежущей стали не бывает трещин или следов выкрашивания.

Все вышеперечисленные свойства позволяют использовать описываемые стали для производства инструментов с тонким лезвием и сложной формы.

Описываемый сплав обладает следующими характеристиками:

  • повышенная устойчивость к износу;
  • большой эксплуатационный ресурс;
  • широкая область применения;
  • уникальные технические свойства.

Сфера использования сталей быстрорежущего типа

Сплавы, содержащие ванадиевые или кобальтовые присадки, используются в сфере обработки сталей конструкционного типа, когда предполагается переход на повышенный режим резания. Кроме того, с их помощью можно обрабатывать нержавеющие, жаропрочные и высокопрочные стальные сплавы. 

Легированные кобальтом стали могут быть использованы для работы со стойкими к коррозии сталями и прочими сплавами, относящимися к сложным в обработке материалам. Также, их активно применяют в тех случаях, когда резание носит прерывистый характер, возникает вибрация и перегревание. Из быстрорежущих сталей получаются превосходные инструменты, с помощью которых можно осуществлять чистовой тип обработки сплавов с трудной обрабатываемостью.

Быстрорежущие стали, маркировка которых состоит из букв, обозначающих присадочный металл и цифр, отражающих процентное содержание присадки в сплаве, получили широкое применение. Большую популярность приобрели сплавы с вольфрамовыми и молибденовыми присадками – Р18 и Р6М5.

Заготовки из сталей быстрорежущего типа выпускают в виде квадратов, полос, кругов и листов. В компании МСК вы всегда можете заказать изделия из таких сталей по доступным расценкам и с оперативной доставкой. 

Быстрорежущая сталь

Быстрорежущая сталь является подмножеством инструментальных сталей, широко используемых в насадках и режущем инструменте. Они часто используется в рабочих пилах и сверлах. Они превосходят высоко углеродистые стали, инструменты широко используются и могут выдерживать более высокие температуры, не теряя своего свойства (твердости). Это свойство позволяет осуществлять процесс резания быстрее, чем высокоуглеродистые стали, отсюда и название быстрорежущие стали. При работе в комнатной температуре, обычно рекомендуется термическая обработка, HSS классы обычно проявляют высокую твердость (свыше HRC 60) и высокую стойкость к истиранию (как правило, это связано с ванадиевым содержанием которое часто используется в HSS) по сравнению с общим содержанием углерода инструментальных сталей.

История
Несмотря на развитие современных быстрорежущей стали их использование началось во второй половине 19-го века, существует документальное свидетельство подобного сорта стали, производимой ранее. Они включают в себя закаленные стали в Китае в 13 веке до нашей эры, булат стали производятся в Индии около 350 г. до н.э. и производство в Дамаске и японские слоистые лезвия 540г н.э. и 900 г. н.э..

В 1868 году английский металлург Роберт Forester Mushet разработал Mushet стали, которые считаются предшественниками современной быстрорежущей стали. Они состояли из 2% углерода (C), 2,5% марганца (Mn), и 7% вольфрама (W). Основным преимуществом этой стали было то, что они закаленные, когда воздух охлаждается от температуры, при которой большинство сталей должны были гасится для закаливания. В течение следующих 30 лет наиболее изменением стала замена марганца (Mn) с вольфрамом (W).

В 1899 и 1900 году, Фредерик Уинслоу Тейлор и Maunsel Белый, работая с командой помощников в компании Bethlehem Steel в Вифлееме, штат Пенсильвания, США, провели серию экспериментов с термической обработкой существующих высококачественных инструментальных сталей, таких как Mushet сталь. нагревая их до значительно более высоких температурах, что, как правило, считается желательным в металургической отрасли. Их эксперименты были характерны научным иследованием в том, что различные комбинации были изготовлены и испытаны, не считаясь с общепринятым или алхимическим рецептам, а и с подробным записями должны храниться в каждой партии. В результате был произведен процесс термической обработки, который превратил существующие сплавы в новый вид стали, который может сохранять свою твердость при высоких температурах, что позволяет работать на гораздо более высоких скоростях, и каналах и глубины резания при обработке.

Быстрорежущие стали относится к многокомпонентных сплавам системы, где представлены компоненты хрома, вольфрама, молибдена, ванадия, или кобальта. Как правило, компоненты присутствует в избытке 7%, наряду с более чем 0,60% углерода. (Тем не менее, их легирование не только придают жесткости сохраняя свойства, они также требуют соответствующей высокотемпературной термической обработки). 

Кроме того около 10% вольфрама и молибдена в общей сложности максимально эффективно твердость и прочность сталей высокой скоростью и сохраняет эти свойства при высоких температурах которые генерируются при резке металлов.

Быстрорежущей стали в вольфрамо-молибденового серии. Карбиды в нем малы и равномерно распределены. Сталь имеет высокую износостойкость. После термообработки, твердость такая же, но его прочность при изгибе может достигать 4700 МПа, и ее прочность и термопластичность выше на 50%. Это обычно используется для изготовления различных инструментов, таких, как сверла, метчики и развертки. Его чувствительность обезуглероживания немного высоки.

Молибден является высокой скорости легированной стали с дополнительными 8% кобальта. Сталь широко используется в производстве металлов из-за ее превосходной твердости по сравнению с более традиционными быстрорежущеми сталями, что обеспечивает более короткий цикл в производственных средах за счет более высокой скорости резки, или с увеличением времени между инструментом изменения. Сталь также менее склонна к сколам при использовании для прерывистого резания и имеет меньшию стоимость по сравнению с тем же инструментом из карбида. Инструмент сделан из кобальта-подшипников быстрорежущей стали часто могут быть обозначены буквами HSS-Co.

Для увеличения срока службы инструменты из быстрорежущей стали иногда покрываются специальным покрытием. Одним из таких покрытий TiN ( нитрид титана). Большинство покрытий как правило, увеличивают твердость инструмента и/или смазывающие. Покрытие позволяет переднию часть инструмента чисто проходит через материал, не имея материальной к нему. Покрытие также помогает снизить температуру, связанные с процесса резки и увеличивает срок службы инструмента.

Основное применение быстрорежущей стали продолжает находиться в производстве различных режущих инструментов: сверла, протяжки, фрезы, насадки, зубчатые ножи, резцы, пилы и т.д.

Быстрорежущая сталь также используется на рынке в хороших ручных инструментах, где относительна хорошая ударная вязкость при высокой твердости, в сочетании с высокой стойкости к истиранию, сделали их пригодными для применения при низкой скорости требующих прочных острые края лезвия, такие как стаместки, зубила, ножи, мечи. 60—62) и износо­стойкостью, т. е. способностью длительное время сохранять ре­жущие свойства кромки в условиях трения.

Чем больше твердость обрабатываемых материалов, толще стружка и выше скорость резания, тем больше энергия, затрачи­ваемая на процесс обработки резанием. Механическая энергия переходит в тепловую. Выделяющееся тепло нагревает резец, деталь, стружку и частично рассеивается. Поэтому основным требованием, предъявляемым к инструментальным материалам, является высокая теплостойкость, т. е. способность сохранять твердость и режущие свойства при длительном нагреве в процессе работы. По теплостойкости различают три группы инструменталь­ных сталей для режущего инструмента: нетеплостойкие, полу­теплостойкие и теплостойкие.

При нагреве до 200—300 °С нетеплостойких сталей в процессе резания углерод выделяется из мартенсита закалки и начинается коагуляция карбидов цементитного типа. Это приводит к потере твердости и износостойкости режущего инструмента. К нетепло­стойким относятся углеродистые и низколегированные стали. Полутеплостойкие стали, к которым относятся некоторые средне-легированные стали, например 9Х5ВФ, сохраняют твердость до температур 300—500 °С. Теплостойкие стали сохраняют твер­дость и износостойкость при нагреве до температур 600 °С.

Углеродистые и низколегированные стали имеют сравнительно низкую теплостойкость и невысокую прокаливаемость, поэтому их используют для более легких условий работы при малых скоростях резания. Быстрорежущие стали, имеющие более высо­кую теплостойкость и прокаливаемость, применяют для более тяжелых условий работы. Еще более высокие скорости резания допускают твердые сплавы и керамические материалы. Из суще­ствующих материалов наибольшей теплостойкостью обладает нитрид бора — эльбор, Эльбор позволяет обрабатывать материалы высокой твердости, например закаленную сталь, при высоких скоростях.

 

2. Углеродистые стали

Углеродистые инструментальные стали маркируются буквой У, а следующая за ней цифра показывает содержание углерода в де­сятых долях процента. Для изготовления инструмента применяют углеродистые качественные стали марок У7-— У13 и высококаче­ственные стали марок У7А—У13А. Высококачественные стали содержат не более 0,02 % серы и фосфора, качественные — не более 0,03 %.
По назначению различают углеродистые стали для работы при ударных нагрузках и для статически нагруженного инструмента.
Стали марок У7—У9 применяют для изготовления инстру­мента при работе с ударными нагрузками, от которого требуется высока
я режущая способность (зубила, клейма по металлу, де­ревообделочный инструмент, в частности пилы, топоры и т. д.).
Стали марок У10—У13 идут на изготовление режущего ин­струмента, не испытывающего при работе толчков, ударов и обладающего высокой твердостью (напильники, шаберы, острый хирургический инструмент и т. п.). Из стали этих марок иногда изготавливают также простые штампы холодного деформиро­вания.
Углеродистые доэвтектоидные стали после горячей пластиче­ской обработки {ковки или прокатки) и последующего охлажде­ния на воздухе имеют структуру, состоящую из пластинчатою перлита и небольшого количества феррита, а заэвтектоидные стали — пластинчатого перлита и избыточного цементита, кото­рый обычно образует сплошную или прерывистую сетку но гра­ницам бывших зерен аустенита.
Термическая обработка углеродистых инструментальных ста­лей состоит из двух операций: предварительной и окончательной обработок.
Предварительная термическая обработка сталей заключается в отжиге при 740—760 °С, цель которого — получить микрострук­туру, состоящую из зернистого перлита — псевдоперлита, так как при такой микроструктуре после последующей закалки полу­чаются наиболее однородные свойства. Кроме того, при такой структуре облегчается механическая обработка инструмента.
Окончательная термическая обработка состоит из закалки и низкого отпуска. Закалку проводят в воде от 780—810 °С, т. е, с температур, для доэвтектоидных сталей лежащих несколько выше Лс3, а для заэвтектоидных — лежащих ниже Аст.

Углеродистые стали имеют очень высокую критическую ско­рость закалки — порядка 200—300 °С/с. Поэтому недопустимо даже малейшее замедление охлаждения при закалке, так как это может привести к частичному распаду аустенита при темпе­ратурах перлитного интервала и, как следствие, к появлению мягких пятен. Особенно быстро протекает распад аустенита в уг­леродистых сталях при температурах, близких к 500—550 °С, где он начинается почти мгновенно, протекает чрезвычайно ин­тенсивно и в течение нескольких секунд полностью заканчива­ется.
Поэтому только инструменты малого диаметра могут после закалки в воде прокаливаться насквозь. Однако при этом в них возникают большие внутренние напряжения, которые могут вы­звать существенные деформации.
Инструменты, имеющие крупные размеры, при закалке в воде и в водных растворах солей, кислот и щелочей, охлаждающая способность которых выше, чем воды, закаливаются на мартенсит лишь в тонком поверхностном слое. Структура же глубинных зон инструментов представляет собой продукты распада аустенита в перлитном интервале температур. Сердцевина инструментов, имеющая такую структуру, является менее хрупкой по сравне­нию с мартенситной структурой. Поэтому инструменты, имеющие такую сердцевину, лучше переносят толчки и удары по сравнению с инструментами, закаленными насквозь на мартенсит.
Углеродистые стали наиболее целесообразно применять для инструментов небольшого сечения (до 5 мм), которые можно зака­ливать в масле и достигать при этом сквозной прокаливаемости, а также для инструментов диаметром или наименьшей толщиной 18—25 мм, в которых режущая часть приходится только на по­верхностный слой, например напильники, зенкера, метчики.
Углеродистые инструментальные стали отпускают при тем­пературах не более 200 °С во избежание снижения твердости. Твердость окончательно термически обработанного инструмен­та из углеродистых сталей обычно лежит в интервале НВ.С 56—64. 
Достоинствами углеродистых инструментальных сталей яв­ляются низкая стоимость, хорошая обрабатываемость давлением и резанием в отожженном состоянии.
Их недостатками являются невысокие скорости резания, ограниченные размеры инструмента из-за низкой прокаливаемо-сти и его значительные деформации после закалки в воде.

 

3. Легированные стали

Низколегированные стали для режущего инструмента (13Х, 9ХС) также не обладают высокой теплостойкостью и обычно при­годны для работы при температурах не более 200 — 250 <:С. Сред-нелегированные стали типа 9Х5ВФ, 8Х4ВЗМЗФ2 имеют более высокую теплостойкость (300 — 400 !’С). В отличие от углероди­стых легированные стали обладают большей устойчивостью пере­охлажденного аустенита, следовательно большой прокаливае-мостью и несколько более высокой износостойкостью.
Их можно закаливать в масле до критического диаметра 40 мм и более. Применение масла или горячих закалочных сред позво­ляет уменьшить деформацию и коробление инструмента. Он может иметь большее сеченне, а благодаря меньшему коробле­нию — и большую длину.
Низколегированная сталь 13Х имеет сравнительно неглубо­кую прокаливаемость и рекомендована для инструментов диа­метром до 15 мм. Из этой стали изготавливают хирургический, гравировальный инструменты, лезвия безопасных бритв.
Стали 9ХС, ХВГ, ХВСГ используют для изготовления инстру­ментов крупного сечения: сверл, разверток, протяжек диаме­тром 60—80 мм (табл. 14, ГОСТ 5950—73).
Обычная термическая обработка легированных режущих ста­лей состоит из закалки от 830 — 870 «С в масле или ступенчатой закалки и отпуска при температуре 200 °С. Твердость после тер­мообработки составляет //ЯС 61 — 65. Если необходимо увели­чить вязкость, то температуру отпуска повышают до 200—300 (1С. Вследствие некоторого распада мартенсита твердость после этого снижается до Н=С 55—60.

Таблица 14. Химический состав некоторых легированных инструментальных сталей, %

 

Марка стали

С

мп

51

Сг

ш

V

13Х

1,25—1,40

0,30—0,60

0,15—0,35

0,40—0,70

 

 

9ХС

0,85—0.95

0,30-0,60

1,20—1,60

0,95—1,25

 

 

ХВГ

0,90—1,05

0,80—1,10

0,15—0,35

0,90—1,20

1,20—1,60

ХВСГ

0,95—1,05

0,60—0,90

0,65—1,00

0,60—1,10

0,50—0,80

0,05-0,15

9Х5ВФ

0,85—1,00

0,15—0,40

0,15—0,40

4,50—5,50

0,80—1,20

0,15—0,30

 

 

4. Быстрорежущие стали

С увеличением скорости резания возрастают требования к тепло­стойкости стали. Этим требованиям в большей мере удовлетворяют быстрорежущие стали.

 

 

Таблица 15. Химический состав некоторых быстрорежущих сталей,

 

Марка

 

Сг

XV

V

Мо

 

 

 

 

 

 

Р18

0,70—0,80

3,8—4,4

17,0—18,5

1,0—1,4

До 1,0

Р9

0,65—0,95

3,8—4,4

8,5—10,0

2,0—2,6

До 1,0

Р6М5

0,80—0,88

3,8—4,4

5,5—6,5

1,7—2,1

5,0—5,5

Р6А13

0,85—0,95

3,0—3,5

5,5—6,5

2,0—2,5

3,0—3,6

 

Быстрорежущие стали маркируют буквой Р (гарМ быстрый, скорый), цифры показывают среднее содержание вольфрама, являющегося основным легирующим элементом. Среднее содер­жание углерода и хрома во всех быстрорежущих сталях обычно составляет соответственно 1 и 4 %, поэтому эти элементы не указываются. Содержание остальных легирующих в целых про­центах указывается как обычно в цифрах, следующих за их буквенным обозначением.
Быстрорежущая сталь после закалки и отпуска имеет струк­туру высоколегированного отпущенного мартенсита с карбидами. Она сохраняет первоначальную структуру практически неизмен­ной при нагреве до 600—620 °С. Резцы из быстрорежущей стали позволяют увеличить скорость резания в 8—10 раз по сравнению с инструментом из углеродистых сталей УЮ—У10А.
Химический состав некоторых быстрорежущих сталей при­веден в табл. 15 (ГОСТ 19265—73).
Известно, что потери твердости при нагреве обусловлена в пер­вую очередь, коагуляцией выделившихся карбидов. Коагуляция карбидов в углеродистой и легированной сталях при температу­рах более 300 °С ведет к быстрой потере твердости. Теплостойкость быстрорежущих сталей обусловлена легированием их карбидо-образующими элементами вольфрамом, ванадием и молибденом в количествах, достаточных для связывания почти всего углерода в специальные карбиды. Они коагулируют при температурах более 600 °С.
Микроструктура быстрорежущей стали приведена на рис. 126. При затвердевании литой быстрорежущей стали образуется эвтек­тика, напоминающая ледебурит и располагающаяся по границам зерен. После ковки или прокатки сетка эвтектики подвергается дроблению с измельчением входящих в нее карбидов и более равномерным их распределением в основной матрице.
После прокатки или ковки быстрорежущую сталь подвергают изотермическому отжигу для уменьшения твердости и облегчения механической обработки. Сталь выдерживают при 740 °С до пол­ного превращения аустенита в перлито-сорбитную структуру.
Высокую теплостойкость инструмент из быстрорежущих ста­лей приобретает после закалки и многократного отпуска. При нагреве под закалку необходимо обеспечить максимальное раство­рение карбидов и получение высоколегированного аустенита. Такая структура увеличивает прокаливаемость и позволяет получить стали для изготовления режущего инструмента и быстроизнашивающихся деталей технологического оборудования.
Особо твердые инструментальные материалы созданы на основе нитрида бора и нитрида кремния. В них нет пластичной металли­ческой связки. Изделия из этих материалов изготавливают либо с помощью взрыва, либо в условиях сверхвысоких статических давлений и высоких температур. Изделия из нитридов бора и кремния используют в качестве материала иденторов (наконеч­ников) для измерения твердости тугоплавких материалов в интер­вале температур 700—1800 °С, как абразивный материал и в ка­честве сырья для изготовления сверхтвердых материалов, при­меняемых для оснащения режущей части инструментов для обработки закаленных сталей, твердых сплавов, стеклопластиков, цветных металлов. Они обладают высокой твердостью (НК.А 94—96), прочностью, износостойкостью, теплопроводно­стью, высокой стабильностью физических свойств и структуры при повышении температуры до 1000 °С. Их преимуществом является доступность и дешевизна исходного продукта, благо­даря чему они используются для замены вольфрамсодержащих твердых сплавов.
Для изготовления доводочных паст, шлифовальных кругов применяют абразивные материалы. Они представляют собой по­рошки, либо скрепленные связкой, либо нанесенные на гибкую основу — ткань или бумагу. Различают природные и искусствен­ные абразивные материалы. К природным относятся алмазы, гранаты, корунд; к искусственным — искусственные алмазы, гексагональный нитрид бора (эльбор), карборунд.

Что такое быстрорежущая сталь?

На протяжении десятилетий Griggs Steel поставляла качественную быстрорежущую инструментальную сталь многим клиентам для всех их потребностей в обработке и производстве. Наши стандарты как в отношении наших продуктов, так и услуг заставляют нас двигаться вперед, чтобы удовлетворить клиентов и построить с ними прочные отношения. Что такое быстрорежущая сталь? Что отличает его от других в отрасли и что мы можем для вас сделать?

Определение быстрорежущей стали

Быстрорежущая инструментальная сталь представляет собой набор сплавов инструментальной стали, названных за их способность резать материалы быстрее, чем традиционные высокоуглеродистые стали, ранее использовавшиеся в режущих инструментах.Это происходит из-за исключительной твердости, стойкости к истиранию и устойчивости к размягчению при высоких температурах благодаря используемым легирующим металлам и термообработке. Мы следуем Американскому обществу испытаний и материалов в его определении быстрорежущей стали, как указано в Спецификации A600-79 — высокоуглеродистой стали, содержащей вольфрам и / или молибден, а также хром, ванадий и иногда кобальт.

Используемая термообработка также является важным компонентом того, что характеризует быстрорежущую сталь, поскольку ее мартенситная структура способствует ее высокой твердости.Это достигается аустенизацией почти до температуры плавления стали, затем закалкой в ​​солевой ванне или воздушным охлаждением и несколькими циклами отпуска для превращения любого оставшегося аустенита в мартенсит.

Хотя термин «быстрорежущая инструментальная сталь» описывает несколько сплавов, эти характеристики являются общими для всех из них:

  • Высокое содержание сплава, в основном вольфрама или молибдена, с меньшими количествами хрома, ванадия и кобальта;
  • Высокое содержание углерода — минимум 0,65% по весу, но обычно от 0.Содержание углерода от 8% до 1,5%;
  • твердость по Роквеллу не менее 64 HRC при комнатной температуре;
  • Процесс термообработки, при котором образуется большое количество сложных карбидов металлов, в основном карбидов вольфрама, молибдена и ванадия, взвешенных в стальной подложке, что обеспечивает твердость и износостойкость.

Общие марки и свойства быстрорежущей стали

Более сорока классификаций быстрорежущей стали признаны Американским институтом железа и стали (AISI), и многие из них по-прежнему производятся производителями.Две общие категории включают эти различные классификации: те, которые в основном легированы вольфрамом, и те, которые легированы молибденом.

Каждая оценка обозначается буквами T или M соответственно, а также уникальным номером, отличающим ее от других оценок. Несмотря на это название, все стали M-типа, кроме двух, также содержат некоторое количество вольфрама, а все T-типы, кроме одной, содержат некоторое количество молибдена; оба они образуют карбиды металлов, необходимые для достижения желаемых свойств. Спецификации ASTM существуют для 7 типов T и 17 типов M.

Основные легирующие элементы оказывают сильное влияние на свойства быстрорежущей стали, и различные марки были разработаны в результате обширных экспериментов.

  • Вольфрам и молибден образуют карбиды, определяющие структуру быстрорежущей стали. Как правило, молибденовые стали имеют более высокую вязкость, в то время как вольфрамовые стали обладают более высокой твердостью в горячем состоянии — твердость сохраняется при очень высоких температурах.
  • Ванадий улучшает износостойкость и жаропрочность инструментальных сталей за счет образования стабильных карбидов ванадия.Однако более высокая доля ванадия требует увеличения содержания углерода, чтобы противодействовать потере ударной вязкости. Стали с высоким содержанием ванадия используются для изготовления специальных режущих инструментов, где износостойкость и термостойкость имеют первостепенное значение.
  • Хром добавлен в основном для улучшения закаливаемости и уменьшения повреждений от окисления во время термообработки.
  • Включение кобальта улучшает горячую твердость быстрорежущих сталей, хотя также увеличивается и хрупкость.
  • Следы включений кремния и серы находят свое применение в некоторых нишах, но, как правило, не оказывают существенного влияния на свойства стали.
  • Содержание марганца и фосфора должно быть сведено к минимуму, поскольку эти элементы значительно увеличивают хрупкость стали и могут вызвать растрескивание во время закалки.

Обработка поверхности

Инструменты из быстрорежущей стали часто имеют глянцевую или черную оксидную отделку для использования с цветными или черными металлами соответственно. Также возможны другие покрытия и обработки. Азотирование приводит к диффузии азота в поверхность стали во время термообработки, в результате чего образуется цементированная поверхность, которая показывает более высокую износостойкость за счет твердости надреза.

Другой распространенной обработкой является нитрид титана (TiN) путем физического осаждения из паровой фазы, что значительно улучшает удержание кромок. Это в сочетании с более низким коэффициентом трения означает увеличенный срок службы и улучшенную обработку, хотя инструменты с покрытием TiN отрицательно реагируют с титаном или никелевыми сплавами.

Наши изделия из быстрорежущей стали

Мы производим и отгружаем продукцию из быстрорежущей стали в виде блочных листов, листов и закаленных круглых прутков различных размеров. В наш регулярный инвентарь входят быстрорежущие стали марок M2, M3, M4, M7 и M42.M2 широко считается отраслевым стандартом для быстрорежущих сталей, хорошо сбалансированных по ударной вязкости, стойкости к истиранию и жаропрочности для общего назначения, заменяя исходный сплав T1 в большинстве случаев применения из-за включения молибдена, улучшающего большинство свойств и более экономичного.

Вместо этого для более специфических применений используются другие марки HSS, обычно для лучшей износостойкости или жаропрочности. M3, M4 и M7 содержат повышенное содержание углерода и ванадия для повышения стойкости к истиранию и шлифуемости, а M42 обладает высоким содержанием кобальта, что придает ему исключительную жаропрочность.

Кроме того, мы производим несколько марок, используя запатентованный процесс металлургии твердых частиц, разновидность порошковой металлургии. Это включает в себя заливку расплавленного сплава через распылительное сопло и его распыление для получения крошечных капель стали, которые быстро охлаждаются до мелкого порошка, хранящегося в герметичных и обеззараженных капсулах.

Затем порошок подвергается горячему изостатическому прессованию — сочетание высокого давления и температуры, близкой к температуре плавления, — для его уплотнения. Это дает мелкозернистую однородную объемную структуру с равномерным распределением карбидов и небольшим выделением легирующих элементов или его отсутствием.Мы называем полученные сплавы металлическими частицами, обозначенными PM.

Наши частицы металлов включают стандартные марки M4, T15, M48 и A11 (в основном сталь на основе ванадия), а также PM 23, 30 и 60; они также включены в регулярную инвентаризацию. Мелкозернистая и однородная структура этих металлических частиц придает им высокую ударную вязкость и делает их исключительными для холодной обработки.

Области применения быстрорежущей стали

В целом быстрорежущая сталь отличается твердостью и стойкостью к истиранию, при этом различные марки отличаются ударной вязкостью, жаропрочностью или пониженной хрупкостью.В результате эти сплавы находят наибольшее применение в промышленных режущих инструментах — инструментальных битах, фрезах, пильных полотнах, сверлах, метчиках, протяжках и многом другом.

Инструменты, изготовленные из быстрорежущей стали, часто имеют острую кромку дольше, чем другие углеродистые стали, а разнообразие доступных марок и видов обработки поверхности обеспечивает возможности для специализированных применений. Эти продукты находят применение везде, от деревообработки до обработки высококачественных сплавов.

Хотя традиционно они не считаются режущими инструментами, пуансоны, штампы и другие компоненты в прогрессивной штамповке также могут быть изготовлены из быстрорежущей стали.Кроме того, свойства быстрорежущих сталей, в частности твердость и износостойкость, желательны для ручных инструментов, таких как долота, напильники, лезвия для ручных рубанков, кухонные и карманные ножи.

Обратитесь к Griggs Steel

Griggs является лидером отрасли в производстве быстрорежущих инструментальных сталей не только по качеству наших сталей, но и по доступности, быстрому реагированию и доставке, опыту в соответствии с ISO-9001 и преданному обслуживанию клиентов. Каждый заказ включает в себя сертификат качества, и мы готовы подтвердить его, вернув вам деньги, если наша быстрорежущая сталь выйдет из строя из-за дефектов.Свяжитесь с нами сегодня, чтобы запросить расценки и узнать больше о наших возможностях и их преимуществах.

О быстрорежущей стали (HSS), которую необходимо знать

Быстрорежущая сталь (HSS) — это инструментальная сталь с высокой твердостью, высокой износостойкостью и высокой термостойкостью. В народе ее еще называют сталью с закалкой на воздухе. Который может затвердеть при охлаждении на воздухе во время закалки. Его основная часть состоит из двух видов материалов. Такие как карбид металла и стальная подложка. Карбид металла, включая карбид вольфрама, карбид молибдена и карбид ванадия.Они улучшат прочность и износостойкость материала. И стальная подложка, которая распределяется по карбиду по всему периметру. Это повлияет на свойства материала. Сделайте его более прочным и способным поглощать удары и предотвращать скалывание. Красная твердость быстрорежущей стали высокая. И обладает отличной износостойкостью, хорошими технологическими характеристиками. Даже прочность и ударная вязкость самые лучшие для всех типов стали. Таким образом, он используется для изготовления сложных лезвий и металлорежущих инструментов с хорошей ударопрочностью.А также это отличный материал для холодной обработки пресс-форм, высокотемпературных пружин и т. Д.

Состав быстрорежущей стали

Быстрорежущая сталь изготавливается из элементов W, Mo, Cr, Co, V и др. А HSS — это высоколегированная сталь с высоким содержанием углерода. Его содержание углерода составляет около 0,7% -1,65%. И содержание сплава составляет около 10% -25%. Быстрорежущая сталь широко применяется во всех видах обрабатывающих режущих инструментов. Инструменты обычно имеют большие размеры, а среда во время работы — высокая скорость резания, большая нагрузка и высокая рабочая температура.Он также используется для изготовления основы форм для холодной и горячей обработки с целью обеспечения высокой износостойкости. Согласно GBT9943-2008, HSS можно разделить на три типа по характеристикам материала. Например, низколегированная быстрорежущая сталь (HSS-L), нормальная быстрорежущая сталь (HSS), высокоэффективная быстрорежущая сталь (HSS-E).

Таблица эквивалентов марок быстрорежущей стали

Свойства и применение быстрорежущей стали

W18Cr4V

Обладает большой жаропрочностью. Легко шлифуется и обрабатывается.Чувствительность к перегреву закалки мала, а жаропрочность выше, чем у легированной стали. Кроме того, он обладает хорошей прочностью и обрабатываемостью при 600 ℃. Но его карбид больше. Прочность и ударная вязкость снижаются по мере увеличения размера материала. Подходит только для изготовления обычных ножевых инструментов. Это не лучший материал для изготовления ножей большого размера и тонких лезвий. Широко распространено изготовление всевозможных режущих инструментов средней твердости. Такие как токарные инструменты, фрезы, протяжные инструменты и т. Д.А также могут быть изготовлены основы форм для холодной обработки, арматура, работающая при высоких температурах окружающей среды и т. Д.
W18Cr4V-Co5 Это кобальтовая быстрорежущая сталь. Обладает хорошей твердостью при высоких температурах. Износостойкость и закалочная твердость высокие. Твердость поверхности может достигать 64-66HRC. Это отличный материал для всех видов режущих инструментов для высокоскоростной резки с высокой твердостью. Такие как зубофрезерные станки, токарные инструменты, фрезы и обрабатывающие режущие инструменты для автоматических станков.

W18Cr4V2-Co8

Это также кобальтовая быстрорежущая сталь. Его жаропрочность и износостойкость лучше, чем у W18Cr4VCo5. Но стойкость ниже. Твердость закалки достигает 64-66HRC (твердость поверхности). Люди всегда используют его для изготовления фрез, токарных инструментов, фрез и т. Д.

W12Cr4V5-Co5

Это кобальтовая быстрорежущая сталь с высоким содержанием углерода и ванадия. Обладает большой износостойкостью и твердостью. И он обладает хорошей стойкостью к закалям и твердостью.Таким образом, ее срок службы больше, чем у другой быстрорежущей стали. Это идеальный выбор для труднообрабатываемого материала. Такие как высокопрочная сталь, сталь средней прочности, холоднокатаная сталь, легированная сталь и т. Д. Он также обычно используется для изготовления режущего механизма, резьбонарезного инструмента и основы для холодной обработки. Но не может использовать для изготовления сложных режущих инструментов с высокой степенью точности.

W6Mo5Cr4-V2

Обладает высокой жаропрочностью и твердостью. После закалки твердость поверхности может достигать 64-66HRC.Это молибденовая быстрорежущая сталь с низким содержанием вольфрама. Стоимость ниже чем W18Cr4V. И это одна из самых популярных быстрорежущих сталей. Обычно он используется для изготовления сверл, метчиков, матриц и т. Д.
CW6Mo5-Cr4V2 После закалки твердость поверхности, термическая стабильность, износостойкость лучше, чем у W6Mo5Cr4-V2. Но его прочность и ударная вязкость ниже, чем у W6Mo5Cr4-V2. Обычно люди используют его для изготовления ножей с высокой обрабатываемостью. Такие как протяжной инструмент, бит развертки и т. Д.

W6Mo5Cr4-V3

Карбид у него небольшой, распределяется прямоугольно. Также обладает хорошей пластичностью и прочностью. И износостойкость лучше, чем у W6M05Cr4V2. Но измельчаемость плохая и легко поддается окислительному обезуглероживанию. Это не лучший выбор для изготовления сложных высокоточных режущих инструментов. Его можно использовать для изготовления всех видов универсальных режущих инструментов. Такие как токарный инструмент, фреза и т. Д.
CW6Mo5-Cr4V3 Это быстрорежущая сталь серии Мо с высоким содержанием углерода и ванадия.На основе W6M05Cr4-V3 для повышения среднего содержания углерода с 1,05% до 1,20%. А также улучшить содержание ванадия, чтобы улучшить его износостойкость.

Химический состав всех быстрорежущих сталей

90 –0149 –0148 414 0,2014-0,58 -0,1 -0,190 4–04,50 48 4,25–5,78 0,40 4 0,2014–0,409 4 0,2014–0,409 макс. 40,160–08 макс.
GB ASTM C (%) W (%) Mo (%) Cr (%) V (%) Co (%) Si (%) Mn (%) S (%) P (%) и т. Д.
W18Cr4V T1 0.70-0,80 17,5-19,0 ​​ Макс 0,30 3,80-4,40 1,00-1,40 0,20-0,40 0,10-0,40 Макс 0,030 14 Макс 0,030 —
W9Mo3Cr4V 0,77–0,87 8,50–9,50 2,70–3,30 3,80–4,40 1,30–1,70 0,20148 0148 макс 0.20–0148 макс. 0,030
W6Mo5Cr4V2 M2 (Обычный C) 0.80-0,90 5,50-6,75 4,50-5,50 3,80-4,40 1,75-2,20 0,20-0,45 0,15-0,40 Макс 0,030 14 Макс 0,030 —
CW6Mo5Cr4V2 M2 (высокий C) 0,95–1,05 5,50–6,75 4,50–5,50 3,80–4,40 1,75–2,20 Макс 0,030 Макс 0.030
W2Mo9Cr4V2 M7 0,97-1,05 1,40-2,10 8,20-9,20 3,50-4,00 1,75-2,25 4 0,2014-0,58 Макс 0,030
9W18Cr4V 0,90–1,00 17,5–19,0 Макс 0,30 3,80–4,40 1,00–1,40 Макс 0,40 Макс 0.40 Макс 0,030 Макс 0,030
W14Cr4VMnRE 0,80-0,90 13,2-15,0 Макс 0,30 3,50-4,00 1,40–1,70 Макс 0,50 0,35-0,59 Макс 0,35-0,59 RE: 0,07
W12Cr4V4Mo 1,20–1,40 11,5–13,0 0,90–1,20 3,80–4,40 3,80–4.40 Макс 0,40 Макс 0,40 Макс 0,030 Макс 0,030
W6Mo5Cr4V3 M3 (класс а) 1,00-1,10 5,00-6,75 4,75-6,75 3,75-4,50 2,25-2,75 14- Макс 0,030 Макс 0,030
CW6Mo5Cr4V3 M3 (класс b) 1,15-1,25 5.00-6,75 4,75-6,75 3,75-4,50 2,75-3,25 0,20-0,45 0,15-0,40 Макс 0,030 Макс 0,030
W6Mo5Cr4V2Co5 M35 0,80-0,90 5,50-6,50 4,50-5,50 3,75-4,50 1,75-2,25 4,50-514,50 0,15 4,50-514,50 макс. 0,030 Макс 0,030
W7Mo4Cr4V2Co5 M41 1.05-1,15 6,25-7,00 3,25-4,75 3,75-4,50 1,75-2,25 4,75-5,75 0,15-0,50 0,20-0,60 Макс 0,030 9017 Макс 0,030
W18Cr4VCo5 T4
T5
T6
0,70–0,80 17,5–19,0 0,40–1,00 3,75–4,50 0,80–1,20 0,80–1,20 Макс 0,030 Макс 0.030
8W18Cr4V2Co8 0,75–0,65 17,5–19,0 0,50–1,25 3,75–5,00 1,80–2,40 7,00–9,50 Макс 0,030
W12Cr4V5Co5 T15 1,50–1,60 11,75–13,00 Макс. 1,00 3,75–5,00 4,50–5,25 4,75–5,25 0.15-0,40 0,15-0,40 Макс 0,030 Макс 0,030
W6Mo5Cr4V2AI 1.05-1.20 5.50-6.75 4.50-5.50 8.80-4.40 1.75-2.20 0.2014-0.60 макс. 0,030 AI: 0,80-1,20
W2Mo9Cr4VCo8 M42 1.05-1.15 1.15-1.85 9.00-10.00 3,50-4,25 0,95-1,35 7,75-8,75 0,15-0,65 0,15-0,40 Макс 0,030 Макс 0,030
W7Mo4Cr4V2 1,05–1,15 6,25–7,00 3,25–4,25 8,75–4,50 1,75–2,25 4,75–5,75 –014–014 макс. Макс 0,030
W10Mo4Cr4V3AI 1.30-1,45 9,00-10,50 3,50-4,50 3,80-4,50 2,70-3,20 Макс 0,50 Макс 0,50 Макс 0,030 Макс 0,030 AI:
W6Mo5Cr4V5Si 1,55–1,65 5,50–6,50 5,00–6,00 8,80–4,40 4,20–5,20 1,0014–1,40 Nb: 0.2-0,5
AI: 0,3-0,7
W12Mo3Cr4V3Co5Si 1,20-1,30 11,50-13,50 2,80-3,40 3,80-4,40 2,80-3,40 4,70-5,1014 0,014 макс. Макс 0,030

Быстрорежущая сталь в продаже

Как профессиональный поставщик быстрорежущей стали в Китае, мы предоставим вам лучшее техническое руководство и услуги, которые сделают ваш бизнес лучше.Просто посетите наши изделия из быстрорежущей стали.

Высокая скорость | ООО «СБ Спешиэлти Металлс»

Быстрорежущая сталь — это высоколегированная сталь, предназначенная для эффективной резки других материалов на высоких скоростях, выдерживая при этом экстремальное тепло, выделяемое режущей кромкой инструмента. Эти стали подвергаются термообработке и используются с высокой твердостью (62 HRc и выше), сохраняя высокую твердость при повышенных температурах, в то же время имея достаточную ударную вязкость для обработки инструментов прерывистого резания.ss

Щелкните здесь, чтобы просмотреть краткую информацию о нашей новой программе для быстрорежущей стали и шлифования.

Быстрорежущая сталь высоколегированная и содержит вольфрам (W), молибден (Mo), ванадий (V), хром (Cr) и кобальт (Co). Эти стали предназначены для эффективной резки других материалов на высоких скоростях и должны выдерживать экстремальное тепло, выделяемое режущей кромкой инструмента. Это тепло может достигать 1000F и более в зависимости от условий резания, используемой охлаждающей жидкости и других эксплуатационных факторов.Существует множество других применений, в которых также можно использовать быстрорежущие стали.

Высокая износостойкость — быстрорежущие стали можно подвергать термообработке до твердости до 68 по Роквеллу C. Эти высокие достижимые значения твердости в сочетании с большим количеством износостойких карбидов способствуют очень хорошему удержанию кромок и устойчивости к истиранию.

Достаточная ударная вязкость — быстрорежущие стали прочнее, чем твердосплавные и керамические инструменты, и могут выдерживать прерывистые операции резания, а также предотвращают поломку хрупких инструментов.Быстрорежущие стали, производимые в металлургии частиц, обеспечивают исключительную ударную вязкость и ударопрочность для режущих инструментов.

Высокая твердость при повышенных температурах — операции резания на высоких скоростях приводят к чрезмерному и продолжительному нагреву режущей поверхности или режущей кромки. Быстрорежущие стали обладают «красной твердостью», которая необходима для поддержания высокой твердости при повышенных температурах.

В этот раздел включены инструментальные стали традиционного производства.
Щелкните здесь, чтобы просмотреть быстрорежущие стали PM (порошковая металлургия), обычно используемые для высокопроизводительных долгосрочных применений.Эти сплавы PM обладают повышенной износостойкостью, что приводит к исключительному сроку службы инструмента и повышенной ударной вязкости. Это самые износостойкие быстрорежущие стали.

Стандартные размеры быстрорежущих сталей

м2 посмотреть техническую информацию

M2 — это самый популярный во всем мире сорт быстрорежущей стали, который широко используется в самых разных режущих инструментах и ​​в областях обработки металлов давлением.
Патроны :.От 109 дюймов до 10,125 дюймов
Плоский : от 0,055 дюйма до 3 дюймов, ширина пропила до 36 дюймов

м2 СОЭ посмотреть техническую информацию

M2 ESR — это самый популярный сорт быстрорежущей стали, который обычно используется в различных режущих инструментах и ​​при обработке металлов давлением.

Круги : от 0,250 дюйма до 10,125 дюйма

M4 посмотреть техническую информацию

Быстрорежущая сталь

M4 содержит комбинацию высокоуглеродистых материалов и ванадия, что обеспечивает превосходную стойкость к абразивному износу.

Круги : диаметром от 0,5 до 6,000 дюймов

M42 посмотреть техническую информацию

M42 — быстрорежущая сталь премиум-класса, содержащая кобальт с достижимой твердостью 68 HRC.

Круги : от 0,250 дюйма до 3,500 дюйма

Плоскости : от 0,780 дюйма до 1,875 дюйма

M50 посмотреть техническую информацию

M50 — быстрорежущая сталь общего назначения. M50 обладает хорошим балансом прочности, износостойкости и твердости в красном цвете.
M50 используется для резки металла, дерева и пластика, а также для обработки холодного металла.

В чем разница между инструментами из быстрорежущей стали и твердосплавной сталью?

Инструментальная сталь относится к различным углеродистым и легированным сталям, которые особенно используются для резки и сверления. Четыре основных легирующих элемента, образующих карбиды в инструментальной стали, — это вольфрам, хром, ванадий и молибден. Два материала, из которых изготавливается большинство режущих инструментов, — это твердый сплав и быстрорежущая сталь (HSS).

Быстрорежущая сталь — это высокоуглеродистая инструментальная сталь, содержащая много вольфрама и кобальта и богатая молибденом, вольфрамом и ванадием. Он образует особый класс высоколегированных инструментальных сталей, сочетающих такие свойства, как высокая жаропрочность и высокая износостойкость. Эти свойства могут быть достигнуты благодаря особой микроструктуре, состоящей из матрицы с твердостью около 65 HRC даже при высоких температурах в случае высокоскоростной резки.

Инструментальная углеродистая сталь общего назначения сохраняет очень высокую твердость при комнатной температуре после закалки и низкотемпературного отпуска, но когда температура превышает 200 ℃, твердость резко снижается, когда до 500 ℃ твердость была аналогична условиям отжига до и полностью утратил режущую способность, что ограничивает углеродистую инструментальную сталь, используемую для режущих инструментов.Однако из-за наличия упомянутой выше красной твердости быстрорежущая сталь (типичный материал M2, сталь ) компенсирует фатальные дефекты углеродистой инструментальной стали. HSS в основном используется для производства сложных тонких лезвий и ударопрочных металлорежущих инструментов, а также высокотемпературных подшипников и штампов для холодной экструзии, таких как токарный инструмент, сверло, варочная панель, полотно для станочной пилы, штамп с высоким спросом и т. Д. также используется для изготовления небольших сложных инструментов.

Карбидная сталь представляет собой соединение углерода с другим металлическим элементом из сплава.Обычно упоминается карбид вольфрама, который является распространенным примером карбида металла. Твердосплавные инструменты позволяют обрабатывать более твердые материалы, потенциально до 70+ HRC. Он имеет высокую твердость по красному цвету, даже при 1000 ℃ он все еще имеет высокую твердость. Карбид вольфрама чрезвычайно твердый и устойчивый к истиранию. Большинство его основных применений, включая сверла и режущие инструменты, спортивное снаряжение и наконечники шариковых ручек.

Основное различие между ними в основном перечислено ниже:

  • Красная твердость быстрорежущей стали составляет 650 ℃, а твердосплавная сталь может достигать 800-1000 ℃.
  • Твердосплавная сталь имеет более высокую скорость резания и в 4-7 раз превосходит быстрорежущую сталь.
  • Твердосплавный сплав намного тверже, поэтому он имеет более длительный срок службы инструмента и более быстрые режимы резания, чем обычная быстрорежущая сталь.
  • Инструменты из быстрорежущей стали также стоят меньше, чем инструменты из твердого сплава, и часто являются хорошим решением при работе с большими объемами и небольшими объемами.
  • HSS не обладает износостойкостью и сроком службы карбида, поэтому он имеет тенденцию быть более эластичным и менее хрупким и является лучшим выбором для глубокого резания с небольшими размерами наконечника в более твердых материалах.

Следует ли использовать быстрорежущую сталь вместо твердосплавной стали для наших инструментов общего назначения, таких как сверла или метчики? Честно говоря, это сложный вопрос. На него нет быстрого ответа, потому что здесь задействовано множество факторов: размер инструмента, глубина резания, требуемая скорость съема материала, срок службы инструмента, время цикла и стоимость. Каждый тип компонента также связан с различными проблемами, включая дизайн, размер, количество партии, тип материала и твердость.

Быстрорежущая сталь — HSS — Характеристики и применение

Быстрорежущая сталь (HSS) — это инструментальная сталь с высокой твердостью, высокой износостойкостью и высокой термостойкостью.Быстрорежущая сталь часто используется в полотнах пил и сверлах.

Быстрорежущие стали , сокращенно HSS, представляют собой специализированный класс инструментальных сталей, названных в первую очередь из-за их способности обрабатывать материалы и резать их на высоких скоростях (высокая горячая твердость). Он часто используется в дисках для мотопил и сверлах. Быстрорежущая сталь превосходит старые инструменты из высокоуглеродистой стали в том, что она может выдерживать более высокие температуры, не теряя при этом своего состояния (твердости). Быстрорежущие стали представляют собой сложные сплавы на основе железа с углеродом, хромом, ванадием, молибденом или вольфрамом или их комбинациями. Чтобы добиться хороших характеристик резания из быстрорежущей стали, необходимо обеспечить соответствующую реакцию упрочнения при термообработке.

Центральное место в характеристиках быстрорежущих сталей занимает реакция упрочнения, достигаемая в процессе термообработки. Легирующие элементы вводятся в количествах, определяемых предполагаемым применением и их функцией в процессе термообработки, будь то повышение температуры солидуса или подавление роста выделений вторичного твердения, обеспечивая более высокую рабочую температуру.

Быстрорежущая сталь — AISI M2

Например, молибденовая быстрорежущая сталь — AISI M2 является «стандартной» и наиболее широко используемой промышленной HSS. Молибденовые быстрорежущие стали относятся к сталям группы M в соответствии с системой классификации AISI. M2 HSS имеет мелкие и равномерно распределенные карбиды, обеспечивающие высокую износостойкость, хотя его чувствительность к обезуглероживанию немного высока. Обычно он используется для изготовления различных инструментов, таких как сверла, метчики и развертки.

Содержание углерода и сплава сбалансировано на достаточном уровне, чтобы обеспечить высокую достижимую реакцию упрочнения, отличную износостойкость, высокую устойчивость к разупрочняющим эффектам повышенной температуры и хорошую ударную вязкость для эффективного использования в промышленных резках. Нитрид титана (чрезвычайно твердый керамический материал) или покрытия из карбида титана могут использоваться в инструментах, изготовленных из таких сталей, путем физического осаждения из паровой фазы, чтобы улучшить характеристики и срок службы инструмента.TiN имеет твердость по Виккерсу 1800–2100 и имеет металлический золотой цвет.

Легирующие агенты в быстрорежущей стали

Быстрорежущая сталь — M8

Чистое железо слишком мягкое, чтобы его можно было использовать для создания структуры, но с добавлением небольших количеств других элементов (например, углерода, марганца или кремния) ) значительно увеличивает его механическую прочность. Синергетический эффект легирующих элементов и термообработки дает огромное разнообразие микроструктур и свойств.Четыре основных легирующих элемента, образующих карбиды в быстрорежущих сталях, — это вольфрам, хром, ванадий и молибден. Эти легирующие элементы в сочетании с углеродом образуют очень твердые и износостойкие карбидные соединения. Микроструктура быстрорежущей стали состоит из мартенситной матрицы с дисперсией двух наборов карбидов. Эти карбиды обычно называют первичными и вторичными карбидами. Первичные карбиды — это карбиды, образующиеся во время затвердевания стали. Вторичные карбиды — это карбиды, образующиеся при вторичной закалочной термообработке сталей.

  • Вольфрам . Образует стабильные карбиды и измельчает 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 примерно 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 атомном уровне, и оба способствуют устойчивости к отпуску, что обеспечивает улучшенные режущие характеристики инструмента при более высоких температурах.
  • Хром . Хром увеличивает твердость, прочность и коррозионную стойкость. Упрочняющий эффект образования стабильных карбидов металлов на границах зерен и значительное повышение коррозионной стойкости сделали хром важным легирующим материалом для стали. Вообще говоря, концентрация, указанная для большинства марок, составляет примерно 4%.Этот уровень, по-видимому, приводит к наилучшему балансу между твердостью и ударной вязкостью. Хром играет важную роль в механизме упрочнения и считается незаменимым. При более высоких температурах хром способствует увеличению прочности. Обычно он используется для таких применений вместе с молибденом.
  • Молибден . Молибден (около 0,50-8,00%) при добавлении в инструментальную сталь делает ее более устойчивой к высоким температурам. Молибден увеличивает прокаливаемость и прочность, особенно при высоких температурах из-за высокой температуры плавления молибдена.Молибден уникален тем, что увеличивает прочность стали на растяжение и ползучесть при высоких температурах. Он замедляет превращение аустенита в перлит гораздо больше, чем превращение аустенита в бейнит; таким образом, бейнит может быть получен путем непрерывного охлаждения молибденосодержащих сталей.
  • Ванадий . Ванадий обычно добавляют в сталь для предотвращения роста зерен во время термообработки. Контролируя рост зерна, он улучшает как прочность, так и ударную вязкость закаленной и отпущенной стали.Размер зерна определяет свойства металла. Например, меньший размер зерна увеличивает прочность на разрыв и имеет тенденцию к увеличению пластичности. Для улучшения свойств ползучести при высоких температурах предпочтительно использовать зерна большего размера. Ванадий добавляется для повышения стойкости к истиранию и для получения твердых и стабильных карбидов, которые, будучи лишь частично растворимыми, выделяют небольшое количество углерода в матрицу.

Свойства молибдена

Быстрорежущая сталь — AISI M2

Свойства материала — это интенсивных свойств , это означает, что они не зависят от количества массы и могут варьироваться от места к месту в системе. в любой момент.В основе материаловедения лежит изучение структуры материалов и их соотнесение с их свойствами (механическими, электрическими и т. Д.). Как только специалист по материалам узнает об этой корреляции структура-свойство, он может перейти к изучению относительных характеристик материала в данном приложении. Основными определяющими факторами структуры материала и, следовательно, его свойств являются составляющие его химические элементы и способ, которым он был переработан в свою окончательную форму.

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 учитывает взаимосвязь между внешними нагрузками , , приложенными к материалу, и результирующей деформацией или изменением размеров материала. Прочность материала — это его способность выдерживать эту приложенную нагрузку без разрушения или пластической деформации.

Предел прочности на разрыв

Предел прочности на разрыв быстрорежущей стали — AISI M2 зависит от процесса термообработки, но составляет около 1200 МПа.

Предел прочности при растяжении является максимальным на инженерной кривой зависимости напряжения от деформации. Это соответствует максимальному напряжению , которое может выдержать конструкция при растяжении.Предел прочности на разрыв часто сокращают до «прочности на разрыв» или даже до «предела». Если это напряжение приложить и поддерживать, в результате произойдет разрушение. Часто это значение значительно превышает предел текучести (на 50–60 процентов больше, чем предел текучести для некоторых типов металлов). Когда пластичный материал достигает предела прочности, он испытывает образование шейки, где площадь поперечного сечения локально уменьшается. Кривая «напряжение-деформация» не содержит напряжения, превышающего 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 на разрыв 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.

Предел 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.Перед достижением предела текучести материал будет упруго деформироваться и вернется к своей исходной форме после снятия приложенного напряжения. После достижения предела текучести некоторая часть деформации будет постоянной и необратимой. Некоторые стали и другие материалы демонстрируют поведение, называемое явлением предела текучести. Предел текучести варьируется от 35 МПа для алюминия с низкой прочностью до более 1400 МПа для высокопрочных сталей.

Модуль упругости Юнга

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

Модуль упругости Юнга представляет собой модуль упругости для растягивающего и сжимающего напряжения в режиме линейной упругости при одноосной деформации и обычно оценивается с помощью испытаний на растяжение. С точностью до предельного напряжения тело сможет восстановить свои размеры при снятии нагрузки. Приложенные напряжения заставляют атомы в кристалле перемещаться из своего положения равновесия. Все атомы смещаются на одинаковую величину и по-прежнему сохраняют свою относительную геометрию. Когда напряжения снимаются, все атомы возвращаются в исходное положение, и остаточная деформация не происходит.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.

Тест на твердость по Роквеллу — один из наиболее распространенных тестов на твердость при вдавливании, разработанный для определения твердости.В отличие от теста Бринелля, тестер Роквелла измеряет глубину проникновения индентора при большой нагрузке (большая нагрузка) по сравнению с проникновением при предварительной нагрузке (незначительная нагрузка). Незначительная нагрузка устанавливает нулевое положение. Основная нагрузка прикладывается, затем снимается, 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.Основным преимуществом твердости по Роквеллу является ее способность отображать значения твердости напрямую . Результатом является безразмерное число, обозначенное как HRA, HRB, HRC и т. Д., Где последняя буква — соответствующая шкала 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 на приложение тепла.Поскольку твердое тело поглощает энергию в виде тепла, его температура повышается, а его размеры увеличиваются. Но разных материалов реагируют на приложение тепла по-разному .

Теплоемкость, тепловое расширение и теплопроводность — это свойства, которые часто имеют решающее значение при практическом использовании твердых тел.

Точка плавления быстрорежущей стали — AISI M2

Точка плавления быстрорежущей стали — сталь AISI M2 составляет около 1430 ° C.

В общем случае плавление представляет собой фазовый переход вещества из твердой фазы в жидкую.Точка плавления вещества — это температура, при которой происходит это фазовое изменение. Точка плавления также определяет состояние, в котором твердое вещество 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 с помощью свойства, называемого 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 применяется ко всем веществам, независимо от их состояния (твердое, жидкое или газообразное), поэтому он также определен для жидкостей и газов.

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

Большинство материалов почти однородны, поэтому обычно можно записать k = k (T) .Подобные определения связаны с теплопроводностью в направлениях y и z (ky, kz), но для изотропного материала теплопроводность не зависит от направления переноса, kx = ky = kz = k.

Инструментальная сталь — New West Metals Inc

New West Metals Inc. предлагает полный ассортимент имеющейся на складе инструментальной стали для многих отраслей промышленности в Канаде. Ниже вы найдете обзор обширной линейки продукции инструментальной стали, которую можно приобрести в « One Stop Shopping Center » New West Metals Inc.

Инструментальные стали для холодной обработки


Инструментальные стали для холодной обработки представляют собой семейство инструментальных сталей, обладающих сочетанием характеристик износостойкости, ударной вязкости и прочности на сжатие, позволяющих выполнять относительно тяжелые операции формовки и резания при комнатной температуре. Инструментальная сталь для холодной обработки используется для мерцания или обрезки штампов, формовочных штампов, штампов для чеканки, волочильных штампов, пуансонов, ножей, ножей, накатки резьбы, штампов, формовочных валков или любых других применений, связанных с резкой или формованием металлов.Эти марки также могут использоваться в качестве форм для абразивного формования пластмасс.

Марки инструментальных сталей для холодной обработки
AISI 01, AISI A-2, AISI D-2, D-4, AISI M-2, AISI M-4, AISI S-7 (ударопрочный), AISI S- 5 (ударопрочный) AISI L-6,
AISI A-11 A-6.


Быстрорежущая инструментальная сталь (режущие инструменты)


Инструментальные стали марок T и M используются для режущих инструментов, прочность и твердость которых должны сохраняться при температурах до или выше 760 градусов Цельсия или 1400 градусов Фаренгейта )

Инструментальная сталь марки M была разработана для уменьшения необходимого количества вольфрама и хрома.

Сплав Т-1 является наиболее распространенным сплавом марки Т.

M-2- является наиболее распространенным сплавом M-Grade.

Для обеспечения хороших характеристик режущего инструмента быстрорежущая сталь должна обладать тремя основными характеристиками.

1) Способность к термообработке до твердости при высокой комнатной температуре от твердости по Роквеллу RC 63 до максимальной RC 68. Высокая твердость необходима для хорошей износостойкости

2) Способность поддерживать высокую твердость при повышенных температурах, также называемая красной твердостью .

3) Ударная вязкость должна быть в состоянии выдерживать прерывистую резку инструментов.

* Все быстрорежущие стали должны поддаваться обработке, горячей и механической обработке, шлифовке и тому, что необходимо для изготовления данного режущего инструмента.

Марки быстрорежущей инструментальной стали
AISI M-1, M-2, M-3, M-4
AISI M-7, AISI T-1
AISI T-15
AISI M-42

Инструментальная сталь для горячей обработки


Инструментальная сталь класса H была разработана для обеспечения прочности и твердости при длительном воздействии повышенных температур.Во всех этих инструментальных сталях используется значительное количество карбидообразующих сплавов.

Марки инструментальной стали для горячей обработки


AISI H-10, H-11, H-12, H-13
AISI H-19, H-21
H-13 — самая распространенная инструментальная сталь для горячей обработки .

Материалы пресс-форм и пластмассовая оснастка

Быстрорежущие стали

Быстрорежущие стали — это легированные стали, разработанные и используемые в основном для металлорежущего инструмента. Они характеризуются тем, что подвергаются термообработке до очень высокой твердости (обычно по Роквеллу C64 и выше) и сохраняют свою твердость и режущую способность при температурах до 538 ° C, что обеспечивает действительно высокоскоростную обработку.При температуре выше 538 ° C они быстро размягчаются и теряют режущую способность.

Все быстрорежущие стали основаны на вольфраме или молибдене (или на обоих) в качестве первичной жаропрочной добавки с углеродом для высокой твердости, хромом для облегчения термообработки, ванадием для измельчения зерна и, в количестве более 1%, для устойчивости к истиранию, а иногда и кобальта для дополнительной твердости и устойчивости к размягчению при нагревании.

Популярные составы быстрорежущих сталей , легко доступные в Соединенных Штатах, наиболее общие характеристики и рекомендуемые диапазоны температур показаны в таблице H.1. Безусловно, наиболее важными из них являются M1, M2 и M10. Почти все спиральные сверла, метчики, резцы, развертки, пильные полотна и ручные инструменты из быстрорежущей стали изготавливаются из M1 или M10, тогда как более сложные инструменты, такие как фрезы, зубчатые фрезы, протяжки и инструменты для формования, используют тип M2 .

Особые области применения, такие как обработка твердых термообработанных материалов, требуют использования более стойких к истиранию материалов (таких как M3 или T15), а резка в особо тяжелых условиях с максимальным тепловыделением приводит к использованию типов с высоким содержанием кобальта. М36 или Т5.

Недвижимость

Быстрорежущая сталь обладает наивысшей твердостью после термической обработки среди всех известных сплавов черных металлов. Ценность быстрорежущей стали заключается в ее способности сохранять твердость при значительном нагревании и сохранять острую режущую кромку при абразивном износе.

ТАБЛИЦА H.1

Быстрорежущая сталь

AISI Тип

Температура аустенизации., ° С

Температура отпуска, ° C

Устойчивость к обезуглероживанию a

Характеристики

Т1

1260-1288

551-580

Отлично

Общего назначения

T5

1274-1301

551-580

Ярмарка

Дополнительная термостойкость

T15

1218-1245

538-566

Хорошо

Самый тяжелый режим

M1

1177-1218

551-566

Плохо

Общего назначения

M2

1190-1232

551-566

Ярмарка

Общего назначения

M3

1204-1232

538-551

Ярмарка

Абразивные материалы для тяжелых условий эксплуатации

M7

1190-1227

538-566

Плохо

Специальные приложения

M10

1177-1218

538-566

Плохо

Общего назначения

M36

1218-1245

551-580

Ярмарка

Дополнительная термостойкость

Твердость быстрорежущей стали после термообработки обычно составляет от C64 до 66 по шкале Роквелла, что эквивалентно твердости от 725 до 760 по Бринеллю.При такой твердости он является хрупким, особенно в случае кобальтосодержащих марок, поэтому его нужно затачивать и обращаться с ним осторожно. Такая высокая твердость достигается за счет специальных методов термообработки по сравнению с низколегированными сталями. Используются температуры, намного превышающие обычные температуры термообработки стали.

Термическая обработка

Как правило, для максимальной твердости и термостойкости необходимо подвергать термообработке как можно более высокую температуру, не превышающую точку начального плавления или роста зерен.Обычно это приводит к серьезным повреждениям поверхности, если это делается в обычных условиях печи, поэтому для производства качественных инструментов требуется защита поверхности с помощью специальных газовых сред или расплавленной соли (обычно BaCl2).

После закалки в масле или солевой эвтектике (KCl-NaCl-BaCl2), выдерживаемой при температуре около 566-593 ° C, и охлаждения на воздухе до 52 ° C быстрорежущая сталь отпускается во «вторичном» диапазоне закалки (от 523 до 566 ° C) для достижения максимальной твердости и стойкости при резании. Такая закалка обычно выполняется два или три раза подряд для достижения наилучших результатов.

Иногда мелкую поверхностную обработку (менее 0,03 мм) проводят азотированием в соли или одним из нескольких запатентованных методов для повышения твердости поверхности и уменьшения трения. Эти методы лечения часто очень полезны для увеличения срока службы стрижки.

Использование и выбор

Быстрорежущие стали используются для всех типов режущих инструментов , особенно тех, которые приводятся в действие станками, такими как сверла, метчики, развертки, фрезы всех типов, формовочно-режущие инструменты, бритвы, протяжки, токарные, строгальные и формовочные биты.Они имеют преимущество перед цементированным карбидом, когда инструмент трудно формовать (быстрорежущая сталь обрабатывается перед термообработкой), когда она подвержена ударным нагрузкам или вибрации (быстрорежущая сталь является прочной и устойчивой к усталости, учитывая уровень ее 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 стойкостью в тяжелых условиях высокоскоростного резания, связанных с твердосплавными пластинами.С другой стороны, быстрорежущая сталь с хорошей термостойкостью режет намного лучше, чем углеродистая сталь или один из видов «быстрой чистовой обработки».

Другие области применения быстрорежущей стали: штамповки, волочильные штампы, вставные штампы, ножи, долота, высокотемпературные подшипники и детали насосов. В этих применениях используется сочетание высокой твердости, термостойкости и устойчивости к истиранию, а не режущей способности.

Среди видов быстрорежущей стали, перечисленных в таблице Н.1, обычные инструменты массового производства изготавливаются из M1 или M10. Эти марки имеют самую низкую стоимость и их легче всего обрабатывать, подвергать термообработке и заточке. Они также являются самыми прочными, когда они твердые, и поэтому выдерживают неправильное обращение, часто применяемое при использовании обычных сверл, метчиков, резьбонарезных головок и т. Д.

Более сложные, дорогие инструменты обычно изготавливают из быстрорежущей стали М2. Он имеет лучшую стойкость к истиранию и его легче подвергать термообработке в сложных формах. К этой категории относится большинство фрез, зубофрезерных фрез, протяжек и подобных многоточечных инструментов.M7 также становится популярным для специализированных приложений.

Иногда встречаются чрезвычайно сложные операции механической обработки, такие как резка пластмассы, синтетической древесины, картона или закаленных легированных сталей. Повышение стойкости инструмента может быть достигнуто за счет использования быстрорежущих сталей M3 или T15 с высоким содержанием ванадия. Они более дорогие и их значительно сложнее затачивать и обслуживать из-за устойчивости к шлифованию, но эти факторы часто перевешиваются высокой стойкостью инструмента.

Быстрорежущие стали с высоким содержанием кобальта T5 и M36 обладают наилучшей термостойкостью и поэтому особенно подходят для инструментов, режущих тяжелые отливки или поковки, где скорость резания относительно низкая, но разрезы глубокие и режущая кромка сильно нагревается. T5 и M36 дороже других марок и поэтому имеют ограниченное использование, но являются наиболее экономичными для некоторых операций.

Производство

Быстрорежущие стали в отожженном состоянии обрабатываются всеми общепринятыми методами.Их обрабатываемость составляет около 30% от бессемеровского винта, и их нужно резать медленно и осторожно. Недавние разработки в области обработки быстрорежущих сталей облегчили эту ситуацию, но по-прежнему требуется значительная осторожность.

Обычно инструменты обрабатываются из прутков или поковок отдельно для сложных инструментов или 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 шлифуются.Производство неотшлифованных инструментов, обработанных до окончательного размера перед термообработкой, растет благодаря усовершенствованию оборудования для термообработки и лучшей режущей способности должным образом закаленной неотшлифованной поверхности.

После затупления инструментов из быстрорежущей стали их можно легко затачивать, при этом необходимо тщательно выбрать правильный шлифовальный круг и технику обработки. Они редко размягчаются путем отжига и повторной термообработки, так как это может привести к образованию хрупкой зернистой структуры стали, если не соблюдать особую осторожность.Быстрорежущие стали никогда не сваривают после закалки, а инструменты редко ремонтируют сваркой из-за чрезмерной 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).

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.