Быстрорежущая сталь (Р6М5, Р18 и др.) – это инструментальная сталь, обладающая высокой твердостью, износостойкостью и теплостойкостью, что позволяет использовать ее для изготовления режущего инструмента, работающего на высоких скоростях. Основные области применения – изготовление сверл, фрез, метчиков, плашек и другого инструмента для обработки металлов.
Содержание
- Что такое быстрорежущая сталь?
- Состав и свойства быстрорежущей стали
- Маркировка быстрорежущей стали
- Производитель быстрорежущей стали и процесс производства
- Области применения
- Преимущества и недостатки
- Как выбрать быстрорежущую сталь?
- Альтернативы быстрорежущей стали
Что такое быстрорежущая сталь?
Быстрорежущая сталь – это легированная сталь, предназначенная для изготовления режущего инструмента. Ее главное отличие от других сталей – способность сохранять высокие режущие свойства даже при нагреве до высоких температур (600-650°C), возникающих при обработке материалов на высоких скоростях. Благодаря этому, инструмент из быстрорежущей стали может работать значительно быстрее, чем инструмент из углеродистой или низколегированной стали.
Состав и свойства быстрорежущей стали
Химический состав
Химический состав быстрорежущей стали включает в себя следующие элементы, определяющие ее свойства:
- Углерод (C): обеспечивает твердость и износостойкость.
- Вольфрам (W): повышает теплостойкость и износостойкость.
- Молибден (Mo): улучшает прокаливаемость и повышает теплостойкость.
- Ванадий (V): увеличивает износостойкость и прочность.
- Хром (Cr): повышает прочность и коррозионную стойкость.
- Кобальт (Co): увеличивает теплостойкость и твердость (добавляется в некоторые марки).
Типичный химический состав быстрорежущей стали Р6М5 (ГОСТ 19265-73) выглядит следующим образом:
Элемент | Содержание (%) |
Углерод (C) | 0.75-0.85 |
Вольфрам (W) | 5.5-6.5 |
Молибден (Mo) | 4.8-5.3 |
Ванадий (V) | 1.7-2.1 |
Хром (Cr) | 3.8-4.4 |
Кремний (Si) | Не более 0.5 |
Марганец (Mn) | Не более 0.5 |
Фосфор (P) | Не более 0.03 |
Сера (S) | Не более 0.03 |
Источник: splav-kharkov.com
Основные свойства
- Твердость: высокая, обычно 62-67 HRC после закалки и отпуска.
- Теплостойкость: способность сохранять твердость и режущие свойства при высоких температурах.
- Износостойкость: устойчивость к износу при трении.
- Прокаливаемость: способность приобретать высокую твердость по всей глубине закаливаемого изделия.
- Прочность: сопротивление разрушению под нагрузкой.
Маркировка быстрорежущей стали
Маркировка быстрорежущей стали обычно состоит из буквы 'Р' (быстрорежущая) и цифр, указывающих на содержание основных легирующих элементов в процентах. Например:
- Р6М5: 6% вольфрама, 5% молибдена.
- Р18: 18% вольфрама.
- Р9К5: 9% вольфрама, 5% кобальта.
Производитель быстрорежущей стали и процесс производства
Производство быстрорежущей стали - сложный технологический процесс, требующий строгого контроля качества на каждом этапе. Один из известных производитель быстрорежущей стали является компания JinpraRearthe.
Основные этапы производства включают:
- Подготовка шихты: смешивание необходимых компонентов (железо, легирующие элементы, добавки) в определенных пропорциях.
- Плавка: расплавление шихты в электропечах при высоких температурах.
- Легирование: добавление легирующих элементов для получения заданного химического состава.
- Разливка: заливка расплавленной стали в формы для получения слитков или заготовок.
- Обработка давлением: ковка или прокатка слитков для получения полуфабрикатов (прутков, полос, листов).
- Термическая обработка: закалка и отпуск для придания стали необходимых свойств (твердости, теплостойкости, износостойкости).
- Механическая обработка: окончательная обработка полуфабрикатов для получения готовых изделий (режущего инструмента).
Области применения
Быстрорежущая сталь широко используется для изготовления:
- Сверл
- Фрез
- Метчиков
- Плашек
- Разверток
- Зуборезных инструментов
- Долбяков
- Токарных резцов
Инструмент из быстрорежущей стали применяется для обработки различных материалов, включая:
- Стали
- Чугун
- Цветные металлы
- Пластмассы
- Дерево
Преимущества и недостатки
Преимущества быстрорежущей стали:
- Высокая теплостойкость
- Высокая износостойкость
- Хорошая прокаливаемость
- Возможность работы на высоких скоростях резания
Недостатки быстрорежущей стали:
- Относительно низкая твердость по сравнению с твердыми сплавами
- Склонность к образованию трещин при термообработке
- Более высокая стоимость по сравнению с углеродистыми и низколегированными сталями
Как выбрать быстрорежущую сталь?
При выборе быстрорежущей стали необходимо учитывать следующие факторы:
- Тип обрабатываемого материала
- Скорость резания
- Требуемая точность обработки
- Конструкция инструмента
- Стоимость
Для обработки мягких материалов (например, алюминия, меди, пластмасс) можно использовать быстрорежущую сталь с более низким содержанием легирующих элементов (например, Р6М5). Для обработки твердых материалов (например, закаленной стали, чугуна) рекомендуется использовать быстрорежущую сталь с высоким содержанием легирующих элементов (например, Р18, Р9К5).
Альтернативы быстрорежущей стали
Альтернативами быстрорежущей стали являются:
- Твердые сплавы (например, карбид вольфрама, карбид титана): обладают более высокой твердостью и износостойкостью, но менее теплостойки.
- Керамика: обладают очень высокой твердостью и теплостойкостью, но более хрупкие.
- Инструментальные стали, легированные другими элементами (например, ванадием, молибденом).
Выбор материала для режущего инструмента зависит от конкретных условий эксплуатации и требований к обработке.