Р18 или р6м5 что лучше?

Сталь Р18: характеристики и сравнение с Р6М5

Стали марок Р18 и Р6М5 относятся к быстрорежущим типам, изделия из которых обладают повышенной прочностью и твёрдостью. Сплавы имеют схожий состав, поэтому одинаково часто их применяют при изготовлении ножей. Чем же отличается сталь Р18 или Р6М5, что лучше и надёжней?

Полоса быстрорежущая – сталь Р18.

  1. Химический состав
  2. Гост
  3. Аналоги
  4. Плюсы и минусы сталей Р18 и Р6М5 для ножей
  5. Что лучше – Р6М5 или Р18?
  6. Особенности
  7. Термическая обработка
  8. Производство режущего инструмента
  9. Использование при резании
  10. Отзывы

Химический состав

Многое о составе стали разных марок можно понять из их названия. Так, к примеру, буква «Р» обозначает тип металла – быстрорежущая сталь. Цифра после буквы «Р» – процент содержания в сплаве вольфрама. Для марки Р18 это 17-18,5%, а для марки Р6М5 – 5-6,5%. Вольфрам наделяет металл прочностью и вязкостью, способностью не терять твёрдости при нагревании до высоких температур.

Буква «М» в названии свидетельствует о наличии в составе молибдена, цифра после него – процент содержания вещества. Молибден отвечает за прокаливаемость, плотность, твёрдость, придаёт стойкость к коррозии и улучшает обрабатываемость. В остальном, состав Р18 и Р6М5 схож. Оба сплава включают в себя углерод, кремний, марганец, серу, никель, хром, фосфор, ванадий.

Выпуск стали Р18 регулируется следующими ГОСТами:

  • ГОСТ 4405-75 (изготовление полос и прутков металла);
  • ГОСТ 1133-71 (металлопрокат с сечением разных видов).
  • Для производства профиля из Р18 предусмотрены также ТУ 14-11-245-88.

Сталь Р6М5 фигурирует в нескольких ГОСТах:

  • ГОСТ 1133-7 (сортамент кованых квадратов и кругов);
  • ГОСТ 7417-75 (пруток калиброванный);
  • ГОСТ 14955-77 (круги с особой отделкой поверхности металла);
  • ГОСТ 2590-88 (круги горячекатанные);
  • ГОСТ 19265-73 (полосы и прутки).

В ТУ 14-11245-88 указан перечень изделий из стали Р6М5, технические требования, предъявляемые к ним.

Аналоги

Аналоги сплавов Р18 и Р6М5:

  • Р12 – российский аналог, который наиболее приближен по своим характеристикам;
  • Т1 (США);
  • W18Cr4V (Китай);
  • 1.3355 (государства Европы);
  • HS18-0-1 (Германия).

Нож выполненный из аналога стали – Р12.

Плюсы и минусы сталей Р18 и Р6М5 для ножей

При изготовлении ножей часто используют сталь марки Р18 и Р6М5. Оба сплава обладают схожими преимуществами. Среди них – стойкость к износу (нет необходимости в частой заточке), коррозии, простота шлифовки и ухода, высокая острота режущей кромки. Такие ножи прочны, долговечны, универсальны в применении.

Что лучше – Р6М5 или Р18?

Выбирая хороший нож, вы наверняка увидите модели, выполненные из стали марок Р18 и Р6М5. Решить точно, какой вариант лучше, сложно, так как они обладают схожими характеристиками. Тем не менее, есть ряд отличий, обусловленный составом сплавов. В Р18 содержится 17-18,5% вольфрама, а в Р6М5 – всего 5-6,5%. Карбиды вольфрама делает сплав более стойким к износу, следовательно, продляют срок службы изделий, выполненных из него. Ножи из стали Р18 считаются более долговечными.

Полосы стали Р6М5.

Ещё одно достоинство ножей из сплава Р18 – простота шлифовки. Ножи из такого металла легче поддаются заточке, имеют большую остроту кромки. Лезвие, выполненное из стали Р6М5 долгое время сохраняет остроту, но заточить их самостоятельно, в бытовых условиях, очень сложно.

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.

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!

Сталь марки Р18: характеристики и применение

Химический состав

Многое о составе стали разных марок можно понять из их названия. Так, к примеру, буква «Р» обозначает тип металла – быстрорежущая сталь. Цифра после буквы «Р» – процент содержания в сплаве вольфрама. Для марки Р18 это 17-18,5%, а для марки Р6М5 – 5-6,5%. Вольфрам наделяет металл прочностью и вязкостью, способностью не терять твёрдости при нагревании до высоких температур.

Буква «М» в названии свидетельствует о наличии в составе молибдена, цифра после него – процент содержания вещества. Молибден отвечает за прокаливаемость, плотность, твёрдость, придаёт стойкость к коррозии и улучшает обрабатываемость. В остальном, состав Р18 и Р6М5 схож. Оба сплава включают в себя углерод, кремний, марганец, серу, никель, хром, фосфор, ванадий.

Выпуск стали Р18 регулируется следующими ГОСТами:

  • ГОСТ 4405-75 (изготовление полос и прутков металла);
  • ГОСТ 1133-71 (металлопрокат с сечением разных видов).
  • Для производства профиля из Р18 предусмотрены также ТУ 14-11-245-88.

Сталь Р6М5 фигурирует в нескольких ГОСТах:

  • ГОСТ 1133-7 (сортамент кованых квадратов и кругов);
  • ГОСТ 7417-75 (пруток калиброванный);
  • ГОСТ 14955-77 (круги с особой отделкой поверхности металла);
  • ГОСТ 2590-88 (круги горячекатанные);
  • ГОСТ 19265-73 (полосы и прутки).

В ТУ 14-11245-88 указан перечень изделий из стали Р6М5, технические требования, предъявляемые к ним.

Аналоги

Аналоги сплавов Р18 и Р6М5:

  • Р12 – российский аналог, который наиболее приближен по своим характеристикам;
  • Т1 (США);
  • W18Cr4V (Китай);
  • 1.3355 (государства Европы);
  • HS18-0-1 (Германия).


Нож выполненный из аналога стали – Р12.

Для начала следует обратиться к имеющейся технической документации. В данном случае ею выступит ГОСТ под номером 19265-73. В нем же нас интересует в первую очередь перечень всех легирующих элементов, содержащихся в сплаве, и их массовая доля, естественно, в процентах.

Сталь Р18 имеет следующий химический состав.

  • Углерод, придающий ей твердость и прочность – от 0,7 до 0,8 процента.
  • Марганец и кремний, повышающие износостойкость и прочность стали без уменьшения ударной вязкости – от 0,2 до 0,5 процента.
  • Хром, повышающий коррозионную стойкость и общую прочность, содержится в количестве 3,8–4,4 процента от общей массы.
  • Вольфрам – главный легирующий компонент для любой быстрорежущей стали, повышающий прочность, режущие свойства и жаростойкость. В сплаве содержится в количестве от 17 до 18,5 процента.
  • Ванадий, повышающий прочностные характеристики стали, в составе содержится от 1–1,4 процента.
  • Добавка кобальта в размере 0,5 процента от общей массы тоже положительно сказывается на режущих свойствах и прочности сплава.
  • Помимо прочего, в состав стали добавляется один процент молибдена, что помогает ей стать еще тверже и при этом увеличить свои жаростойкость и режущие свойства.
  • Никель в количестве 0,6 процента в лигатурном составе присутствует дабы сбалансировать сталь, придав ей пластичности и упругости, а также увеличить прокаливаемость.

Однако даже в столь насыщенной легирующими элементами стали не обошлось без «вредителей» в виде незначительных примесей меди – 0,25 процента, фосфора и серы – по 0,3 процента.

Плюсы и минусы сталей Р18 и Р6М5 для ножей

При изготовлении ножей часто используют сталь марки Р18 и Р6М5. Оба сплава обладают схожими преимуществами. Среди них – стойкость к износу (нет необходимости в частой заточке), коррозии, простота шлифовки и ухода, высокая острота режущей кромки. Такие ножи прочны, долговечны, универсальны в применении.

Среди их минусов можно отметить довольно высокую стоимость на модели известных производителей. Но расходы полностью окупаются безупречным качеством и внешним видом изделий.

Сталь Р18: свойства и характеристики:

В данных таблицах представлены механические и физические свойства сплава марки Р18:


Инструментальная быстрорежущая сталь Р18 наделена твердостью в HB 10-1=255 МПа, при этом она имеет хорошую свариваемость и отлично поддается шлифованию.

Чтобы наделить сплав столь высокими режущими свойствами его легируют каким-либо сильным карбидообразующим элементом (в нашем случае это вольфрам, но может применяться и ванадий, и молибден). Кроме этого используются дополнительные элементы, позволяющие увеличить красностойкость металла (кобальт, алюминий). Главное же условие получения сплава с определяемыми ГОСТом характеристиками – чёткое соблюдение технологии термической обработки, подразумевающей высокую температуру закалки (1200-1300°С), а также отпуск (550-560 °C), приводящий к дисперсионному твердению стали.

Главный недостаток данного сплава кроется в большой карбидной неоднородности вещества, по большей части заметной в изделиях большого сечения. Отсутствие карбида на отдельных участках приводит к разрушению режущих кромок, т.е. фактическому снижению прочности и стойкости стали. Решается данная проблема путём увеличения избыточной карбидной фазы и превращения стали в более мелкозернистую. Как результат, сплав становится более износостойким и менее чувствительным к перегреву.

Читайте также  Как проверить нивелир в полевых условиях?

Что лучше – Р6М5 или Р18?

Выбирая хороший нож, вы наверняка увидите модели, выполненные из стали марок Р18 и Р6М5. Решить точно, какой вариант лучше, сложно, так как они обладают схожими характеристиками. Тем не менее, есть ряд отличий, обусловленный составом сплавов. В Р18 содержится 17-18,5% вольфрама, а в Р6М5 – всего 5-6,5%. Карбиды вольфрама делает сплав более стойким к износу, следовательно, продляют срок службы изделий, выполненных из него. Ножи из стали Р18 считаются более долговечными.


Полосы стали Р6М5.

Ещё одно достоинство ножей из сплава Р18 – простота шлифовки. Ножи из такого металла легче поддаются заточке, имеют большую остроту кромки. Лезвие, выполненное из стали Р6М5 долгое время сохраняет остроту, но заточить их самостоятельно, в бытовых условиях, очень сложно.

Применение при резании

Заточка инструмента осуществляется в 2-4 раза быстрее при использовании марки стали Р18. Она применяется для изготовления режущего инструментария, эксплуатируемого в сложных условиях, в то числе при нагреве и высокой нагрузке. При этом обеспечивается сохранение основных технических характеристик изделий, что является преимуществом. Такой параметр необходим при создании автоматизированных цехов.

Высокое качество реза обусловлено присутствием легирующих компонентов в составе материала. Заточка осуществляется с помощью наждачных кругов, но во время процесса важно исключить динамические и вибрационные воздействия.

Вернуться к содержанию

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!

Особенности термической обработки

Термическая обработка при температуре порядка 1200 — 1300 ºC, с последующим отпуском, вызывает дисперсионное затвердевание. В процессе закаливания большая часть карбида Fe3W3C разлагается и переходит в твердый раствор аустенитного или мартенситного типа. Это приводит к насыщению сплава углеродом, вольфрамом и другими легирующими элементами. Отпуск, который выполняют при температурах в 550 — 560 ºC приводит к повышению твердости до максимальных параметров. Это происходит в следствии выделении карбидов и разложение остатков аустенита.

Инструмент сложной формы, в т.ч. тонколезвийный или работающий в условиях переменной нагрузки, например, на прерывистом точении должен обладать высокой прочностью и вязкостью.

Нагревание под закаливание сталей типа Р18 выполняют при таких температурах и временных паузах, которые обеспечат разложение карбидов и упрочнение аустенита. Это необходимо для получения необходимой теплостойкости.

Тонколезвийный инструмент, с размерами режущей части от 3 до 5 мм температура закаливания должна быть ниже на 10 — 20 ºC от максимальной (1250 ºC).

Высокие температуры, которые необходимы для проведения термической обработки впоследствии могут привести к появлению трещин и излишних напряжений. Для того, чтобы избежать этих неприятностей, подогрев материала выполняют в два этапа. Первый нагрев выполняют при уровне температуре 400 — 500 ºC, второй при 800 — 850 ºC. По достижении окончательной температуры, а это 1200 — 1300 ºC, время нахождения детали в зоне нагрева ограничивают. Допустимое время рассчитывают из соотношения 10 — 15 секунд на 1 мм толщины (диаметра). То есть сверло диаметром 5 мм может находиться при таком режиме порядка 50 — 75 секунд.

Время нахождения заготовки на подогреве может быть удвоено в сравнении с пиковой нагрузкой. То есть, то же сверло будет находиться на подогреве порядка 100 — 150 секунд.

Предварительный и финишный нагрев выполняют в соляной ванне. Она заполняется смесью из:

  • 78 % ВаСl2 (хлорид бария);
  • 22 % NaCl (натрий хлор).

Для предохранения заготовок от окисления раствор раскисляют с помощью фтористого магния.

Отпуск стали проводят также в несколько этапов. Заготовки выдерживают при температуре 550- 570 ºC, причём необходимо провести два — три сеанса длительностью один час каждый

Р18 или р6м5 что лучше?

Войти

Авторизуясь в LiveJournal с помощью стороннего сервиса вы принимаете условия Пользовательского соглашения LiveJournal

  • Свежие записи
  • Архив
  • Друзья
  • О блоге
  • Избранное

Быстрорежущие стали. Часть 2.

В первой части мы рассмотрели структуру, свойства и принципы легирования и ТО быстрорежущих сталей. В этой части мы рассмотрим их классификацию и поговорим о самых распространенных представителях этого класса сталей.

Итак, классифицировать быстрорежущие стали можно по разным параметрам, но наиболее употребимой является их классификация по производительности. Под производительностью в данном случае подразумевается производительность и стойкость при обработке металла, что ножеделу, в общем то, фиолетово, но эта самая производительность определяется тремя важнейшими факторами:

  1. Вторичная твердость (что важно)
  2. Красностойкость – способность сохранять эту твердость при высоком нагреве. Для наших применений это свойство, в общем, неважно, лишь бы сталь получала и сохраняла высокую твердость в процессе ТО.
  3. Структура. В первую очередь количество и тип карбидов, что вместе с твердостью определяет износостойкость и влияет на технологические свойства, например ковкость и шлифуемость.

Традиционно, быстрорежущие стали делят на стали пониженной, нормальной и высокой производительности. Отдельными классами идут стали особо высокой производительности (сверхбыстрорежущие) и стали с интерметаллидным упрочнением. Несколько особняком стоит класс заэвтектоидных сталей (в англоязычной литературе их чаще называют non-ledebutitic HSS – неледебуритные быстрорежущие стали, что лучше отражает их специфику). Эта группа сталей не содержит (или почти не содержит) в структуре эвтектических карбидов и включает в себя стали пониженной, нормальной, а в последнее время и высокой производительности.

По системе легирования можно выделит вольфрамовые, молибденовые и вольфрамо-молибденовые стали. Несколько отдельно стоять стали легированные кобальтом. В большинстве случаев вторична твердость и теплостойкость корреллирует с суммарным содержанием вольфрама и молибдена. Для первичной оценки класса быстрорежущей стали можно воспользоваться “вольфрамовым эквивалентом” который равен Σ(W+xMo) где х может принимать значения 1.5-2 (обычно принимают х=1.5 для высоколегированных “классических” быстрорежущих сталей, х=1.75 для относительно малолегированных сталей пониженной производительности и х=2 для заэвтектоидных молибденовых сталей и сталей, упрочняемых карбидами M23C6). Обычно минимальный вольфрамовый эквивалент быстрорежущих сталей – это 7-8, типичный для сталей обычной производительности – 12-15, высокопроизводительные стали имеют такой же или несколько больший вольфрамовый эквивалент. С ростом эквивалента растет содержание карбидов вольфрама/молибдена, вторичная твердость и теплостойкость. Вместе с тем, ухудшаются механические и технологические свойства сталей.
А теперь давайте рассмотрим наиболее распространенные стали, их свойства, преимущества и недостатки. Сейчас в мире существуют многие сотни марок быстрорежущих сталей, поэтому мы остановимся лишь на наиболее представительных из них.

Р18 (T1) – пожалуй, старейшая из применяемых ныне быстрорежущих сталей. Благодаря высокому содержанию вольфрама (18%) сталь содержит много эвтектических карбидов, что благоприятно сказывается на ее стойкости при обработке труднообрабатываемых материалов. Сталь довольна стабильна при ТО и в отдельных случаях позволяет выполнять закалку “на глазок” – долгое время практиковалась закалка инструмента “на слезу” – инструмент нагревали в восстановительном пламени и термист мог ориентироваться по первым каплям расплавившегося науглероженного слоя. Из за высокого содержания вольфрама и низкого – ванадия сталь практически не содержит карбида МС и хорошо шлифуется

Из недостатков – сталь имеет достаточно низкие мех. свойства, и достаточно тяжело деформируется и имеет высокие Т закалки (1270-1290С).

Максимальная вторичная твердость в районе HRc 65.5.

Р12 и Р9 – вольфрамовые стали, в которых последовательно было уменьшено количество вольфрама и увеличено – ванадия. По структуре и свойствам близки к Р18, имеют несколько лучшую механику и худшую шлифуемость (особенно Р9).

Максимальная вторичная твердость HRc 66 и 64,5 соответственно. Закалочные температуры ниже, чем у Р18 (1240-1260С).

Р6М5 (M2). Наиболее универсальная и широко применяемая быстрорежущая сталь в мире. Тоже ветеран – была разработана в 30х годах прошлого века. Сейчас является своеобразным эталоном, с которым сравнивают новые стали. Замена части вольфрама молибденом улучшила мех. свойства, но сделала сталь более требовательной к соблюдению режимов при ТО, за что ее долго не любили на советских заводах. Сталь находит применение для изготовления клинков.

Читайте также  Меднение вольфрама в домашних условиях

Закалочные температуры – 1210-1220 для режущего инструмента и 1160-1180 для штампов (и клинков). Максимальная вторичная твердость 65 и 62 соответственно.

Существует высокоуглеродистая версия – 10Р6М5, максимальная вторичная твердость HRc 66.

Р6М5Ф3 и Р6М5Ф4 (M4) – высокованадиевые версии Р6М5. Содержат в структуре заметное количество карбида МС, что определяет высокую износостойкость и плохую шлифуемость. По мех. свойствам не уступают Р6М5. Вторичная твердость до HRc 66.5. Сейчас практически заменили Р6М5 для производства клинков.

11Р3(А)М3Ф2-3(Б) (ABC III) – группа сталей пониженной производительности, разработанная в Германии во время второй мировой войны. Обладают мех. свойствами на уровне Р6М5 или несколько лучше, имеют несколько меньшую твердость (HRc 64) и теплостойкость. Из этих сталей часто изготавливают полотна для мех. пил, и таким образом они достаточно популярны у “самоделкиных”. Имеют несколько более низкие по сравнению с Р6М5 закалочные температуры (1150-1200С) и пониженную шлифуемость.

Р6М5К5 – один из самых старых и распространенных кобальтовых быстрорезов. Легирование кобальтом повышает вторичную твердость (до HRc 67) и теплостойкость, но снижает мех. свойства и ухудшает технологические свойства при горячей деформации и ТО.

Р2М8К8 (M42) – достаточно распространенный в США кобальтовый быстрорез, сочетающий высокую вторичную твердость (до HRc 68) со все еще приемлемой механикой. Из за высокого содержания молибдена и кобальта имеет весьма высокую чувствительность к обезуглероживанию при ТО. Идеологически (не по составу) к этой марке близки стали Р9М4К8 и Р9М4К6С.

Стали типа 160-245Р(9-11)М(2-8)Ф(5-6)К(8-16) (S390, Hap72, ASP2080, CPM REX121, Maxamelt и т.д.) — группа “сверхбыстрорежущих” сталей, производимых по порошковой технологии, сочетающих высокую твердость (до HRc72) и износостойкость (из-за высокого содержания карбида МС). Механические свойства достаточно низки. Шлифуемость удовлетворительная (спасибо порошковому переделу).

Стали с интерметаллидным упрочнением и стали с основным карбидом М23С6 мы в этой статье рассматривать не будем.
Под конец я хочу остановится на группе заэвтектоидных быстрорежущих сталей. В составе этих сталей (молибденовых) отсутствуют (или почти отсутствуют) грубые эвтектические карбиды, благодаря чему стали имеют высокую однородность структуры и механические свойства.

Родоначальником семейства стала американская сталь М50, которая активно применяется не только для режущего инструмента, но и для штампов и даже теплостойких подшипников. Из-за низкой вторичной твердости (63-64) и теплостойкости она относится к сталям пониженной производительности.

В СССР и России были разработаны заэвтектоидные стали нормальной и высокой производительности.
11М5, 11М5ФСЮ стали, разработанные для замены Р6М5. Обладают лучшими мех свойствами и хорошей технологичностью (за исключением склонности к обезуглероживанию). Вторичная твердость высока (РКс 65-67)
11М7, 11М7ФСЮ стали высокой твердости (до HRc 68) и теплостойкости. Имеют характеристики высокопроизводительных кобальтовых быстрорезов при механических свойствах лишь немного хуже Р6М5.

17М6Ф5Б – высокованадиевая сталь, имеющая высокую твердость и износостойкость при хорошей механике.

На базе этих сталей нами разработана сталь типа 17М6Ф4Б2НТСЮ, которая должна сочетать высокую твердость (РКС 67+), износостойкость и высокие мех. свойства.

Быстрорежущие инструментальные стали: марки, характеристики, маркировка

Такой материал, как быстрорежущие стали, отличается уникальными свойствами, что дает возможность использовать его для изготовления инструментов, обладающих повышенной прочностью. Характеристики сталей, относящихся к категории быстрорежущих, позволяют производить из них инструменты самого различного назначения.

Фрезы, метчики, развертки – типичные изделия, производимые из высококачественной быстрорежущей стали

Характеристики быстрорежущих сталей

К категории быстрорежущие стали относят сплавы, химический состав которых дополнен рядом легирующих добавок. Благодаря таким добавкам сталям придаются свойства, позволяющие использовать их для изготовления режущего инструмента, способного эффективно работать на высоких скоростях. Быстрорежущие инструментальные стали от обычных углеродистых сплавов как раз и отличает то, что инструмент, который из них изготовлен, может с успехом применяться для обработки твердых материалов на повышенных скоростях.

Фрезеровка детали на профессиональном гравировальном станке

К наиболее примечательным характеристикам, которыми отличаются быстрорежущие стали различных марок, нужно отнести следующие.

  • Твердость, сохраняемая в горячем состоянии (горячая твердость). Как известно, любой инструмент, используемый для выполнения обработки резанием, в процессе такой обработки интенсивно нагревается. В результате нагрева обычные инструментальные стали подвергаются отпуску, что в итоге приводит к снижению твердости инструмента. Такого не происходит, если для изготовления была использована быстрорежущая сталь, которая способна сохранять свою твердость даже при нагреве инструмента до 6000. Что характерно, стали быстрорежущих марок, которые часто называют быстрорезы, обладают даже меньшей твердостью по сравнению с обычными углеродистыми, если температура резания находится в нормальных пределах: до 2000.
  • Повышенная красностойкость. Данный параметр любого металла характеризует период времени, в течение которого инструмент, изготовленный из него, способен выдерживать высокую температуру, не теряя своих первоначальных характеристик. Быстрорежущие стали в качестве материала для изготовления режущего инструмента не имеют себе равных по данному параметру.
  • Сопротивление разрушению. Режущий инструмент, кроме способности переносить воздействие повышенных температур, должен отличаться и улучшенными механическими характеристиками, что в полной мере демонстрируют стали быстрорежущих марок. Инструмент, изготовленный из таких сталей, обладающий высокой прочностью, может успешно работать на большой глубине резания (сверла) и на высоких скоростях подач (резцы, сверла и др.).

Характеристики и назначение быстрорежущих сталей

Расшифровка обозначения марок сталей

Изначально быстрорежущая сталь как материал для изготовления режущих инструментов была изобретена британскими специалистами. С учетом того, что инструмент из такой стали может использоваться для высокоскоростной обработки металлов, этот материал назвали «rapidsteel» (слово «рапид» здесь как раз и означает высокую скорость). Такое свойство данных сталей и придуманное им в свое время английское название послужили причиной того, что обозначения всех марок данного материала начинаются с буквы «Р».

Правила маркировки сталей, относящихся к категории быстрорежущих, строго регламентированы соответствующим ГОСТ, что значительно упрощает процесс их расшифровки.

Первая цифра, стоящая после буквы Р в обозначении стали, указывает на процентное содержание в ней такого элемента как вольфрам, который во многом и определяет основные свойства данного материала. Кроме вольфрама быстрорежущая сталь содержит в своем составе ванадий, молибден и кобальт, которые в маркировке обозначаются, соответственно буквами Ф, М и К. После каждой из такой буквы в маркировке стоит цифра, указывающая на процентное содержание соответствующего элемента в химическом составе стали.

Пример расшифровки марки быстрорежущей стали

В зависимости от содержания в составе стали тех или иных элементов, а также от их количества, все подобные сплавы делятся на три основных категории. Определить, к какой из категорий относится сталь, достаточно легко, расшифровав ее маркировку.

Итак, стали быстрорежущих марок принято разделять на следующие категории:

  • сплавы, в которых кобальта содержится до 10%, а вольфрама до 22%; к таким сталям относятся сплавы марок Р6М5Ф2К8, Р10М4Ф3К10 и др.;
  • стали с содержанием не более 5% кобальта и до 18% вольфрама; такими сталями являются сплавы марок Р9К5, Р18Ф2К5, Р10Ф5К5 и др.;
  • сплавы, в которых как кобальта, так и вольфрама содержится не более 16%; к таким сплавам относится сталь Р9, Р18, Р12, Р6М5 и др.

Определение разновидности стали по искре

Как уже говорилось выше, характеристики сталей, относящихся к категории быстрорежущих, преимущественно определяются содержанием в них такого элемента как вольфрам. Следует иметь в виду, что если в быстрорежущем сплаве содержится слишком большое количество вольфрама, кобальта и ванадия, то по причине формирования карбидной неоднородности такой стали режущая кромка инструмента, который из нее изготовлен, может выкрашиваться под воздействием механических нагрузок. Таких недостатков лишены инструменты, изготовленные из сталей, содержащих в своем составе молибден. Режущая кромка подобных инструментов не только не выкрашивается, но и отличается тем, что имеет одинаковые показатели твердости по всей своей длине.

Маркой стали для изготовления инструментов, к которым предъявляются повышенные требования по их технологическим характеристикам, является Р18. Обладая мелкозернистой внутренней структурой, такая сталь демонстрирует отличную износостойкость. Преимуществом использования стали данной марки является еще и то, что при выполнении закалки изделий из нее они не перегреваются, чего не скажешь о быстрорежущих сплавах других марок. По причине достаточно высокой стоимости инструментов, изготовленных из стали этой марки, ее часто заменяют на более дешевый сплав Р9.

Технические характеристики стали марки Р18

Достаточно невысокая стоимость стали марки Р9, как и ее разновидности — Р9К5, которая по своим характеристикам во многом схожа с быстрорежущим сплавом Р18, объясняется рядом недостатков данного материала. Наиболее значимым из них является то, что в отожженном состоянии такой металл легко поддается пластической деформации. Между тем сталь марки Р18 также не лишена недостатков. Так, из данной стали не изготавливают высокоточный инструмент, что объясняется тем, что изделия из нее плохо поддаются шлифовке. Хорошие показатели прочности и пластичности, в том числе и в нагретом состоянии, демонстрируют инструменты, изготовленные из стали марки Р12, которая по своим характеристикам также схожа со сталью Р18.

Свойства стали марки Р9К5

Методы производства и обработки

Для производства инструментов, изготавливаемых из быстрорежущих сплавов, используются две основные технологии:

  • классический метод, который предполагает разливку расплавленного металла в слитки, в дальнейшем подвергающиеся проковке;
  • метод порошковой металлургии, при котором расплавленный металл распыляется при помощи струи азота.

Классическая технология, предполагающая проковку изделия из быстрорежущего сплава, которое предварительно было отлито в специальную форму, позволяет наделить такое изделие более высокими качественными характеристиками.

Подобная технология помогает избежать формирования карбидных ликваций в готовом изделии, а также дает возможность подвергнуть его предварительному отжигу и дальнейшей закалке. Кроме того, данная технология изготовления позволяет избежать такого явления, как «нафталиновый излом», которое приводит к значительному повышению хрупкости готового изделия, изготовленного из быстрорежущего сплава.

Читайте также  Обогрев ветрового стекла что это?

Закалка готовых инструментов, выполненных из быстрорежущего сплава, осуществляется при температурах, которые способствуют лучшему растворению в них легирующих добавок, но в то же время не приводят к росту зерна их внутренней структуры. После выполнения закалки быстрорежущие сплавы имеют в своей структуре до 30% аустенита, что не самым лучшим образом сказывается на теплопроводности материала и его твердости. Для того чтобы уменьшить количество аустенита в структуре сплава до минимальных значений, используются две технологии:

  • проводят несколько циклов нагрева изделия, выдержки при определенной температуре и охлаждение: многократный отпуск;
  • перед выполнением отпуска, изделие подвергается охлаждению до достаточно низкой температуры: до –800.

Улучшение характеристики изделий

Чтобы инструменты, изготовленные из быстрорежущих сплавов, обладали высокой твердостью, износостойкостью и коррозионной устойчивостью, их поверхность необходимо подвергнуть обработке, к методам выполнения которой относятся следующие.

  • Насыщение поверхностного слоя изделия азотом — азотирование. Проводиться такая обработка может в газовой среде, состоящей из азота (80%) и аммиака (20%), либо полностью в аммиачной среде. Время выполнения подобной технологической операции — 10–40 минут, температура, при которой она осуществляется — 550–6600. Использование газовой среды, содержащей азот и аммиак, позволяет сформировать менее хрупкий поверхностный слой.
  • Насыщение поверхностного слоя изделия углеродом и азотом — цианирование, которое осуществляется в расплаве цианида натрия или других солей с этим же анионом. В зависимости от назначения детали цианирование может быть высоко-, средне- и низкотемпературным. Чем выше температура и время выдержки детали в расплаве, тем больше толщина получаемого слоя.
  • Сульфидирование, которое выполняется в жидких расплавах сульфидов, куда добавляются соединения серы. Проводится такая процедура на протяжении 45–180 минут, при этом температура расплава должна составлять 450–5600.

Инструменты, изготовленные из быстрорежущих сплавов, также подвергают обработке паром, что позволяет улучшить характеристики их поверхностного слоя. Следует иметь в виду, что все вышеперечисленные операции выполняются с инструментом, режущая часть которого уже заточена, отшлифована и подвергнута термической обработке.

Как выбрать сверла по металлу

Сверла по металлу

Для сверления металлов используют винтовые или, как их чаще называют, спиральные сверла. Будучи практически одинаковыми по конструкции, эти инструменты могут различаться по материалу, виду дополнительной обработки, особенностям заточки. Существует много разновидностей сверл, оптимизированных для разных металлов, глубины сверления и других условий работы.

Из чего изготавливают сверла

Для изготовления сверл по металлу применяется быстрорежущая сталь. Это группа высоколегированных сплавов, в состав которых, кроме железа и углерода, входит вольфрам, молибден, кобальт, ванадий и другие элементы.

Быстрорежущая сталь отличается от обычной инструментальной тем, что сверло из нее сохраняет работоспособность при нагреве. Инструментальная сталь при нормальной температуре не уступает по твердости быстрорежущей, но при нагреве свыше 200 о С происходит отпуск и она становится мягкой. Быстрорежущая сталь сохраняет твердость до 500—600 о С, а некоторые марки – до 1000 о С.

Вольфрам – основной компонент, повышающий «красностойкость стали» (способность сохранять твердость при нагреве). Однако из-за ограниченных запасов вольфрама пришлось отказываться от стали с его высоким содержанием и переходить на молибденовые сплавы. При содержании вольфрама в пределах 6% требуемые качества сверл обеспечиваются добавкой молибдена, кобальта и других элементов. Инструменты из стали Р18 уже не производятся, и даже Р9 встречается нечасто.

В зарубежной классификации быстрорежущие сплавы обозначаются аббревиатурой HSS (High Speed Steel). Их существует несколько разновидностей, и некоторые из них аналогичны сплавам, указанным в ГОСТе. Марки быстрорежущих сталей обозначаются буквой «М» с последующей цифрой. Сравним несколько наиболее часто используемых марок.

Сталь с низким содержанием вольфрама и увеличенным – молибдена (1.5 и 8 % соответственно). Не отличается высокой стойкостью, используется для изготовления сверл общего назначения.

Сплав содержит 6% вольфрама и 5% молибдена, что придает сверлам из него высокую твердость. Российский аналог – Р6М5. Сверла из этой стали обладают хорошей износостойкостью и красностойкостью.

Сверла из этой стали применяются для глубокого сверления и работы с высокими усилиями. В ее составе уменьшено содержание вольфрама (1,75 %), но увеличено количество молибдена (8,75 %) и ванадия (2 %). Российский аналог – Р2М9.

Российский аналог этого сплава – Р6М5К5. Эта сталь отличается от М2 (Р6М5) более высокой «красностойкостью» за счет добавки 5 % кобальта. В сплав также добавлены: кремний, магний и никель. Сверла из стали М35 выдерживают сильный нагрев и обеспечивают высокую производительность.

Этот сплав имеет в составе немного вольфрама, но высокое содержание молибдена и кобальта. Сверла из него отличаются высокой красностойкостью и отлично держат заточку. Хорошо работают при высокой скорости резания и по вязким материалам. Российский аналог – сталь Р2М10К8.

Особенности сверл и их маркировка

В зарубежной системе маркировки сверл отражаются некоторые особенности их изготовления и важнейшие компоненты стали.

Нешлифованные сверла изготавливаются винтовой прокаткой. Для них используется относительно мягкая, деформируемая сталь. После прокатки инструмент закаляется. В маркировке буква «R» может отсутствовать.

Вышлифованные сверла изготавливаются шлифовкой CBN (кубическим нитридом бора). Это самый распространенный вид инструментов для широкого круга задач. Сверла имеют высокую износостойкость и минимальное радиальное биение.

HSS-PM

Сверла, изготовленные по технологии порошковой металлургии. Применяются для обработки твердых металлов.

HSS-E (HSS-Co)

Кобальтовые сверла из сплавов с высоким содержанием кобальта. К маркировке может добавляться цифра, обозначающая округленное до целых содержание кобальта в процентах. Например, HSS-Co5 или HSS-Co8, что соответствует сплавам М35 или М42.

HSS-TiN или HSS-TiAN

Титановые сверла покрыты нитридом титана. Буква «A» во втором варианте означает легирование алюминием. Покрытие нитридом титана придает инструменту золотистый цвет и в несколько раз повышает его износостойкость.

HSS-E-VAP

Парооксидированные сверла. Сверла этой группы покрыты пленкой окислов, которая создается парооксидированием – обработкой перегретым паром в специальной среде. Покрытие имеет черный цвет, снижает налипание стружки на режущие кромки, повышает смачиваемость поверхности охлаждающей жидкостью. Сверла HSS-E-VAP эффективны для сверления нержавеющей стали и других вязких сплавов.

Твердость сверл из быстрорежущих сталей по ГОСТ 2034-80 должна быть в пределах 63—66 HRC.

Режущая часть

Резание при сверлении осуществляется двумя кромками, которые образованы пересечением передних поверхностей винтовых канавок и конической головки сверла. Строго говоря, режущая часть не совсем коническая: задняя поверхность лезвия понижается, под небольшим углом отходя от теоретического конуса.

Главный параметр заточки – угол при вершине. Для большинства применений он составляет около 118 о . Для чугуна или твердой бронзы его можно уменьшить до 116 о . Для латуни, мягкой бронзы, алюминия применяют углы 120 о , 130 о , 140 о .

Для сверления мягкого листового металла применяют специальную заточку с криволинейными режущими кромками, выступающим заостренным центром и чуть выступающими краевыми резцами. В начале сверления сверло сразу четко центрируется, затем очерчивается контур, и после этого начинается выемка металла по всей площади отверстия. В результате исключается биение на входе и закусывание краев на выходе.

Для сверления стального и чугунного литься применяются сверла с двойной заточкой. Кроме угла при вершине 116 – 118 о , кромки стачиваются на периферии, на ширину 0,2 диаметра, под углом 70 – 75 о . Существуют и другие формы заточки для конкретных применений.

Точность сверления

Факторы, влияющие на точность сверления, делятся на две группы: зависящие от оборудования и зависящие от инструмента. Сверла делятся на три класса точности: А1, В1 и В. Класс точности определяется предельно допустимыми величинами:

  • несимметричностью сердцевины и поводка сверла;
  • радиальным биением;
  • допуском прямолинейности режущих кромок.

Класс точности должен соответствовать требуемому квалитету точности отверстий и возможностям оборудования. Сверла класса А1 применяются для отверстий от 10 до 13 квалитетов точности. Сверла классов В1 и В – до 14 и до 15-го квалитета точности соответственно.

Виды хвостовиков

Хвостовая часть сверла, предназначенная для крепления в станке или ручном инструменте, может иметь разные формы.

  • Цилиндрический хвостовик. Это самая распространенная форма хвостовика, пригодная для фиксации в патроне дрели, сверлильного или токарного станка.
  • Конический (конус Морзе). Сверла с коническим хвостовиком применяются на промышленном оборудовании. Для них требуется соответствующий конус на шпинделе. Отличаются надежной фиксацией, точной центровкой и быстротой замены инструмента.
  • Шестиугольный. Такой хвостовик пригоден для установки в трехкулачковый патрон и отличается уверенной передачей высокого крутящего момента. Исключает проскальзывание сверла в патроне. Кроме того, шестиугольная форма удобна для установки сверла в адаптер шуруповерта. При этом сверло не нужно зажимать, но не обеспечивается его точное положение при работе.

Популярные наборы и сверла специальной формы

Наиболее часто используемые сверла – диаметром от 2 до 10 мм. Они используются в металлообрабатывающих мастерских, на станциях СТО, в домашнем хозяйстве. На популярность этих диаметров указывает и то, что большинство легкого сверлильного оборудования имеет патроны, приспособленные под этот диапазон размеров.

Для общего применения подходит набор сверл с шагом диаметра 0,5 мм. В большинстве случаев такой набор перекроет основные потребности сверления. Для конкретного применения можно подбирать диаметры с шагом 0,1 мм. Более точные размеры отверстий достигаются дополнительной обработкой.

Есть особые случаи, для которых удобно использовать специальные сверла:

  • ступенчатое сверло для листовых материалов;
  • кольцевое сверло или центробор для неглубокого сквозного сверления отверстий большого диаметра;
  • комбинированное сверло-метчик, которым можно за один проход просверлить отверстие и нарезать в нем резьбу.

Правильный выбор инструмента в соответствии с предстоящим применением существенно упростит работу и поможет достичь должного качества.