Termokings.ru

Домашний Мастер
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Быстрорежущие стали

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.

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

ГОСТ и ТУ стали Р6М5

Сталь Р6М5 описывается сразу несколькими ГОСТ и ТУ. В каждом из них содержатся изделия и технические требования к ним. Несмотря на переход металлопроката на твердые сплавы, Р6М5 характеристики удерживают эту марку в поле зрения многих сталелитейных производств. Все еще остаются востребованными следующие изделия, описанные соответствующими ГОСТами или ТУ:

  • холодно-деформированные фасонные профили высокой точности ТУ 14-11-245-88;
  • кованные круги или квадраты, сортамент – ГОСТ 1133-7;
  • горячекатаные круги – ГОСТ 2590- 88;
  • калиброванный пруток – ГОСТ 7417-75;
  • прутки и полосы – ГОСТ 19265-73 (марка стали Р6М5К5);
  • круги со специальной отделкой поверхности – ГОСТ 14955-77;
  • вероятно, остались еще ГОСТ, не вошедшие в список.

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

Свёрла по типам

В зависимости от «точки отсчёта», все свёрла можно разделить на несколько больших групп:

  • по виду материала инструмента (из быстрорежущей стали, победитовые, закалённые, с защитным покрытием и т.п.);
  • для работ по металлу;
  • для древесины (отличаются наличием тонкого острого кончика для удобства первичного врезания в материал);
  • для хрупких, но твёрдых материалов (бетона, кирпича и пр.) – узнаваемы по характерному режущему конусу с парой «лепестков», имеющих твёрдые наплавки;
  • для сверления с ударной нагрузкой – отличаются выступами и проточками на цилиндрическом хвостовике для крепления в патроне перфоратора.

Таким образом, ещё прежде чем взглянуть на маркировку сверла, по внешним признакам можно точно определить тип и назначение инструмента. А уже затем переходить к детальному рассмотрению его характеристик.

Маркировка сверла

Очень тонкие свёрла обычно не имеют никаких обозначений (их просто некуда гравировать!). На хвостовиках свёрл диаметром от 3 мм и более наносится буквенно-цифровой код, обозначающий:

  • марку материала – самая распространённая быстрорежущая сталь обозначается буквой Р. Применяются также безвольфрамовые быстрорежущие стали (марок ЭК-41, ЭК-42), и твёрдые сплавы (ВК6, ВК8, Т15К6, Т5К10);
  • процент вольфрама в сплаве (например Р6 – быстрорежущая сталь с 6% вольфрама);
  • виды легирующих элементов (буквами: М обозначает молибден, Ф – ванадий, К – кобальт, А – азот, Ш – электрошлаковый переплав);
  • массовые доли других легирующих элементов (также цифрами);
  • наконец, значок диаметра (может отсутствовать) и число рядом с ним указывают рабочий размер сверла.
Читать еще:  Порошковая покраска дисков своими руками: технология

Например: маркировка на сверле «Р6М5К5 10,6» – это инструментальная быстрорежущая сталь с 6% вольфрама в сплаве, плюс легирующие добавки молибдена (5%) и кобальта (5%), диаметр инструмента 10,6 мм.

Следует отметить, что чем больше диаметр сверла, тем подробнее маркировка на нём (может включать класс точности, наименование производителя и пр.).

Маркировка перового режущего инструмента

  1. Р18 – удовлетворительный показатель, повышенная шлифуемость, указывает на широкий интервал закалочных температур.
  2. Р 9 – отличаются повышенной износостойкость, более узким интервалом закалочных температурных показателей, повышенной пластичностью.
  3. Р6М5 – дополнительно добавляется молибден, увеличенная склонность к обезуглероживанию.
  4. Р12Ф3 – имеют пониженную шлифуемость, используются для сверления на среднем режиме. Добавлено 3% ванадия.
  5. Р6М5Ф3 – увеличенная износостойкость, работа на средней скорости резания, применяются для углеродистых и легированных инструментальных сталей.
  6. Р9К5,
  7. Р6М5К5,
  8. Р18К5Ф2 – добавляется кобальт, который обеспечивает повышение вторичной твердости, теплостойкости, повышенный режим резания.

Имеют обозначение 2304 — эксплуатационно-конструктивная характеристика. Полная маркировка 2304-4001-50-108. Показатель от 50 до 108 может изменяться. Он указывает на возможное значение диаметра.

Зарубежная маркировка (DIN и HSS) расшифровывается чуть иначе – хотя обозначает в принципе то же самое.

  • HSS (High Speed Steel) – общее маркирование группы быстрорежущих сталей;
  • идущие следом буквы подсказывают «специализацию» сверла: R (или без буквенного обозначения) – свёрла с наименьшей стойкостью, G – для работы по углеродистым и легированным сталям, чугуну и цветным металлам, E – для кислотостойких нержавеющих сталей, HSS-G TiN и HSS-G TiAlN – для обработки титана. Разумеется, справедлива и «обратная совместимость» – сверло для титана отлично подойдёт для обработки и углеродистых, и нержавеющих сталей;
  • при желании можно узнать детальный состав материала сверла по специальной таблице.
Таблица соответствия общехимического состава HSS сталей и их отечественных аналогов.
ТипОтечеств. аналогХимический состав, %
C (углерод)Mn (марганец)Si (кремний)Cr (хром)V (ванадий)W (вольфрам)Mo (молибден)Co (кобальт)Ni (никель)
Вольфрамовые HSS стали
T1Р180,754,001,0018,00
T2Р18Ф20,804,002,0018,00
T4Р18К5Ф20,754,001,0018,005,00
T50,804,002,0018,008,00
T60,804,501,5020,0012
T80,754,002,0014,005,00
T15Р12Ф5К51,504,005,0012,005,00
Высоколегированные HSS стали
M41Р6М3К5Ф21,104,252,006,753,755,00
M421,103,751,151,509,508,00
M431,203,751,602,758,008,25
M441,154,252,005,256,2512,00
M461,254,003,202,008,258,25
M47Р2АМ9К51,103,751,251,509,505,00
M481,42-1,520,15-0,400,15-0,403,50-4,002,75-3,259,50-10,50,15-0,408,00-10,0до 0,30
M500,78-0,880,15-0,450,20-0,603,75-4,500,80-1,25до 0,103,90-4,75до 0,30
M520,85-0,950,15-0,450,20-0,603,50-4,301,65-2,250,75-1,504,00-4,90до 0,30
M621,25-1,350,15-0,400,15-0,403,50-4,001,80-2,005,75-6,5010,0-11,0до 0,30

Например, свёрла с маркировкой М1 являются более гибкими и менее восприимчивыми к ударам, и они пригодны для общих работ. Свёрла М2 используются уже для высокопроизводительных машинных работ, из-за высокой степени красностойкости и сохранности режущей кромки. Маркировка М7 указывает на гибкость и увеличенный срок службы сверла, что важно при сверлении твёрдого листового металла. Из стали М42 делают свёрла для работ по вязким и сложным материалам, а из стали марки М50 делают свёрла для портативного оборудования, где нежелательна поломка инструмента по причине изгиба.

Cвёрла HSS-E – это аналоги отечественных универсальных Р6М5. Они подходят для работы как по низкоуглеродистым сталям и чугуну, так и по твёрдым легированным и нержавеющим сталям (включая кислотостойкие). А инструмент HSS-Co (с добавлением кобальта в сплав) аналогичен российскому сверлу Р6М5К5 (также содержащему 5% кобальта в быстрорежущем сплаве). HSS-G TiN – наиболее стойкое сверло для работы с прочными титановыми изделиями. Его аналогом является отечественный инструмент Р6Т5 (последняя буква и цифра указывают на 5%-ое содержание титана, что и придаёт быстрорежущей стали особую прочность). Поверхностная твердость сверла с титан-алюминий-нитридовым покрытием (HSS-G TiAlN) составляет уже 3000 HV, а термостойкость 900оС. И наконец, свёрла для обработки нержавеющих сталей имеют маркировку HSS-E VAP (V2A или V4A).

Буры для перфораторов

Свёрла для перфораторов часто называются «бурами». Они имеют ряд характерных отличий:

  • во-первых, с ударной нагрузкой обрабатываются практически только хрупкие, но очень твёрдые материалы (бетон, кирпич, натуральный природный камень и т.п.). Для этого буры имеют специальную, усиленную, конструкцию и сверхтвёрдые наплавки на режущие кромки (режущий кончик с лепестковыми кромками у буров аналогичен по конструкции таковому для свёрл по бетону).
  • а во-вторых, буры устанавливаются в специальные сверлильные машины – перфораторы. Их патроны совершают не только вращательное, но и осевое перемещение. Этим достигается удар инструментом по материалу – наряду с вращательным «вгрызанием» в него. Подобная механика требует прочного крепления инструмента в патроне перфоратора – для этого буры имеют хвостовик с продольными выступами и проточками (в отличие от обычных свёрл с абсолютно гладкими цилиндрическими хвостовиками). Такая система крепления буров получила название SDS.
Читать еще:  Физические свойства молибдена и химические свойства молибдена

В соответствие с этим, маркировка на бурах несколько отличается от таковой для обычных свёрл:

  • первым идёт буквенное обозначение системы крепления бура (конструкции хвостовика) – SDS-max или SDS-plus;
  • затем два числа указывают на диаметр и длину бура (в миллиметрах).

Например, бур «SDS-max 16*670» имеет диаметр 16 мм и длину рабочей части 670 мм.

Следует отметить, что диаметр бура всегда равен чётному числу. Соответственно, размерный ряд инструментов будет выглядеть как Ø4 мм, Ø6 мм, Ø8 мм и т.д.

И снова к внешнему виду!

В начале статьи говорилось о внешнем виде сверла – опытному взгляду его конструктивная форма сразу позволит определить назначение. Столь же ценную информацию можно почерпнуть, оценивая цвет сверла или бура:

  • обычный серый указывает на «голую» инструментальную сталь без покрытия. Такой инструмент может быть качественным, но он подвержен коррозии и быстрому износу (поскольку не имеет дополнительной упрочняющей сталь термообработки);
  • «жирный» чёрный оттенок свидетельствует об обработке материала паром. Это повышает стойкость инструмента, увеличивая его ресурс;
  • жёлто-золотистый цвет означает, что материал сверла был подвергнут закалке (значительно повышающей прочность инструмента), а затем отпуску (термической обработке для снятия внутренних напряжений после закалки). Подобные свёрла отличаются хорошей стойкостью, но ввиду склонности закалённой стали к появлению хрупких трещин, «золотистый» инструмент чувствителен к перегреву и перепадам температур. Поэтому в процессе работы необходимо периодически остужать инструмент, придерживаясь рекомендаций производителя (особенно это касается буров для перфоратора). И ни в коем случае нельзя охлаждать свёрла жидкостью!
  • ярко-золотой цвет — поверхность такого сверла обработана нитридом титана. Это покрытие уменьшает контактное трение в зоне реза, одновременно упрочняя металл инструмента.

Именно «золотые» свёрла и буры считаются «элитой» среди качественного инструмента. Но и цена таких свёрл, естественно, выше.

Краткий исторический обзор получения материалов для изготовления режущих инструментов

Основоположниками учения о резании металлов считают выдающихся русских ученых И. А. Тиме (1838—1920), К. А. Зворыкина (1861 — 1928), Я. Г. Усачева (1873—1941).

Работы этих ученых получили мировое признание и до сих пор не утратили своей ценности.

В 1868 г. профессор Петербургского горного института И. А. Тиме подробно исследовал процесс резания различных металлов. Он впервые объяснил, как происходит процесс образования стружки, и дал классификацию стружек, получающихся при резании металлов в различных условиях. И. А. Тиме определил пути дальнейшего развития учения о резании металлов. Он также первый в мире теоретически вывел формулы для определения силы резания и объяснил явление усадки стружки.

Крупный вклад в области резания металлов сделал профессор К. А. Зворыкин. В 1893 г. им впервые был создан прибор для определения силы резания. Он первый дал схему сил, действующих на резец, и теоретически вывел наиболее точную для своего времени формулу для определения силы резания.

Мировую известность получили также работы старшего мастера Петербургского политехнического института Я. Г. Усачева. Применив микроскоп, он впервые в 1912 г. произвел глубокое исследование процесса образования стружки и наметил новое направление в науке о резании металлов — изучение физических явлений процесса резания. Я. Г. Усачев установил явление наклепа, объяснил процесс образования нароста, разработал метод определения температуры резца и др.

Достойными продолжателями русских ученых дореволюционного периода являются наши ученые, создавшие советскую школу резания металлов, отличительной особенностью которой является тесное содружество науки с производством, ученых с новаторами производства. Работами советских ученых совместно с рабочими-новаторами было создано впервые в мировой науке высокопроизводительное резание металлов (резание с большими скоростями и подачами). Это явилось важным резервом дальнейшего повышения производительности труда в машиностроении.

Особенно значительный вклад в учение о резании металлов был сделан советскими учеными А. В. Панкиным, В. А. Кривоуховым, Н. И. Резниковым, И. М. Беспрозванным, М. Н. Лариным, Г. И. Грановским, П. П. Грудовым.

Химический состав

Химсостав Р6М5 включает, помимо перечисленных выше углерода и молибдена, следующие компоненты:

  • углерод (С) 0,82 — 0,90 %;
  • марганец (Mn) 0,20 — 0,50 %;
  • хром (Cr) 3,8 — 4,4 %;
  • кремний (Si) 0,20 — 0,50 %;
  • молибден (Мо) 4,8 — 5,3 %;
  • ванадий (V) 1,7 — 2,1 %;
  • кобальт (Со) 0,5 %;
  • никель (Ni) 0,4 %;
  • фосфор (Р) 0,03 %;
  • сера (S) 0,025 %;
  • вольфрам (W) 5,5 — 6,5%.

Сплав с добавками кобальта, применяют ещё с начала двадцатого века. Из него выпускают приборы для резки кислотостойких, устойчивым к большим температурам металлов. Обработка подобных металлов приборами из иной марки требуют дополнительных затрат. Эта сталь характеризуется высокой твёрдостью и термостойкостью.

Обозначение сталей в стандартах Украины и СНГ

В госстандартах Украины (ДСТУ) и стран СНГ (ГОСТ) существует буквенно-цифровая система обозначения марок сталей и сплавов, где буквами выражены названия химических элементов и приемов выплавки стали, а цифрами –содержание элементов. Литерные обозначения применяются и для указания способа раскисления (кп – кипящая сталь, пс – полуспокойная, сп – спокойная). По-особому маркируются отдельные группы сталей – строительные, конструкционные, нержавеющие, инструментальные и др.

Читать еще:  Виды, характеристики и применение металлопроката

Нелегированные конструкционные стали обыкновенного качества (ГОСТ 380, ДСТУ 2651) обозначают как Ст., пример – Ст. 3. Цифра после букв характеризует условное процентное содержание углерода. В свою очередь, маркировка конструкционных нелегированных качественных сталей (ГОСТ 1050, ДСТУ 7809) – это двузначное число, показывающее среднее содержание углерода в сотых долях процента (скажем, 10).

Качественные стали для котлов и сосудов высокого давления в соответствии с ГОСТ 5520 и ДСТУ 8804 маркируют как конструкционные нелегированные стали, но с добавлением буквы К (к примеру, 20К).

Конструкционные легированные стали по ГОСТ 4543 и ДСТУ 7806 обозначают буквами и цифрами. Цифры после каждой буквы – это примерное содержание соответствующего элемента (но если показатель менее 1,5%, то цифра не ставится). Дополнительные качественные параметры (сниженное содержание примесей типа серы и фосфора) указываются буквой А или Ш в конце обозначения, пример – 12ХНЗА, 18ХГ-Ш. Литейные конструкционные стали (ГОСТ 977, ДСТУ 8781) обозначаются так же, как качественные и легированные, но с буквой Л в конце наименования.

Обозначение основных легирующих элементов при маркировке сталей по ГОСТ/ДСТУ

А (в середине маркировки) – азот

В частности, добавление хрома и никеля в сталь улучшает ее прочностные характеристики и придает коррозионную стойкость, кобальт увеличивает жаропрочность и сопротивляемость ударным воздействиям, ниобий улучшает твердость, усталостную прочность и свариваемость.

Стали строительные, согласно ДСТУ 8539/ ГОСТ 27772, маркируют буквой С и цифрами, иллюстрирующими минимальный предел текучести. Дополнительно есть такие обозначения: Т – термоупрочненный прокат, К – повышенная коррозионная стойкость (скажем, С345Т, С390К), Д – повышенное содержание меди.

Стали инструментальные нелегированные согласно ГОСТ 1435 подразделяются на

качественные: обозначаются буквой У и цифрой среднего содержания углерода (У7, У8, У10);

высококачественные, с дополнительной буквой А в конце марки (к примеру, У8А) или дополнительной буквой Г, указывающей на повышенное содержание марганца (например, У8ГА).

Стали инструментальные легированные (ДСТУ 3833, ГОСТ 5950) маркируются так же, как легированные конструкционные (4Х2В5МФ и т.п.).

Далее, быстрорежущим сталям в формулировке марки присваивается литера Р (в самом начале), затем идет цифра средней доли вольфрама в составе, после этого – буквы и цифры, отражающие массовое содержание элементов. Однако не указывается содержание хрома (оно стабильно, около 4% во всех быстрорежущих сталях) и углерода (оно всегда пропорционально содержанию ванадия). С другой стороны, если содержание ванадия >2,5%, приводятся буква Ф и цифра (Р6М5, Р6М5Ф3 и др.).

Нержавеющие стандартные стали (ГОСТ 5632) маркируют буквами и цифрами аналогично конструкционным легированным (скажем, 08Х18Н10Т или 16Х18Н12С4ТЮЛ).

Именование автоматных сталей (ГОСТ 1414) начинается литерой А; если сталь легирована свинцом – то буквами АС. Чтобы показать содержание легирующих добавок, используется маркировка, аналогичная конструкционным сталям.

Стали электротехнические обозначают буквой Э, первая цифра показывает содержание кремния, вторая цифра – электротехнические свойства. Так, Э21 –электротехническая сталь, содержащая 2% кремния и около 0,1% углерода.

Умение дифференцировать маркировочные отметки, нанесённые на любое стальное изделие, пригодится не только специалистам, которым это необходимо для реализации профессиональной деятельности, но и простым людям, часто работающим с этим материалом. Несмотря на то что, на первый взгляд, это может показаться сложным для изучения, достаточно потратить немного времени и получится полностью разобраться в данной теме. Полученные знания можно запросто применять на практике, благодаря чему значительно повышается продуктивность и эффективность. Это поможет избежать ошибок и сделать правильный выбор стали, полностью удовлетворяющий требования покупателя.

Расшифровка маркировки стали онлайн — это отличный выход для тех, кто не располагает свободным временем. С помощью этой функции можно вручную ввести маркировочные сведения, после чего отобразится детальное описание с указанием всех технических характеристик. Представленные сведения в полной мере соответствуют действительности, поэтому можно не беспокоиться за предоставление ложной информации. Также можно обратиться в компанию Cleverence, реализующую качественную продукцию на протяжении многих лет. Квалифицированные сотрудники, широкий спектр услуг и ответственный подход к каждому клиенту — это далеко не полный список преимуществ, которые отличают ее от конкурентов и аналоговых компаний.

Инструментальная быстрорежущая сталь ГОСТ 19265-73

Прутки и полосы из инструментальной быстрорежущей стали изготавливаются согласно требованиям ГОСТ 19265-73.

Инструментальная быстрорежущая сталь используется для изготовления, чаще всего, режущих инструментов. Быстрорежущая инструментальная сталь сочетает в себе высокую теплоустойчивость (600-6500С в зависимости от состава и обработки) с высокой твердостью, износостойкостью (при повышенных температурах) и повышенным сопротивлением пластической деформации.

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

Инструментальная быстрорежущая сталь может изготовляться методом легирования стали или без него. В последнем случае она будет являться одним из видов углеродистой стали. В зависимости от того к какому виду она относится, быстрорежущая инструментальная сталь обладает свойствами и классификацией легированной стали или углеродистой стали.

Марки инструментальной быстрорежущей стали

Марки инструментальной быстрорежущей стали: Р18, Р6М5, Р9К5, Р9К9, Р6М5К5, Р6М4К9, Р6М5Ф3, Р9М4К8 и т.д.

Обозначение марки стали: Р — быстрорежущая сталь, цифра — содержание вольфрама в десятых долях процента, М, К — легированная молибденом или кобальтом соответственно.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector
×
×