Твердые сплавы быстрорежущие стали марки назначение и применение

Обновлено: 18.05.2024

Принцип действия всех конструкций ручных приспособлений для гибки металла (иногда их называют ручными станками) один и тот же: используется «рычаг первого рода».

Своими руками

Самодельные вальцы для листового металла

Мы продолжаем серию статей про самодельные приспособления, предназначенные для гибки листового металла. Рекомендуем прочитать: «Простейший самодельный гибочный станок листового металла»;

Своими руками

Простейший самодельный гибочный станок листового металла

Как работает простейший самодельный гибочный станок листового металла, знает каждый, кто хоть немного слесарничал. Его схема приведена на рисунке. Изготовить его своими руками не составляет большого труда

Ленточнопильные станки

Ленточнопильные станки

Износостойкие инструменты и детали, к прочности которых предъявляются повышенные требования, предполагают использование инструментальных сталей, имеющих ряд важных отличий от конструкционных сталей.

Круглые заготовки инструментальной стали

Особенности заточки стали

Предметы, полученные из быстрореза, подвергаются частому затуплению. А обычные круги для заточки, которые изготовлены из электрокорунда, не помогут улучшить качество заточки.

Заточка ножа из стали Р6М5

Для того, чтобы правильно заточить инструмент применяют чашечные круги и из плоского профиля. Но, обычно, такая заточка имеет свои минусы. Поэтому, чтобы качественно наточить инструмент из данного вида сплава металла применяют два захода.

• вначале делается предварительная заточка, для которой используется круг с абразивной поверхностью зерна марки 40;
• на чистовую, для которой используется зеро марки от 25 до 16.

Достоинства и недостатки твердых сплавов

Преимущества:

• Высокая прочностные, износостойкие характеристики и твердость;
• Отличные параметры жаростойкости и жаропрочности;
• Тугоплавкость.

Недостатки:

• Высокая стоимость вольфрамсодержащих марок;
• Более низкая вязкость и высокая восприимчивость к ударным воздействиям, относительно быстрорежущих видов сталей.

Основные марки твердых сплавов, их состав и физико-механические свойства

Расскажем в деталях о твердых сплавах вышеперечисленных групп.

Однокарбидная группа

Таблица с марками вольфрамо-кобальтовых твердых сплавов; их состав и основные физико-механические свойства.

Требования к инструментальным сталям

Ко всем углеродистым инструментальным сталям предъявляются такие требования, как:

• хорошая обрабатываемость методом резки металла;
• низкая чувствительность к перегреву;
• низкая восприимчивость к процессам прилипания и приваривания к обрабатываемым деталям;
• хорошая шлифуемость;
• восприимчивость к прокаливанию;
• пластичность в горячем состоянии;
• способность противостоять обезуглероживанию;
• устойчивость к образованию трещин.

HSS-стали — особенности, марки, обозначения, расшифровка

Аббревиатурой HSS, составленной из начальных букв английских слов High Speed Steel, обозначается целая группа сталей, относящихся к категории быстрорежущих. Из сталей данного типа изготавливаются фрезы, метчики, плашки для нарезания резьбы. Значительно реже такой материал применяют для производства ножовочных полотен и ножей.

Сплавы категории HSS относятся к высокоуглеродистым сталям, в отдельных марках которых может содержаться значительное количество вольфрама. Твердость инструмента, изготовленного из сталей данного типа, может находиться в интервале 62–64 единицы по шкале HRC.

Концевая фреза, изготовленная из стали HSS-Co8 способна обрабатывать материал с пределом прочности до 1100Н/мм 2

Инструменты из сталей HSS, если сравнивать их с твердосплавными, отличаются более доступной стоимостью и более высокой прочностью, что позволяет успешно применять их для прерывистого резания. Между тем выполнять обработку с их помощью допускается на более низких скоростях резания, если сравнивать с твердосплавными сверлами.

Состав быстрорежущих сталей, которые зарубежные производители называют сплавами категории HSS, постоянно совершенствовался. Так, с конца XIX века в такие стали начали добавлять значительное количество вольфрама (до 18%), а с 1912 года в данных сплавах стал появляться кобальт. И только в 1930 году в состав HSS-сталей включили молибден.

Химический состав

Химический состав стали марки Р6М5 представляет собой нижеперечисленные металлы:

• вольфрам;
• ванадий;
• кремний;
• медь;
• хром;
• марганец.

Химический состав стали Р6М5 и некоторых других быстрорежущих сталей

Сплав с добавлением кобальта, а именно сталь Р6М5К5, используют с начала двадцатого века. Содержание кобальта в изделиях, изготовленных из нее, не выше 15 процентов. Если же легируют ее ванадием и хромом, то металлическая основа ее только повышается. Из этой стали изготавливают такие изделия, как инструменты для резания кислотостойких металлов, жаропрочных, попадающие под аустенитную классификацию. В то время как обработка таких металлов изделиями из другого сплава очень затруднена. Данная сталь отличается повышенной твердостью и теплостойкостью.

Условные обозначения

Расшифровка химического состава сталей, относящихся к категории HSS, затруднена, так как в их обозначении не содержится никаких подробных данных. Как правило, в каталогах на инструмент, изготовленный из сталей данной категории, есть информация о материалах, для обработки которых его можно использовать. Чтобы относительно точно определить химический состав HSS-сталей, необходимо использовать специальное оборудование или решать этот вопрос опытным путем.

Скорее всего, это немецкий аналог быстрорежущей стали HSS М2

Лучше разбираться в характеристиках и материале изготовления инструмента, на который нанесена маркировка HSS, помогает знание следующих данных.

К такой аббревиатуре часто добавляется буква R. Это сверла, отличающиеся наименьшей стойкостью. Они проходят роликовую прокатку и термическую обработку.

Это обозначение наносится на сверла, режущая часть которых подвергается шлифовке при помощи боразона (CBN). Инструменты HSS G являются наиболее распространенными, их отличает повышенная стойкость. Кроме того, сверло по металлу, на которое нанесено такое обозначение, создает наименьшее биение при выполнении обработки с его помощью.

HSS c литерой E

Это обозначение указывает на то, что в составе материала изготовления изделия содержится кобальт. Инструмент с обозначением HSSE оптимально походит для обработки сложных материалов, а также материалов, отличающихся высокой вязкостью. Как уже говорилось выше, аналогом обозначения HSSE является маркировка М35. Существуют и международные аналоги обозначения HSSE (HSS-Co5 и HSS-Co8), по которым можно точно определить, какое количество кобальта содержится в стальном сплаве.

Сталь этой марки чрезвычайно трудно режется болгаркой

Данное обозначение указывает на то, что на поверхность инструмента нанесено напыление из нитрида титана. За счет этого повышается как твердость поверхностного слоя изделия (приблизительно на 2300 HV), так и его термостойкость (до 600°).

На поверхность инструмента с таким обозначением нанесено напыление из нитрида титана, легированного алюминием. Твердость поверхностного слоя такого сверла благодаря этому покрытию повышается примерно на 3000 HV, а термическая стойкость – на 900°.

Изделия с таким обозначением можно использовать для обработки нержавеющей стали. На их поверхность меньше налипает стружка, поэтому они реже ломаются и обеспечивают высокое качество обработки.

Нередко можно встретить инструменты с обозначением HSS 4241, которые используются преимущественно для обработки изделий из древесины, пластика и алюминия. Что касается обозначения Super HSS, то каждый производитель вкладывает в него свои представления о качестве инструмента.

Термическая обработка стали Р6М5

Термическая обработка сплава Р6М5 имеет ряд тонкостей, которые относятся к свойствам ее. Дело в том, что она способна во время нагревания к обезуглероживанию. Чтобы этого не произошло, ее обычно нагревают с помощью медленного прогревания.

Быстрорежущая сталь Р6М5 нагревается до 1230 градусов. Во время нагревания, работники сталелитейного завода внимательно следят за процессом. При первом прогреве температура поднимается до двухсот градусов и нагрев прекращается на час, затем производится еще один дополнительный нагрев до тридцати градусов. И снова отпуск на час. После этого, ее продолжают нагревать до 690 градусов и снова останавливают на час. И последние два нагрева доводят до температуры 860 и 1230 соответственно.

Это очень сложная процедура накаливания. Благодаря такой закалке сплав приобретает свойства, соответствующие ему, но и себестоимость его, кончено же, увеличивается.

После того, как закончится нагрев до 1230 градусов, ее охлаждают, используя селитру, воздух и масло. Затем, температура опускается до 560 градусов. Данная температура выдерживается в течении полутора часов. В это время к стали добавляют различные легирующие элементы, которые улучшают его свойства. А также они придают ему соответствующую твердость.

Перед началом такого длительного прогрева сплав металла отжигают. Это делается для того, чтобы уменьшить хрупкость будущих изделий, сохранив параметры прочности на должном уровне.

Для улучшения характеристики свойств данного сплава, для того, чтобы они обладали хорошей износостойкостью, устойчивостью от коррозии, высокой твердостью используют азотирование. Эта обработка металла проводиться в газовой среде, которая состоит из 80 процентов азота и аммиака двадцати процентов. Время, которое занимает данная процедура, около сорока минут. Температура нагревания будет колебаться от 550 градусов до 6600. Такая закалка позволит сформировать сплаву менее хрупкий слой поверхности.

Такой сплав могут дополнять еще одним элементом, а именно цинком. Оцинкование происходит в газовой или жидкой среде, которая содержит большое количество цинка. Температура нагревания в ней соответствует 5600 градусам. А время составляет около тридцати минут.

Классификация

1. По составу
   • Вольфрамокобальтовые (ВК) – марки ВК3М, ВК3, ВК8, ВК6М и др.
     Внутри группы марки отличаются разным процентом кобальта, типом производства, величиной зерна карбида вольфрама (мелкозернистая и крупнозернистая структура). Для режущих инструментов подходят марки с процентным содержанием кобальта до 12%. При повышении процента кобальта устойчивость состава при резании понижается, но увеличивается его эксплуатационная прочность. Инструменты, изготовленные из сталей данной группы, используются для работы с чугунными, конструкционными сталями, хрупкими материалами при ударной обработке, прерывистом технологическом цикле, в процессе которого температура в зоне резки не поднимается до значительных уровней.
   • Титановольфрамокобальтовые (ТК) – марки Т14К8, Т5К10 и др.
     В химический состав этого типа твердых сплавов входят следующие компоненты: карбид титана, вольфрама и кобальт в виде связующего звена. Если сравнивать данные сплавы с марками ВК, можно отметить у них высокие показатели твердости и жаропрочности, устойчивости к окислению, но они менее упруги, электро- и теплопроводность материалов ниже. Предназначаются для работы с металлами, которые эксплуатируются при более интенсивных скоростях резки.
   • Титанотанталовольфрамокобальтовые (ТТК) – ТТ8К6, ТТ7К12, ТТ10К8Б и др.
     Добавление в структуру тантала значительно улучшает эксплуатационные возможности получаемых сплавов, повышая их устойчивость к высоким температурным воздействиям и увеличивая прочность. Они используются для резки тяжело обрабатываемых материалов, когда инструмент в процессе работы подвергается серьезной нагрузке.
   • Безвольфрамовые (БВТС) – КНТ16, ТН20 и др.
     Изготавливаются без использования вольфрама и кобальта, на базе титановых соединений, с добавлением никеля и молибдена в качестве связующих элементов. По твердости данные составы аналогичны маркам вольфрамовой группы, они почти не окисляются, а по упругости и прочности им уступают. Подходят для оборудования, которое работает при прерывистом резании.
2. По технологии получения
   • Литые стали – изготавливаются по классической технологии литья, с последующей механической и термической обработкой.
   • Спекаемые составы (однокарбидные, двухкарбидные, трехкарбидные) – производятся методами порошковой металлургии, с дальнейшей шлифовкой, лазерной, ультразвуковой, химической обработкой.
3. По области применения
   • Инструментальные – используются для резания, штамповки, давления, бурения обрабатываемых материалов.
   • Конструкционные – применяются для производства деталей, к которым предъявляются высокие требования износоустойчивости, сопротивления большим нагрузкам.
   • Жаростойкие и жаропрочные – подходят для инструментария, подвергающегося в процессе эксплуатации температурным воздействиям.
4. По группе резки материалов
   • Группа P – для материалов, образующих сливную стружку.
   • Группа K – для резки чугуна, цветных металлов, твердых материалов, образующих элементную и стружку надлома.
   • Группа M – для обработки нержавейки, жаропрочных и титановых материалов, образующих сливную и стружку надлома.

Быстрорежущие стали

Существует огромное количество различных металлов, которые обладают своими определенными достоинствами и недостатками. Быстрорежущие стали зачастую применяются для изготовления инструментов, которые должны обладать повышенной прочностью, некоторых ответственных деталей. Рассмотрим особенности этого сплава подробнее.

Быстрорежущие стали

Применение сплава

Положительные характеристики данного сплава помогли найти применение этой стали в домашнем обиходе. Из нее изготавливают ножи. Причем, если изделие будет правильно заточено, то оно сможет резать не только плоть животного, но металлическую тонкую пластину.

Диски из стали Р6М5

Единственным минусом такого изделия является его заточка. Но, если знать все хитрости правильной заточки, то данный инструмент станет очень полезным в быту. Такими изделиями чаще всего пользуются охотники и туристы.

Несмотря на дорогую стоимость, применение сплава для ножей стало очень популярно в быту.

Мировым брендом по производству данных режущих инструментов является фирма «Rapid».

У каждого мужчины в доме имеется электроинструмент, в котором, в виде вспомогательной оснастки к нему, используются сверла из этого типа стали. К разновидностям сверл, которые изготавливаются из этой стали Р5М6 относятся:

• корончатые, которые используются для гипсокартона;
• ступенчатые;
• сверла, предназначенные для камня, дерева или металла.

Нож из стали Р6М5 Сверла, изготовленные из стали Р6М5 Нож клиновый рифлённый

Из данного материала изготавливают не только сверла и ножи. Из стали Р6М5 делают резцы долбежные, ножовочные полотна, зенковки.

Основные характеристики

К основным характеристикам, определяющим свойства сталей и их назначение, относятся:

• процентное значение входящих в состав химических элементов (определяется в соответствии с ГОСТ);
• физико-механические свойства (допустимая прочность на изгиб, твердость, плотность, теплопроводные параметры, коррозийная устойчивость, жаропрочность);
• технология изготовления (литые или спеченные составы).

Карбиды, используемые в производстве, не подвергаются растворению и разрушению при чрезмерных температурах. Но они хрупки, поэтому, для формирования необходимого уровня твердости изделия, их связывают другими металлами.

Марки твердых сплавов: классификация материалов

Твердые сплавы классифицируют по двум основным критериям.

Способ получения

По способу получения твердые сплавы делят на два вида.

Литые. Их изготавливают по технологии литья. К сплавам этой группы относятся стеллиты, сормайты, а также твердые сплавы с большим содержанием никеля. Обычно при производстве применяют прессование и термическую постобработку (закалка, старение, отжиг и пр.). В результате получаются высококачественные материалы. Литые твердые сплавы предназначены для наплавки на инструменты для металлообработки.

Спеченные. Такие твердые сплавы еще называют металлокерамическими из-за того, что технологии изготовления очень похожи. Материалы производят по технологии порошковой металлургии. Ее дополняют лазерная/ультразвуковая обработка или травление в кислотах. На выходе материалы получаются максимально качественными.

Спеченные твердые сплавы закрепляют на инструментах механическим методом или по технологии пайки.

Химический состав

По химическому составу твердые сплавы делят на 4 группы.

Однокарбидные (вольфрамо-кобальтовые). Маркировка — ВК.

Двухкарбидные (титано-вольфрамо-кобальтовые). Маркировка — ТК.

Трехкарбидные (титано-тантало-вольфрамо-кобальтовые). Маркировка — ТТК.

Безвольфрамовые. Маркировка — ТН.

Область применения различных марок быстрорежущих сталей

Рассматривая применение износостойкого металла следует уделить внимание тому, что конкретный состав металла определяет его эксплуатационные качества. Инструмент изготовленный из подобного металла может выдерживать длительную эксплуатацию.

Режущий инструмент из быстрорежущей стали

Область применения достаточно обширна:

1. Изготовление сверл. Сверла имеют достаточно сложную форму и конструкцию, которая получается путем литья.
2. Изготовление резцов. Сегодня для удешевления резцов их основная часть изготавливается из недорого металла, и только режущая кромка из износостойкого материала.
3. Изготовление напаек для режущего инструмента. В некоторые случаях режущая кромка сменная.
4. Изготовление фрез. Фрезы также получаются методом литья расплавленного металла.

Материал может использоваться для получения инструмента, который будет выдерживать высокую нагрузку.

Сегодня, при повсеместной установке станков с ЧПУ, режущий инструмент повышенной устойчивости является единственным выходом из сложившейся ситуации, когда высокие скорости обработки создают проблемы.

Сталь Р6М5 быстрорежущая

Сталь Р6М5 является быстрорежущей и относится к одному из видов инструментальной стали. Она обладает высоким запасом прочности, который позволяет ей обрабатывать твердые материалы. Скорость работы шлифовальных, сверлильных приборов, где ее применяют, при этом превосходит в разы скорость, которую дает обычный сплав. Это не единственное преимущество быстрорежущей стали, маркированной, как Р6М5.

Сталь Р6М5

Преимущества и недостатки твердых сплавов

К преимуществам твердых сплавов относят:

очень высокие твердость и износостойкость;

высокие жаростойкость и жаропрочность.

Есть лишь 2 недостатка.

Карбиды металлов, которые идут на производство твердых сплавов, стоят дорого.

Материалы отличаются чувствительностью к ударным нагрузкам и имеют небольшую (по сравнению с быстрорежущими сталями) вязкость.

Сферы применения инструментальных сталей

Инструментальная сталь представляет собой сплав, содержание углерода в котором составляет не менее 0,7%. Ее структура при этом может быть доэвтектоидной, ледебуритной или заэвтектоидной. Инструментальные стали с различной структурой отличаются наличием вторичных карбидов. В сплавах с доэвтектоидной структурой вторичных карбидов нет. Между тем, в каждой из таких структур карбиды в обязательном порядке присутствуют: они образуются при эвтектоидных модификациях либо являются результатом распада мартенсита.

Схема-классификация инструментальных материалов

В современной промышленности инструментальные стали нашли широкое применение. Их используют для производства:

• рабочих деталей штампов, работающих по принципу холодного и горячего деформирования;
• высокоточных изделий;
• режущего инструмента;
• измерительных приборов;
• литейных прессформ, которые работают под давлением.

В зависимости от области применения инструментальных сталей к ним предъявляются определенные требования. Однако существуют общие для всех марок критерии соответствия:

• достаточный уровень вязкости (особенно актуальна эта характеристика для деталей, подвергающихся в ходе эксплуатации ударам);
• высокая прочность;
• износостойкость;
• высокий уровень твердости.

Марки сплавов, предназначенных для применения в условиях холодной деформации, должны ко всему прочему обладать гладкой рабочей частью, способностью сохранять размеры и форму, а также отличаться пределом текучести и упругости. А инструментальная сталь, пригодная для работы в условиях горячей деформации, должна обладать высокой теплопроводностью, противостоять отпуску и быть устойчивой к температурным колебаниям. Особым требованиям должны соответствовать и марки сталей, используемых для производства режущего инструмента.

Основные характеристики и марки

В зависимости от своего состава HSS-стали делятся на три категории:

• с повышенным содержанием вольфрама (Т);
• молибденовые (М);
• высоколегированной группы.

Химический состав вольфрамовых HSS сталей

Из-за дороговизны и нехватки вольфрама стали с его повышенным содержанием в наше время применяются достаточно редко. Наиболее распространенными сталями данной группы являются сплав общего назначения Т1 и содержащий ванадий и кобальт стальной сплав Т15. Последний используется, в частности, для изготовления изделий, которые должны отличаться высокой устойчивостью к износу и высоким температурам.

Химический состав молибденовых HSS сталей

Более распространены стали HSS молибденовой группы, в которых также могут содержаться вольфрам и кобальт. Быстрорежущие стали молибденовой группы, в составе которых присутствует значительное количество ванадия и углерода, устойчивы к абразивному изнашиванию. Для изготовления изделий, которые должны сохранять высокую твердость даже при высоких температурах, применяют молибденовые стальные сплавы, начиная от марки М41. В производстве инструментов, эксплуатируемых в холодных условиях и обладающих высокой ударной вязкостью, также используют стальные сплавы молибденовой группы, подвергая их специальной термической обработке.

Химический состав высоколегированных HSS сталей

Выбирая инструменты из HSS-сталей молибденовой группы, следует учитывать характеристики отдельных марок таких стальных сплавов.

Из стали данной марки изготавливают HSS-сверла широкого применения. Сверла HSS из сплава марки М1 отличаются большей гибкостью и меньшей восприимчивостью к ударным нагрузкам, но уровень их красностойкости меньше, чем у инструментов, выполненных из стали М2.

Это наиболее распространенный материал, из которого изготавливают инструменты различного назначения. Изделия из HSS-стали данной марки, используемые для выполнения высокопроизводительных машинных работ, отличаются высокой красностойкостью, параметры их режущих кромок сохраняются дольше, чем у инструментов из быстрорежущих сталей других марок.

Данный сплав используется для производства мощных сверл, от которых требуется не только высокая гибкость, но и исключительная надежность. С помощью сверл по металлу HSS, изготовленных из сплава данной марки, выполняют отверстия в твердом и толстолистовом материале.

Это материал, используемый для изготовления сверл, работающих в комплекте с портативным оборудованием. В данных условиях поломка инструмента по причине его значительного изгиба является достаточно актуальной проблемой. Сверло HSS из стального сплава М50 не обладает такой красностойкостью, как инструменты из быстрорежущих сталей других марок.

Данный сплав, который также обозначается как HSSE, за счет повышенного содержания кобальта отличается более высокой красностойкостью, чем быстрорежущая сталь марки М2. Между тем повышенное содержание данного элемента в составе стали HSSE снижает ее устойчивость к ударным нагрузкам.

Это сталь, в составе которой содержится максимальное количество кобальта, поэтому ее часто называют Super Cobalt. Инструменты из HSS-стали данной марки отличаются не только высокой красностойкостью, но и исключительной устойчивостью к истиранию. Благодаря таким характеристикам сталь данной марки успешно используется для производства инструментов, при помощи которых необходимо выполнять обработку вязких и сложных материалов.

Содержание вольфрама в составе HSS-сталей позволяет наделить изделия, которые из них изготовлены, красностойкостью.

Заключается это качество в том, что режущая кромка инструмента сохраняет свою твердость даже при температуре красного каления – 530°. Еще более высокой красностойкостью (а также повышенной износостойкостью) обладают быстрорежущие стальные сплавы, в химическом составе которых содержится кобальт (HSS Co). Режущие кромки сверл HSS категории Co способны сохранять свою твердость при более высоких температурах.

Виды быстрорежущих сталей

Среди инструментальных сталей мы рассмотрим особую группу — быстрорежущие стали. К материалам данной группы предъявляют следующие требования:

• устойчивость формы и размера;
• теплостойкость;
• твердость;
• повышенная износостойкость;
• стойкость к повышенным нагрузкам;
• вязкость.

Впервые инструментальная быстрорежущая сталь была произведена в Великобритании и названа «rapid steel». Соответственно, отечественное обозначение быстрорежущих сталей начинается с большой буквы «Р». Число после первой буквы — содержание (в процентах) в сплаве вольфрама, далее в маркировке могут присутствовать буквы «К», «М», «Ф» и числа — процентное содержание, соответственно, кобальта, молибдена, ванадия. Также в рассматриваемых видах сталей содержится хром (от3 до 4,4 %), углерод (от 0,7 до 1,5 %) и другие элементы, которые в маркировке не отмечаются.

Быстрорежущие стали обладают износостойкостью, которая значительно (в 3,5 раза) выше, чем тот же показатель в низколегированных и углеродистых сталей. Теплостойкость при легировании кобальтом достигает 620 градусов, без легирования — 620 градусов.

Режущая способность быстрорежущих сплавов зависит, в первую очередь, от содержания в них вольфрама. При высоком содержании этого элемента отмечается карбидная неоднородность стали и , как следствие, раскрошенная поверхность кромки инструмента при работе. Если в составе стали содержится молибден, то показатели твердости инструмента более стабильны.

Классификация и маркировка быстрорежущих сталей

Все быстрорежущие стали классифицируются непосредственно по химическому составу, для чего проводится расшифровка маркировки. Инструментальные стали быстрорежущие делятся на следующие три группы:

1. Сплавы с полезными примесями, в которых процентное содержание кобальта не более 10%, а вольфрама 22%. Маркировка металла этой группы следующая: P10M4Ф3К10 и Р6М5Ф2К8 и другие.
2. Сплавы, в составе которых не более 5% кобальта и до 18% вольфрама. Виды быстрорежущей стали этой группы следующие: Р9К5, Р10Ф5К5 и другие.
3. Варианты исполнения металла, расшифровка которых определяет процентное содержание кобальта и вольфрама более 16%. Представителями этой группы можно назвать марки Р9 и Р18, Р12 и Р6М5.

При применении подобного металла получающаяся кромка не реагирует на механическое воздействие, по всей длине показатель твердости остается неизменным и металл не выкрашивается. Вышеприведенная классификация быстрорежущей стали определяет то, при какой скорости резания и подаче может использоваться сплав.

Состав быстрорежущих сталей различных марок

Рассматривая обозначение быстрорежущей стали следует уделить внимание тому, что первая буква для обозначения этой группы «Р». Цифра, которая идет первой в обозначении указывает процесс вольфрама в составе. Далее могут идти буквы, обозначающие легирующие элементы. Стоит учитывать, что расшифровка металла указывает на точное содержание определенных легирующих элементов, которые изменяют эксплуатационные качества материала.

Расшифровка маркировки данного сплава

Расшифровка маркировки стали Р6М5 следующая:

• Буква «Р» означает быстрорежущая или рапидная сталь, так как для маркировки бралось сокращение от английского слова «rapid» (на русском читается как рапид), которое в переводе означает «быстрый». А число, которое стоит за этой буквой обозначает процентное соотношение вольфрама в этом сплаве. В данном случае оно равняется 6 %, с небольшими отклонениями.
• Буква «М» показывает на то, что в составе этого сплава присутствует молибден. А число, которое стоит за буквой, также показывает количество его нахождения в сплаве этого металла в процентах.

Пример расшифровки маркировки

По ГОСТу сталь Р6М5 делится на следующие изделия, который принадлежит одному из межгосударственных стандартов. В нем описаны все технические требования, относящиеся к этой марке. Хоть и металлопрокат в последнее время переходит уже на твердые сплавы, эта марка все еще удерживает свои лидирующие позиции в спросе на рынке.

Ниже перечислены некоторые изделия из сплава этих металлов и соответствующий ГОСТ к ним:

• круги горячекатанные относятся к ГОСТу под номером 2590-88;
• калиброванный прут имеет ГОСТ 7417-75;
• полосы и пруты (для изготовления этих изделий используется разновидность стали Р6М5К5) – ГОСТ 19265-73;
• круги, у которых имеется специальная отделка верхнего слоя имеют ГОСТ 14955-77.

Закалка и отпуск углеродистых инструментальных сталей

В ГОСТе 1435 оговаривается как состав углеродистых сталей, так и их основные характеристики. Содержание углерода в таких сплавах (что можно определить по их марке) составляет от 0,65 до 1,35%. Для того чтобы получить оптимальную структуру и требуемую твердость, перед началом производства инструмента эти сплавы подвергают отжигу. При этом для инструментальных сталей с заэфтектоидной структурой выполняется отжиг сферодизирующего типа. Проводимая по такой технологии термообработка приводит к появлению цементита зернистой формы. А получить зерна требуемого размера позволяет скорость охлаждения, которую можно легко регулировать.

Производственный процесс закалки стали

После того, как инструмент будет изготовлен, инструментальная сталь подвергается закалке и последующему отпуску. Это дает возможность получить материал требуемой твердости. Регулировать твердость готового инструмента также достаточно легко, это достигается путем выбора определенной температуры для проведения операции отпуска.

Так, для инструментов, подвергающихся в процессе эксплуатации систематическим ударным нагрузкам, оптимальной является твердость от 56 до 58 HRC, которую получают, проводя отпуск при температуре 290 градусов Цельсия. Самые строгие требования предъявляют к твердости плашек, граверных приспособлений, напильников (62-64 единицы по шкале HRC). Достигается она при помощи выполнения отпуска при температуре от 150 до 200 градусов Цельсия.

Закалка увеличивает твердость углеродистых сталей по той причине, что именно с ее помощью удается получить оптимальную структуру сплава железа и углерода. Варианты такой структуры:

• карбиды с мартенситом;
• только мартенсит.

Инструментальная штамповая сталь

Изделия из металла, получаемые методом деформирования, могут обрабатываться в нагретом и холодном состоянии. Соответственно, и штампы, с помощью которых обрабатываются такие детали, бывают холодно- и горячедеформированными. Естественно, что для производства штампов разных типов требуется использование различных марок инструментальной стали.

Так, для штампов холоднодеформированного типа и небольшой толщины (до 25 мм) применяют углеродистые стали У10, У11 и У12. Твердость сплавов данных марок находится в пределах от 57 до 59 единиц по HRC, они отличаются достаточной вязкостью, хорошим уровнем сопротивления деформациям пластического характера, способностью противостоять износу в процессе эксплуатации. Для более габаритного инструмента (толщина больше 25 мм), испытывающего в процессе эксплуатации более значительные нагрузки, применяют стали с повышенным содержанием хрома (Х9, Х, Х6ВФ).

Инструментальная штамповая сталь на складе

Изделия, регулярно испытывающие в процессе своей эксплуатации ударные нагрузки, должны отличаться высокой вязкостью (например, 4ХС4 и 5ХНМ). Чтобы обеспечить выполнение этого требования, в производстве используют легированные стали, состав которых обогащен специальными элементами, а уровень содержания углерода значительно снижен. Кроме того, необходима специальная термообработка таких инструментальных сталей.

Горячедеформированные штампы в процессе своей эксплуатации подвергаются не только значительным механическим, но и термическим нагрузкам. Естественно, что к инструментальным сталям для производства этих штампов (например, 5ХНМ и 4ХСМФ) предъявляются особые требования, такие как:

Свойства твердых сплавов

Важнейшие свойства твердых сталей – это прочность, износоустойчивость, твердость. Кроме того, практическую роль играют тугоплавкость, жаростойкие и жаропрочные параметры.

Свойства различаются в зависимости от группы, в которую входит сплав, и его марки. Добавление в структуру элементов с нужными свойствами позволяет создавать материал с заданными рабочими параметрами.

Характеристики быстрорежущих сталей

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

Основные характеристики быстрорежущих сталей

Характеристики быстрорежущей стали следующие:

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

Именно химический состав быстрорежущей стали определяет ее основные эксплуатационные качества.

Марки твердых сплавов

Твердые сплавы различных марок — группа износостойких металлических материалов, сохраняющих свои свойства при температуре от 900 до 1150 °C. Основные компоненты таких сплавов — карбиды вольфрама, тантала и титана.

Эти карбиды отличаются хрупкостью. Поэтому для формирования твердых сплавов используют связующие металлы. Это кобальт, никель и молибден.

Фотография №1: твердосплавные заготовки

Области применения твердых сплавов

Твердые сплавы металлов активно используются в производстве оснащения оборудования и инструмента для отделки труднообрабатываемых материалов, деталей станков и машин, подвергающихся интенсивным нагрузкам.

Основные сферы использования:

• производство инструментария для металлообработки резкой: фрез, протяжек, сверл, резцов;
• оснащение горнодобывающей и лесозаготовительной техники: буры, рабочие поверхности оборудования, приспособления для вырубки;
• производство прочных подшипников: обойм, шариков, роликов, напыление на корпуса;
• инструмент и детали станков для волочения, штамповки, калибровки, проката, прессования, клеймения: оснащение рабочей поверхности, матриц и штампов и т. д.;
• оснащение измерительного оборудования: деталей инструмента, рабочих поверхностей;
• поверхностное напыление на детали из других материалов для придания им лучшей износостойкости, жаропрочности, твердости, антикоррозийных свойств;
• производство элементов для бытовых и промышленных приборов: резисторов, реостатов, электронагревателей, деталей для лабораторных и промышленных печей.

Продукция из твердых сплавов

Основной тип изделий, предлагаемый производителями и компаниями по металлообработке, – это режущий инструмент. Сверла, фрезы, пластины, стержни – самая популярная продукция в сегменте твердосплавного металлопроката. Оснащение производства инструментом и оборудованием из высокотвердых сплавов значительно повышает производительность и эффективность технологических процессов, позволяет использовать современные технологии обработки металлов. Это положительно сказывается на качестве и скорости производимой металлопродукции.

О маркировке инструментальных сталей

Маркировка инструментальной стали (на примере углеродистой) с указанием содержания дополнительных элементов

Очень часто маркировка инструментальных сталей начинается с цифры (к примеру, 9ХС, 9Х, 6ХГВ), которая указывает на содержание (в десятых долях) в их составе углерода, если оно не превышает 1%. В том случае, если углерода в составе сплава содержится около 1%, то цифра в начале их маркировки не ставится вообще. На содержание остальных элементов (в целых долях) указывают цифры, которые стоят в маркировке за буквами, обозначающими соответствующий легирующий элемент.

Твердые сплавы: их свойства и характеристики

К твердым сплавам относят отдельную группу чрезвычайно износостойких металлических соединений, которые сохраняют свои физические и рабочие характеристики при интенсивном механическом и термическом воздействии. Твердые стали производятся из твердых тугоплавких титановых, вольфрамовых, хромистых, танталовых соединений. Связующим звеном является кобальт, железоникелевые составляющие.

Основные характеристики

К виду рапидных сталей относят сплавы металлов, в которые добавлены дополнительные вещества, улучшающие их химические и физические свойства. Благодаря этому сплав металла становится крепким, износостойким, не способным контактировать с кислородом и покрываться ржавчиной. Быстрорежущая сталь Р6М5 отличается от обычных углеродных сплавов тем, что она может обрабатывать любой твердый материал на высокой скорости, обладая хорошей износостойкостью.

Микроструктура стали Р6М5

Она обладает уникальными свойствами, которые позволяют изготавливать такие инструменты, как фрезы, метчики или развертки. Изготовленные из этого сплава, они будут служить владельцу верой и правдой очень долго.

А к наиболее известным и характеристикам стали марки Р6М5 относятся:

• Твердость стали марки Р6М5 при нагреве. Обычно другие сплавы при длительном и безостановочном бурении, начинают нагреваться, а с повышением температуры, как известно, металл начинается размягчаться. И сверло теряет свои способности и становится хрупким. Эта же быстрорежущая сталь способна нагреваться до 6000 °С, сохраняя свои начальные свойства и не теряя крепости.
• Повышенное сопротивление накаливанию при достаточно высоких температурах.
• Очень хорошо держит заточку.
• Имеет высокую вязкость.
• Отлично обрабатывается на шлифовальном оборудовании.
• Держит нагрузки от удара на отлично.

Характеристики стали Р6М5, перечисленные выше, делают сплав металлов незаменимым в строительстве.

Виды инструментальных сталей

Все марки сталей для производства инструментов подразделяют на 5 основных групп.

Теплостойкие и вязкие

Как правило, это за- и доэвтектоидные стали, которые содержат в своем составе молибден, вольфрам и хром. Содержание углерода в таких легированных инструментальных сталях соответствует средним и низким значениям.

Высокотвердые и вязкие, нетеплостойкие

Высокотвердые, теплостойкие и износостойкие

К таким маркам относятся быстрорежущие легированные стали (содержание легирующих элементов в них очень велико), а также сплавы с ледебуритной структурой, содержащие в своем составе более 3% углерода.

Износостойкие, высокотвердые и средней теплостойкости

Это стали с заэвтектоидной и ледебуритной структурой, в состав которых входит 2-3% углерода и от 5 до 12% хрома.

Высокотвердые и нетеплостойкие

Состав таких инструментальных сталей с заэвтектоидной структурой либо вообще не содержит легированных элементов, либо содержит их в незначительных количествах. Уровень твердости таких сплавов обеспечивается большим количеством углерода в их составе.

Классификация инструментальной стали в виде схемы

Важным параметром инструментальных сталей является уровень их твердости. Как правило, высокотвердые стали нежелательно применять для производства инструмента, который в процессе эксплуатации подвергается ударным нагрузкам. Объясняется это тем, что такие сплавы обладают невысокой вязкостью и значительной хрупкостью, что может привести к поломке инструмента, который из них изготовлен.

По уровню твердости можно выделить две категории инструментальных сталей:

• с высоким уровнем вязкости (содержание углерода в пределах 0,4-0,7%);
• с высокой износостойкостью и твердостью (углерода в них содержится больше: 0,7-1,5%).

Деталь гидромолота из высокотвердой стали

Классифицируют марки сталей и по степени их прокаливаемости. По данному критерию различают легированные стали с повышенной (возможный диаметр прокаливания 80-100 мм), высокой (50-80 мм) и низкой (10-25 мм) прокаливаемостью.

Особенности термической обработки быстрорежущих сталей

Для увеличения эксплуатационных качеств быстрорежущей стали могут применяться стандартные методы обработки. Однако при этом учитывается состав металла. Примером назовем то, что процесс закалки предусматривает нагрев среды до температуры, которая позволяет обеспечить условия для растворения различных примесей и добавок.

После того, как обработка быстрорежущей стали была завершена, в сплаве остается до 30% аустенита, что существенно повышает теплопроводность и твердость.

Для уменьшения показателя аустенита в структуре могут применяться две технологии:

Микроструктура быстрорежущей стали Р6М5: а) литое состояние; б) после ковки и отжига; в) после закалки; г) после отпуска

Кроме этого улучшение характеристик проводится следующим образом:

1. Проводится насыщение поверхностного слоя цинком. Для того чтобы оказать требуемое воздействие на поверхность подобная операция предусматривает нагрев поверхности до 5600 градусов Цельсия. Выдержка может проходить в течение от 5 до 30 минут.
2. Также может происходить насыщение поверхности азотом. Чаще всего подобная процедура проводится в газовой среде. Выдерживается заготовка или деталь в течении 10-40 минут, температура нагрева варьирует в пределе 550-6600 градусов Цельсия.
3. В некоторых случаях химический состав металла изменяется путем сульфидирования поверхности. Подобным образом можно повысить твердость и прочность поверхности.
4. В качестве дополнительной обработки на поверхность напыляется различный материал. За счет этого существенно изменяются эксплуатационные качества инструмента или детали.

Сегодня часто встречается ситуация, когда поверхность обрабатывается паром, что позволяет существенно повысить характеристики поверхностного слоя. Зачастую дополнительная обработка проводится в случае, когда режущая кромка была полностью подготовлена.

Читайте также:

  
• Аренда велосипедов в хельсинки
  
• Можно ли купаться в турции
  
• Золотые пески развлечения для детей
  
• Санаторно курортное лечение в рф курсовая
  
• Атаберк эстейт турция аренда