ГОСТ 19265-73 Прутки и полосы из быстрорежущей стали. Технические условия

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.

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.

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

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

Если к этой стали больше не прибавляется никаких дополнительных элементов, то на этом обозначение ее заканчивается. Если же, к сплаву добавлен кобальт, то обозначаться она уже будет, Р6М5К5. Маркировка «Ф» — ванадий, «Т» — титан и другие добавочные элементы.

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.

https://youtube.com/watch?v=ccSlXrxQTSg

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.

Скачать ГОСТ 2590-88

Скачать ГОСТ 7417-75

Р18

Сталь Р18 ГОСТ 19265-73

Температура нагрева для закалки и отпуска образцов должна соответствовать значениям, указанным в таблице.

Охлаждение образцов после закалки проводят в масле.

Отпуск образцов проводят двух-, трехкратный, с выдержкой по 1 ч. и охлаждением на воздухе.

Время выдержки при нагреве устанавливают согласно черт. 1.

Толщина (диаметр) образца, мм

1. – для прямоугольных образцов

2. – для круглых образцов

Черт. 1.

Кривая зависимости твердости от температуры отпуска

Механические свойства стали в состоянии поставки (после отжига) при 20 °С

Механические свойства стали в термообработанном состоянии

Механические свойства стали в состоянии поставки (после отжига) при повышенных температурах

Механические свойства стали в термообработанном состоянии при повышенных температурах

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

Заменитель – сталь Р12

Температура ковки, °С:

начала 1200,

конца 900.

Охлаждение в колодцах при 750 – 800 °С.

Свариваемость – хорошая при стыковой электросварке со сталями 45 и 40Х.

Обрабатываемость резанием – при HB 212 – 228, Кυ тв. спл=0,6; Кυ б. ст=0,3.

Применение: Резцы, сверла фрезы, резьбовые фрезы, долбяки, развертки, зенкеры, метчики, протяжки для обработки конструкционных сталей с прочностью до 1000 МПа, от которых требуется сохранение режущих свойств при нагревании во время работы до 600 °С.

Сортамент:

горячекатаная круглого и квадратного сечений – ГОСТ 2590-88 и ГОСТ 2591-88;

кованая – ГОСТ 1133-71;

полосовая – ГОСТ 4405-75;

калиброванная – ГОСТ 7417-75;

сталь со специальной отделкой поверхности – ГОСТ 14955-77 диаметром от 1 до 25 мм включительно.

Особенности

Сталь марки Р6М5 и Р18 применяют не только при изготовлении ножей, но и в производстве кранов, свёрл, промышленных режущих инструментов. Их выделяет способность сохранять твёрдость и остроту при воздействии высоких температур, значительных ударных нагрузках. Такими характеристиками сталь наделает высокое содержание углерода и вольфрама в составе.

Термическая обработка

Для придания ножам из Р18 и Р6М5 повышенной прочности и износостойкости, металл подвергается соответствующей термической обработке. Она проходит в 2 этапа:

1. Закаливание – нагревание до температуры 1200-1300С. Во избежание образования трещин, осуществляется постепенно. Сначала металл нагревают до температуры 400-500С, после – до температуры 800-850С. При максимальном нагреве заготовка подвергается термообработке ограниченное время (на каждый миллиметр толщины 10-15 секунд). Во время закаливания карбид разлагается, сплав насыщается вольфрамом и углеродом.
2. Отпуск – проводят при температуре 550-560С. Осуществляется в 2-3 этапа, каждый длительностью не менее часа. При этом повышаются прочностные характеристики металла.

Нагрев стали проводят в специальных соляных ваннах, которые состоят из хлорида бария (78%) и натрия хлора (22%). Фтористый магний применяют для раскисления раствора.

Производство режущего инструмента

После термической обработки стали начинается производство режущих инструментов. Для этого заготовки, которые предварительно проверяют на соответствие требованиям ГОСТа, направляют на шлифовку. Изделия из стали Р18 легче шлифуются, но и меньший период времени сохраняют остроту. Ножи из сплава Р6М5 возможно заточить только при наличии профессиональных инструментов и навыков, но качество заточки у них значительно лучше. На производстве для шлифовки заготовок из стали Р18 и Р6М5 применяют специализированные станки.

Нож Гриф сталь Р18, рукоять береста.

Использование при резании

Ножи из стали Р18 и Р6М5 являются быстрорезами, они универсальны в применении. Металл отлично показывает себя при нагревании и механических нагрузках. Он не теряет прочности, не деформируется. Производители ножей из данных марок стали проводили эксперименты, в ходе которых успешно справлялись не только с нарезкой различных продуктов питания (мясо, кости, хрящи), но и разрезании древесины, и даже металлических пластин толщиной в несколько миллиметров!

Характеристики, отличительные особенности

Благодаря уникальному алгоритму обработки металла и поочередности добавления в смеси элементов железа, готовый материал получает особые свойства. Превосходная прочность, выдерживание воздействий высоких давлений и температур – это результат автономной работы современного оборудования и разработок инженеров.

Получение данных показателей обусловлено добавлением состав веществ группы карбида: вольфрама, ванадия. Комплекс соединений при воздействии высоких температур образует качественный высоколегированный сплав. Дисперсионный процесс остывания происходит в специализированных печах при температурах 560—620° С.

Сталь Р 18 обладает отличной вязкостью, износостойкостью, пластична и имеет хорошую твердость, благодаря чему конструкция, выполненная в плоской модификации может изгибаться, не образуя трещин, сколов и других деформаций. Данная способность выражена за счет наличия в материале элементов никеля и марганца.

Изделия, спроектированные из стали марки Р18, длительно эксплуатируются и сохраняют архитектурные и качественные особенности даже при действии высоких температур, давления, влаги.

Сталь Р18 можно смело отнести к категории максимально сбалансированных материалов, имеющих идеальную структуру. Твердый, высокопрочный металл долго сохраняет режущую способность. Качество и практичность такого материала по достоинству оценили многие потребители и производители запасных частей в машиностроении, быстрорежущих пил. Лезвия конструкций, изготовленных из стали марки Р18 практические не стачиваются, одним движением руки разделяют ветви деревьев. Цена товара сильно отличается от простых сортов металла.

Массовая доля химических элементов сплава Р 18, %:

Чтобы получить качественные характеристики режущих свойств нержавеющего металла, группа опытных инженеров рассчитывает массу сырья и коэффициенты по определенным формулам. Все стадии проводятся в соответствии с ГОСТ процессов изготовления. Степень твердости готового материала балансируется на уровне 64-65 единиц делений шкалы Роквелла. Стандартные ножи с такими критериями считаются необычайно острыми, даже легко разрезают древесную ткань. Практически не нуждается в заточке.

Применение быстрорежущих сталей

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

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

Быстрорежущая сталь Р18

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

Быстрорежущая сталь Р6М5

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

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

В сортамент быстрорежущей стали входят:

• Круг;
• Квадрат:
• Лист;
• Полоса.

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

Характеристики и марки HSS-стали

Быстрорежущие разновидности — это высокоуглеродистые стали. В состав некоторых марок включают достаточно большое количество вольфрама. Помимо этого они могут содержать кобальт и молибден. Если говорить о твердости сплавов, то показатель чаще всего находиться в пределах 62–64 единицы шкалы HRC. Сравнивая продукцию из быстрорежущей стали и твердосплавной, стоит отметить, что первый вариант отличается достаточно доступной ценой и повышенной износостойкостью.

В последнее время принято выделять 3 основные группы HSS-стали, каждая из которых имеет свои особенности:

1. С высоким содержанием вольфрама (Т)
2. С высоким содержанием молибдена (М)
3. Высоколегированные

Вольфрамовые стали

Не самая популярная разновидность. Связано это с тем, что вольфрам встречается достаточно редко и стоит дорого. Самые распространенные марки вольфрамовой стали Т1 и Т15. Второй содержит кобальт и ванадий, поэтому подходят для выпуска принадлежностей, к которым выдвигаются повышенные требования прочности и устойчивости к высоким температурам.

Химический состав вольфрамовых HSS сталей

Молибденовые и высоколегированные стали

Отличаются большой распространенностью. Могут содержать в своем составе кобальт и вольфрам. Те марки, в формулу которых включен углерод и ванадий отличаются повышенной прочностью и износостойкостью, устойчивостью к воздействию абразивов. Сплавы, начиная с М41, применяются для выпуска приспособлений, которые сохраняют свои характеристики даже при супер нагреве. Для создания оснастки, рассчитанных на работы при низких температурах, также применяют стали с молибденом, но они подвергаются дополнительной обработке.

Химический состав молибденовых HSS сталей

Химический состав высоколегированных HSS сталей

Подбирая продукцию из молибденового материала, стоит учитывать особенности той или иной марки:

1. М1. Идеальна для выпуска сверл. Они гибкие и устойчивые к ударным нагрузкам. Но не могут похвастаться существенной же красностойкостью.
2. М2. Один из самых популярных материалов. Часто применяется для производства инструментов разного назначения. Продукция подходит для интенсивных работ при помощи станков. Главная особенность подобного инструмента — исключительная красностойкость, а значит режущий элемент долго сохранит свои качества. В нашем каталоге представлены сверла серии HSS-STANDARD из данного сплава
3. М7. Идеален для выпуска крупных сверл, созданных для сверления материалов повышенной твердости или толстолистовых.
4. М35. Отличается повышенной красностойкостью из-за повышенного количества кобальта в формуле. Но имеет невысокую устойчивость к ударным нагрузкам.
5. М42. Содержит большое количество кобальта, поэтому характеризуется отличной красностойкостью. Помимо этого крайне устойчива к истирании. Идеальна для изготовления принадлежностей для работы с особо твердыми или даже вязкими материалами. Корончатые фрезы из данного материла представлены в линейке сверл HSS-CO 8
6. М50. Часто используется для выпуска сверл, которыми комплектуется переносное оборудование.

Р6М5К5

Р6М5К5 ГОСТ 19265-73

Температура нагрева для закалки и отпуска образцов должна соответствовать значениям, указанным в таблице.

Охлаждение образцов после закалки проводят в масле.

Отпуск образцов проводят двух-, трехкратный, с выдержкой по 1 ч. и охлаждением на воз­духе.

Время выдержки при нагреве устанавливают согласно черт. 1.

Толщина (диаметр) образца, мм

1. – для прямоугольных образцов

2. – для круглых образцов

Черт. 1.

Кривая зависимости твердости от температуры отпуска

Механические свойства стали в состоянии поставки (после отжига) при 20 °С

Механические свойства стали в состоянии поставки при 20 °С

Механические свойства стали в состоянии поставки (после отжига) при повышенных тем­пературах

Механические свойства стали в термообработанном состоянии при повышенных темпера­турах

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

Температура ковки, °С: начала 1160, конца 850. Охлаждение в колодцах при 750 – 780 °С.

Применение:

Для обработки высокопрочных нержавеющих и жаропрочных сталей и сплавов в условиях повышенного разогрева режущей кромки.

Сортамент:

Сталь изготавливается в виде прутков и полос.

По форме, размерам и предельным отклонения сталь должна соответствовать требованиям:

горячекатаная круглого и квадратного сечений – ГОСТ 2590-88 и ГОСТ 2591-88;

кованая – ГОСТ 1133-71;

полосовая – ГОСТ 4405-75;

калиброванная – ГОСТ 7417-75;

сталь со специальной отделкой поверхности – ГОСТ 14955-77 диаметром от 1 до 25 мм включительно.

Изготовление и обработка быстрорежущих сталей

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

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

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

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

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

Принципы легирования быстрорежущих сталей

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

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

Красностойкость создается легированием стали карбидообразующими элементами (вольфрамом, молибденом, хромом, ванадием) в таком количестве, при котором они связывают почти весь углерод в специальные карбиды, и эти карбиды переходят в раствор при закалке. Несмотря на сильное различие в общем химическом составе, состав твердого раствора очень близок во всех сталях, атомная сумма W+Mo+V, определяющая красностойкость, равна примерно 4 % (атомн.), отсюда красностойкости и режущие свойства у разных марок быстрорежущих сталей близки. Быстрорежущая сталь, содержащая кобальт, превосходит по режущим свойствам остальные стали (он повышает красностойкость), но кобальт очень дорогой элемент.

Острый нож из быстрореза Р6М5

Внимание!!!

Данная самоделка размещена исключительно в ознакомительных целях. Запрещено создание и применение в качестве холодного оружия, согласно ст223.4 УК РФ грозитлишение свободы до двух лет!

Эта сталь довольно вынослива, ее хватает на длительные тяжелые работы. Эта сталь не теряет своей прочности даже при высоких температурных нагрузках. Единственным недостатком такого металла можно считать то, что его очень сложно закалить своим руками. Для закалки требуется многократный нагрев, отпуск, а также специальные химические вещества, к примеру, селитра, для охлаждения. Но если обрабатывать металл аккуратно, не перегревая, то закаливать его не понадобится. Итак, рассмотрим более подробно, как же сделать нож из стали Р6М5.

Материалы и инструменты, которые использовались автором:

Список материалов:

— сталь Р6М5 (ножовочное полотно); — кусок дерева для ручки; — эпоксидный клей; — кусок латуни для ручки; — масло или лак для пропитки ручки.

Список инструментов:

— болгарка; — тиски; — точильный станок; — орбитальная шлифмашина или станок; — дрель; — струбцина (у автора самодельная из дерева); — маркер; — наждачная бумага; — лобзик.

Процесс изготовления ножа:

Шаг первый. Вырезаем основной профиль

Сначала нам нужно придумать, как будет выглядеть наш нож. Рисуем профиль ножа на заготовке, используя маркер. Ну а далее можно приступать к резке. Режем заготовку при помощи болгарки, но при резке Р6М5 есть один нюанс. Эта сталь довольно хрупкая, она ломается при сильном изгибе. Все, что нам нужно сделать, это проделать болгаркой небольшие пропилы тех участков, которые нам нужно убрать. Ну а далее обламываем их при помощи плоскогубцев, подобно стеклу.

Шаг второй. Дорабатываем профиль
Шаг третий. Скосы и шлифовка
Окончательную обработку выполняем вручную, используя мелкую наждачную бумагу, смоченную в воде. Ну а в самом конце клинок можно отполировать и на станке при помощи пасты ГОИ или другой пастой.

Шаг четвертый. Латунная вставка

В передней части ручки присутствует латунная вставка. Подбираем нужный кусок латуни и сверлим в нем ряд отверстий. Потом эти отверстия растачиваются плоским напильником, чтобы смог зайти хвостовик клинка. На этом же шаге можно сразу придать заготовке овальную форму на точиле. Автор сразу отполировал деталь на станке, так как потом это сделать будет куда сложнее.

Шаг пятый. Заготовка для ручки

Шаг шестой. Окончательная доработка ножа

Когда клей высохнет, достаем наш нож и карандашом рисуем желаемый профиль ручки. Далее отрезаем лишнее лобзиком, быстрее всего это сделать, имея электролобзик. Шлифуем ручку, чтобы получить желаемый профиль, грубую обработку можно провести на точильном станке или шлифовальной машине. Ну а более тонкую обработку проводим вручную, используя наждачную бумагу. Делаем ручку абсолютно гладкой.

Надеюсь, проект вам понравился, и вы нашли для себя полезную информацию. Удачи и творческих вдохновений, если захотите повторить самоделку. Не забывайте делиться своими идеями и наработками с нами.

Внимание!!!

Данная самоделка размещена исключительно в ознакомительных целях. Запрещено создание и применение в качестве холодного оружия, согласно ст223.4 УК РФ грозитлишение свободы до двух лет!

Источник (Source)

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Характеристики быстрорежущих сталей

Горячая твердость

При нормальной температуре твердость углеродистой стали даже несколько выше твердости быстрорежущей стали. Однако в процессе работы режущего инструмента происходит интенсивное выделение тепла. При этом до 80 % выделившегося тепла уходит на разогрев инструмента. Вследствие повышения температуры режущей кромки начинается отпуск материала инструмента и снижается его твердость.

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

Красностойкость

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

Существует несколько характеристик красностойкости. Приведем две из них.

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

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

Сопротивление разрушению

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

Химический состав быстрорежущих сталей

Химический состав некоторых быстрорежущих сталей

Сталь Р18 инструментальная быстрорежущая

Заменитель

Сталь Р12

Иностранные аналоги

Расшифровка

Буква «Р» означает, что сталь является быстрорежущей. Цифра 18 после буквы «Р» указывает среднее содержание вольфрама в процентах, т.е. для стали Р18 содержание вольфрама 18%.

Вид поставки

• Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 19265-73, ГОСТ 2590-88, ГОСТ 2591-88.
• Калиброванный пруток ГОСТ 19265-73, ГОСТ 7417-75.
• Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 19265-73, ГОСТ 14955-77.
• Лист толстый ТУ 14-1-1408-75.
• Лист тонкий ТУ 14-1-1706-76, ТУ 14-1-1408-75.
• Полоса ГОСТ 19265-73, ГОСТ 4405-75.
• Проволока ТУ 14-1-1096-74.
• Поковки и кованые заготовки ГОСТ 19265-73, ГОСТ 1133-71.

Характеристики и описание

Быстрорежущая сталь Р18 появилась на рубеже XIX-XX веков (изобретатели Ф. Тейлор и А. Уайт). Сталь Р18 характеризуется следующими свойствами:

• Вязкость — хорошая,
• Сопротивление износу — хорошее,
• Шлифуемость — повышенная
• Красностойкость 59HRCэ при отпуске в течении 4ч, °C — 620

Кроме того сталь Р18 характеризуется пониженной склонностью к перегреву при закалке.

В отожженном виде структура стали Р18 состоит из &alfa;-твердого раствора и карбидов. Все легирующие элементы (Cr, W, Mo, V). Основными карбидами в быстрорежущей стали являются карбиды М6С, МС, М23С6 и М3С приблизительно одинакового для всех сталей состава (смотри таблицу ниже).

В зависимости от состава стали, в первую очередь соотношение (W + Mo)/V меняется и соотношение М6С/МС. В стали Р18 почти нет карбида МС. Кроме этих карбидов в отдельных случаях могут присутствовать в небольшом количестве карбиды M23C6, М3С, карбид М2С выделяется при отпуске.

B связи с дефицитом вольфрама в 70-х годах прошлого века сталь Р18 начали заменять на сталь марки Р6М5.

Назначение и применение

Быстрорежущая сталь Р18 применяется при изготовлении деталей и всех видов режущего инструмента для обработки конструкционных сталей с прочностью до 1000 МПа, от которых требуется сохранение режущих свойств при нагревании во время работы до 600 °С, например:

• резцы,
• сверла,
• фрезы,
• резьбовые фрезы,
• долбяки,
• развертки,
• венкеры,
• метчики,
• протяжки

Температура критических точек, °С

Химический состав (ГОСТ 19265-73)

Термообработка (закалка)

Для придания быстрорежущей стали наилучших режущих свойств необходимо перевести наибольшее количество легирующих элементов из карбидов в металлическую основу, в твердый раствор. Это осуществляется при нагреве под закалку.

Перлитно-аустенитное превращение при нагреве стали Р18 происходит при 780-820°С. Так как в перлите содержится 0,1-0,2% углерода, то закалка после такого нагрева приводит к получению малоуглеродистого мартенсита с низкой твердостью: HRC 45-50.

Рекомендуется следующий режим закалки стали Р18:

• скорость нагрева vср = 50-100 °C/c (индукционный нагрев);
• температура нагрева 1280-1320 °C
• охлаждение в масле или на воздухе

Температурные режимы термической обработки инструмента из стали Р18

Твердость стали Р18 (ГОСТ 19265-73)

Твердость стали Р18 в отожженном состоянии, твердость образцов после закалки и отпуска, температура закалки и отпуска должны соответствовать значениям, указанным в таблице ниже.

Механические свойства стали в состоянии поставки (после отжига) при 20 °С (ГСССД 9-79)

Механические свойства стали в термообработанном состоянии (ГСССД 9-79)

Механические свойства стали в состоянии поставки (после отжига) при повышенных температурах (ГСССД 9-79)

Механические свойства стали в термообработанном состоянии при повышенных температурах (ГСССД 9-79)

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

ПРИМЕЧАНИЕ. Закалка с 1280 °С в масле; отпуск трехкратный по 1 ч.

Технологические свойства

Температура ковки, °С: начала 1200, конца 900. Охлаждение в колодцах при 750-800 °С.

Свариваемость — хорошая при стыковой электросварке со сталями 45 и 40Х.

Обрабатываемость — Kv тв.спл = 0,6 и Kv б.ст = 0,3 резанием при НВ 212-228.

Плотность ρп кг/см3 при температуре испытаний, °С

Коэффициент теплопроводности λ Вт/(м*К)

Удельное электросопротивление ρ нОм*м

Модуль Юнга (нормальной упругости) Е, ГПа

Модуль упругости при сдвиге на кручение G, ГПа

Узнать еще

Сталь 4Х5МФ1С (ЭП572) инструментальная штамповая…

Сталь 7X3 инструментальная штамповая…

Сталь марки 03Х18Н10Т хромисто-никелевая с титаном…

Сталь 08Х18Н12Т коррозионностойкая аустенитного кл…

Виды HSS-сталей

HSS-стали бывают трех категорий:

• вольфрамовые (Т1-Т15);
• молибденовые (М1-М36);
• высоколегированные (М41-М62).

Чаще всего применяют марку Т1 и сплав с добавлением кобальта и ванадия Т15. Сталь Т15 используют для производства инструмента, который нужен для работы при высоких температурах и повышенном износе.

Вольфрамовые стали

Не самая популярная разновидность. Связано это с тем, что вольфрам встречается достаточно редко и стоит дорого. Самые распространенные марки вольфрамовой стали Т1 и Т15. Второй содержит кобальт и ванадий, поэтому подходят для выпуска принадлежностей, к которым выдвигаются повышенные требования прочности и устойчивости к высоким температурам.

Молибденовые HSS-сверла

Основной легирующий компонент сталей этой группы — молибден. Также в разных количествах могут содержаться:

1. вольфрам,
2. кобальт;
3. ванадий;
4. углерод;
5. и иные компоненты.

Самое широкое распространение получили HSS-сверла, изготовленные из следующих типов молибденовых быстрорежущих сталей.

1. M1. Из стали данной марки (8 % молибдена) производят инструменты общего назначения. Такие HSS-сверла отличаются высокими гибкостью и стойкостью к ударным нагрузкам. Красностойкость ниже, чем у аналогов.
2. M2 (отечественный аналог — Р6М5). Это самый распространенный материал для производства HSS-сверл. Сплав содержит 6 % вольфрама и 5 % молибдена. Обладает сбалансированными прочностью, твердостью и теплостойкостью.
3. M3 (отечественный аналог — Р6М5Ф3). Этот сплав также содержит 3 % ванадия. HSS-сверла из такой стали отличаются более низкой абразивной изнашиваемостью.
4. M7. Основные легирующие компоненты — молибден (8,75 %), ванадий (2 %) и вольфрам (1,75 %). Сверла, изготовленные из этой HSS-стали, применяют для сверления твердых и толстолистовых металлов.
5. M35 (отечественный аналог — Р6М5К5). Кроме вольфрама молибдена и ванадия данный сплав содержит кобальт (5 %), а также в небольших количествах марганец, кремний и никель. Преимущества этого материала — хорошая вязкость, отличная шлифуемость, тепло- и износостойкость. HSS-сверла, изготовленные из данного сплава, применяют при обработке заготовок из улучшенных легированных и нержавеющих сталей в условиях повышенного разогрева режущей кромки.

Высоколегированные HSS-сверла

Для производства высоколегированных HSS-сверл (обладающих высокой ударной вязкостью и эксплуатируемых в холодных условиях), используют сплавы молибденовой группы, которые подвергают специальной термической обработке.

1. M47 (отечественный аналог — Р2АМ9К5). В больших количествах содержит молибден (9 %) и кобальт (4,7–5,2 %). Сплав имеет повышенную склонность к обезуглероживанию и перегреву при закалке. Шлифуемость — низкая. HSS-сверла из этого сплава применяют для обработки заготовок из улучшенных легированных и нержавеющих сталей.
2. M42. Содержит большое количество кобальта и молибдена (8 и 9,5 %, соответственно). HSS-сверла, изготовленные из этого сплава, отличаются повышенными красностойкостью и устойчивостью к истиранию. Такие инструменты применяют при обработке вязких и сложных металлов.

Это интересно: Устройство, принцип работы и схема сварочного инвертора. Виды и классификации

Характеристика Р6М5

Среди ключевых свойств Р6М5 можно назвать:

• склонность к обезуглероживанию;

• стойкость к износу;

• высокую вязкость.

Ко всему прочему, она хорошо обрабатывается на шлифовальном оборудовании.

Все, вышеперечисленные характеристики, позволяют использовать ее при производстве инструментальной продукции самого широкого применения, который может быть использован для работы с конструкционными, в том числе и легированными сталями.

Чаще всего Р6М5 применяют при производстве протяжек, прошивок, токарных резцов, фрез и пр.

Иногда Р6М5 называют вольфрамомолибденовой сталью. Она в состоянии сохранять свои свойства даже при работе в условиях высоких температур. В качестве примера можно сказать что после проведения термической обработки ее твердость остается неизменной.

Перечисленные характеристики предопределили ее использование как стали, применяемой для работы в условиях высоких температур.

Еще одно качество стали Р6М5 — это то, что она хорошо держит заточку. Ко всему прочему, эта сталь хорошо выдерживает нагрузки ударного действия. Это позволяет ее использование в качестве сверл, разверток и другой инструментальной продукции.

Тонкости термической обработки

Термическая обработка Р6М5 имеет ряд технологических тонкостей. Они связаны со свойством этой стали к обезуглероживанию и временем необходимым для нагрева до температуры закалки. Она составляет 1230 градусов Цельсия и в процессе нагрева делают отпуск по достижении 200 и 30 градусов, время на эти промежуточные операции составляет один час. Далее, нагрев останавливают на уровне 690, 860 и 1230 градусов. Первые две остановки длятся по три минуты, последние девяносто секунд.

Довольно сложный процесс закаливания не может не отразиться на цене сплава и характеристиках материала.

По достижении заданной температуры в 1230 градусов, Р6М5 охлаждают с применением селитры, масла и воздуха. После этого, производят отпуск на уровне температуры в 560 градусов. Время выдержки составляет полтора часа. В точках отпуска, в сплав добавляют легирующие добавки, которые и и придают изделию необходимую твердость.

Перед началом всех видов термической обработки, сталь необходимо отжечь. Эта операция обеспечивает снижение хрупкости, но при этом сохраняя его прочностные параметры.

Где применяются быстрорежущие стали?

Область применения износостойкого металла зависит от состава, определяющего его рабочие свойства. В основном – это инструмент, к которому предъявляются высокие требования прочности, термостойкости, длительного срока службы.

• Производство сверл, резцов, фрез, метчиков;
• Изготовление режущих кромок для инструмента, которые в ряде случаев могут быть съемными;
• Детали для металлообрабатывающих станков и оборудования;
• Изготовление инструментов, с помощью которых осуществляется чистовая отделка труднообрабатываемых металлических изделий.

По использованию данных марок металла специалисты дают следующие рекомендации:

• Вольфрамомолибденовые составы подходят для инструментов, предназначенных для черновой обработки изделий, изготовления фрез, протяжек и шеверов.
• Кобальтовые соединения используют для обработки жаропрочных и коррозионностойких изделий в сложных условиях.
• Ванадиевые сплавы используются для чистовой обработки материалов.
• Марка P9 применяется для создания элементов оборудования, не подвергающихся чрезмерной нагрузке.
• Марка P18 подходит для инструментов сложной формы и фасонных изделий, с повышенными требованиями износостойкости.

Сортамент металлических изделий представлен квадратом, кругом, полосой, листовым прокатом. Чаще всего режущий инструмент изготавливаются из круга. Квадратный прокат применяется для производства электрорубанков, ножей, токарных резцов. Если есть сомнения в правильном выборе подходящего сплава, лучше обратиться к специалистам. В профильных компаниях смогут подобрать прокат высокого качества и нужных эксплуатационных характеристик.

Расшифровка – что обозначают символы маркировки

Элементы оборудования, приборы имеют высокий показатель прочности, материал владеет отменной вязкостью. Сталь обеспечивает продолжительную работоспособность, как в составе компонентов изделий, так и в клинках или готовых инструментах.

Подобные маркировки являются наследством советской эпохи:

1. Буква “Р” – это индикатор быстрорежущих сталей. Выражение получается из перевода английского “rapid”” – “стремительный”.
2. Знак после “Р” отмечает наличие в составе вольфрама в процентном отношении. Для конкретно этого металла находится в приделе 6% с незначительными отхождениями.
3. После следует буква “М”, означающая наличность в марке молибдена. Показатель, стоящий дальше – процент наличия элемента в общей массе.
4. Помимо М, быстрорежущие стали могут включать в свою маркировку следующие обозначения: “К” – кобальт, “Т” – титан, “Ф” – ванадий, “Ц” – цирконий.

Рассматривая обозначение “Р6М5”, расшифровывание способно включать ещё и другие буквы. В случае, если сталь выплавили методом электрошлакового переплава, возникает дополнение в виде “Ш” (Р6М5-Ш). С введением в производственный процесс новейших технологий теперь попадается и такая формулировка – Р6АМ5. Это обозначает добавление в общий состав азотом.

МАРКИРОВКА, УПАКОВКА, ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ И ХРАНЕНИЕ

6.1. Маркировка, упаковка, транспортирование и хранение по ГОСТ 7566-94 со следующими дополнениями:

сталь, полученную методом электрошлакового переплава, дополнительно маркируют буквой Ш: например Р6М5-Ш;

прутки диаметром или толщиной свыше 40 мм подвергают 100 %-ному клеймению;

упаковка стали со специальной отделкой поверхности — по ГОСТ 14955-77, калиброванной стали — по ГОСТ 1051-73;

калиброванная сталь и сталь со специальной отделкой поверхности должны храниться в закрытых складских помещениях.

Разд. 6. (Измененная редакция, Изм, № 4),