Термообработка быстрорежущих сталей МеханикИнфо

Сталь быстрорежущая (рапид) что это такое, ножи из быстрореза — отзывы

В последнее время часто можно слышать выражение «быстрорежущая сталь». Что же это такое? По сути, это специальные сплавы, предназначенные для изготовления металлорежущего инструмента, который работает на высоких оборотах. Характеристика такого металла должна предусматривать высокую прочность, износостойкость и устойчивость к перепадам температуры.

Заготовки из быстрорежущей стали.

  1. Характеристики быстрорежущих сталей
  2. Расшифровка обозначения марок сталей
  3. Методы производства и обработки
  4. Улучшение характеристик изделий
  5. Расшифровка: что обозначают символы маркировки
  6. ГОСТ и ТУ
  7. Трудности закалки быстрорежущей стали
  8. Изделия, нашедшие место в быту и на производстве
  9. Как точить изделия из быстрореза
  10. Стоимость металла в продукции

Характеристики быстрорежущих сталей

Быстрорежущие сплавы появились относительно недавно. До их появления для обточки изделий из дерева или цветных металлов применялись обычные стальные резцы, при использовании которых возникали некоторые трудности. Они имели очень маленький срок службы ввиду быстрого износа и сильно нагревались, из-за чего работы на больших скоростях делалась невозможной.

Проблема была решена в 1858 году после получения сплава, в котором как основные легирующие добавки были использованы вольфрам и марганец. В течение последующих десятилетий методом многочисленных экспериментов было получено несколько видов сверхпрочных металлов, которые позволили значительно увеличить скорость и продуктивность металлорежущих станков.

К категории быстрорежущих сталей относят большую группу сплавов, в составе которых имеются легирующие элементы, позволяющие добиваться стойкости к износу и сильному нагреванию. От обычных углеродистых сплавов их отличает высокий показатель прочности, который позволяет использовать инструменты из них для обработки твёрдых материалов.

Клинок из быстрореза.

Быстрорезы имеют ряд примечательных характеристик, по которым их можно отличить от других марок сталей, к ним относят следующие:

  1. Сохранение твёрдости при высоких температурах, так называемая горяча твёрдость. Любые предметы при трении нагреваются. Температура режущего инструмента, работающего на огромных оборотах, увеличивается очень быстро до высоких показателей. Обычные стали при таком нагреве подвергаются отпуску, из-за чего теряют свои рабочие свойства. Быстрорежущая сталь не подвергается подобным процессам, так как её состав позволяет ей выдерживать температуру до 6000 градусов Цельсия без потери прочности.
  2. Высокая красностойкость – параметр сплава, характеризующийся временным промежутком, в течение которого он способен работать при высокой температуре без потери первоначальных свойств.
  3. Сопротивление разрушительным процессам. Помимо стойкости к сильному нагреву быстрорезы должны иметь повышенные механические показатели, в сравнении с обычными металлами. Инструменты из таких сплавов даже под высоким давлением не крошатся и не переламываются, за счёт чего активно применяются для изготовления свёрл и резцов.

Расшифровка обозначения марок сталей

Впервые быстрорежущая сталь была изобретена специалистами из Британии. Так как инструменты из этого материала предусматривали работы на больших скоростях, такие сплавы получили название «rapidsteel» (что в переводе на русский означает быстрая сталь). Такое название, придуманное в Англии, послужило причиной для современного маркирования всех быстрорежущих марок буквой «Р».

Помимо вольфрама для быстрорезов характерно наличие таких компонентов, как кобальт, ванадий и молибден, которые в маркировке отображаются соответственными буквами: К, Ф и М. За каждой такой буквой следует цифра, указывающая на процент от общего химического состава. Как видно, человек, который самую малость разбирается в сталях, даже не смотря на описание, может рассказать всю основную информацию о сплаве.

Методы производства и обработки

Инструменты, которые изготавливаются из быстрорежущей стали, производятся по двум основным технологиям:

  1. Классический способ, предполагающий отливку раскалённого металла в специальные формы и дальнейшую его обработку и закалку.
  2. Метод порошковой металлургии: расплавленная сталь распыляется под воздействием азотной струи и затем сплавляется вновь.

Порошковая металлургия более сложная в сравнении с традиционной. Процесс производства предполагает производство стального порошка, который задувается в специальную форму и уже в ней сплавляется. Это позволяет предотвратить возникновение карбидных ликваций и сделать структуру стали более однородной и стабильной, что положительно сказывается на всех рабочих свойствах.

Читайте также:  Кто должен формлять путевой лист

Так выглядит расплавленная сталь.

Порошковый метод обладает рядом достоинств, которые позволяют ему вытеснить более дорогие виды обработки, такие как литьё, штамповку и ковку:

  • экономичность – исходным материалом для производства порошка могут служить даже отходы, например, окалина, к тому же такой способ требует меньше финансовых затрат в сравнении с классическим;
  • достижение более точных форм изделий – детали, созданные данным методом, не требуют дальнейших обработок резанием;
  • высокий показатель износостойкости.

За производственным процессом обязательно следует процесс закалки. Закалка инструментов из быстрорезов проходит при температурах, которые способствуют наиболее благоприятному разложению в них легирующих компонентов, но в тоже время и к росту зёрен в молекулярной решётке. После закаливания для структуры быстрорежущих сплавов характерно содержание до 30% аустенита, а это отрицательно сказывается на всех на рабочих параметрах. Чтобы уменьшить негативное влияние аустенита до минимальных значений, применяется две различных технологии:

  • проводится несколько циклов нагрева, выдержки при однородной температуре и последующее охлаждение, так называемый многократный отпуск;
  • до выполнения отпуска, деталь подвергают охлаждению до очень низких температур.

Улучшение характеристик изделий

К инструментам, изготовленным из быстрорезов, предъявляются высокие требования и, чтобы они обладали ими в полной мере, их поверхность подвергается обработке. Для этого применяются различные способы, в числе которых:

  1. Поверхностный слой детали подвергается азотированию. Проводиться подобная обработка может в газообразной среде, состоящей либо на 80% из азота и на 20% из аммиака, либо из 100% аммиака. Процесс проходит 10-40 минут при температуре 550 – 6600 градусов. Такая операция позволяет сделать верхний слой менее хрупким.
  2. Поверхность насыщают углеродом и азотом – так называемое цианирование, которое происходит за счет погружения детали в расплав цианида натрия. В зависимости от конечного назначения детали цианирование проходит под разной температурой. Чем дольше время и выше температура, тем толще получается слой.
  3. Сульфидирование – выполняется в жидком расплаве сульфида с добавлением серы. Данный процесс проводится от 45 минут до 3-ёх часов при температуре от 450 до 5600 градусов Цельсия

Все вышеперечисленные процедуры выполняются уже с готовым инструментом: режущая часть заточена, поверхность отшлифована и закалена.

Нож из быстрорежущей стали.

Расшифровка: что обозначают символы маркировки

Выше уже рассказывалось, какие данные можно извлечь из названия любой марки быстрорезов. Для большей наглядность рассмотрим расшифровку одной широко используемой быстрорежущей стали Р9Ф5:

  • Р – понятно, обозначение быстрорежущих сплавов, от английского «рапид» – скорость;
  • 9 – процентное содержание в сплаве вольфрама;
  • Ф – обозначает наличие в составе стали ванадия;
  • 5 – процентное содержание ванадия.

Если анализировать аббревиатуру Р9Ф5 дальше, то её расшифровка может содержать и другие буквы. Например, если металл получен методом электрошлакового переплава, появляется ещё одна буква – «Ш».

Импортные аналоги быстрорезов имеют следующую маркировку – HSS, которая расшифровывается как High Speed Steel, в переводе на русский – это высокоскоростная сталь:

  • Германия – 1.3343;
  • Япония – S600/S601;
  • США – М2.

Сталь с маркировкой Р9Ф5.

ГОСТ и ТУ

Требования к производству, технические характеристики, процесс термообработки и элементный состав быстрорежущих сталей регулируют специальные госты. Регулирующих документов большое количество, так как для каждого вида изделий предусмотрен свой стандарт:

  • ТУ 14-11-245-88 – холоднодеформированные фасонные профили высокой точности;
  • ГОСТ 1133-7 – кованые круги или квадраты, сортамент;
  • ГОСТ 2590- 88 – горячекатаные круги;
  • ГОСТ 7417-75 – калиброванный пруток;
  • ГОСТ 14955-77 – круги со специальной отделкой поверхности .

Эти стандарты применяются практически на всех российских производствах.

Трудности закалки быстрорежущей стали

Термическая обработка быстрорезов имеет ряд сложностей, связанных со спецификой применения и предъявляемыми требованиями. Например, термообработка Р6М5 затруднена свойством этого сплава к обезуглероживанию (его закалка требует на четверть времени больше, чем схожих сплавов Р18 и Р12). Температура закалки данного металла – 1230 градусов. Сначала производится отпуск при 200 и 300 градусах с часовой выдержкой. Дальше обработка осуществляется в 3 этапа:

  • 3 минуты – 690 градусов;
  • 3 минуты – 680 градусов;
  • 1,5 минуты – 1230 градусов.
Читайте также:  Что такое гидроблок в АКПП и как его отремонтировать

Затем сталь охлаждается в селитре, в масле и на воздухе. Последующая обработка предполагает троекратный отпуск с выдержкой по 90 минут при однородной температуре 560 градусов. На этапах отпуска сплав обогащается легирующими добавками.

Изделия, нашедшие место в быту и на производстве

Сталь быстрорежущая благодаря своим положительным свойствам активно применяется в ножевом производстве. Такие режущие инструменты обладают всеми необходимыми характеристиками. Благодаря высокой устойчивости поверхности к внешним нагрузкам они без проблем перерезают толстые канаты, древесину, кости и т.д. Они могут справиться со стальной пластиной толщиной в несколько мм.

Быстрорезы широко применяются и в промышленности. Самый яркий пример – это изготовление свёрл самых разных назначений: от дерева до сверхпрочных металлов. Из них же делают следующие детали промышленных механизмов:

  • полотна ножовочные;
  • зенковки;
  • буры;
  • резцы долбёжные;
  • коронки.

Как точить изделия из быстрореза

Даже быстрорез сталь подвержена износу и затуплению, не смотря на внушающие прочностные показатели. Если учитывать сведения о применении и свойствах данных сплавов, то можно смело утверждать, что заточить их при помощи шлифовальных кругов из электрокорунда не выйдет – поверхность после такой обработки всё равно остаётся шероховатой, а режущие качества не улучшаются. Что тогда говорить о ручной заточке?

Самым правильным вариантом будет отдать изделие на заточку в специализированную мастерскую, которая имеет в своём распоряжении круги из эльбора. Иметь подобные машины в своём гараже – непозволительная роскошь и просто не целесообразно. Лучше не пробовать проводить затачивание в гаражных условиях, так как есть шанс повредить инструмент до степени невозврата в первоначальное состояние.

Стоимость металла в продукции

Рассмотрим стоимость металла на примере одного из самых популярных быстрорезов на отечественном рынке – Р6М5. Купить готовые изделия не составит большого труда, они распространены повсеместно, однако стоимость стали довольно высокая. Ниже будет представлен примерный прайс-лист.

В зависимости от толщины листа круг инструментальный соответственно будет стоить:

  • 2 мм – 1350 рублей за кг;
  • 4 мм – 1200 рублей за кг;
  • 16 мм – 600 рублей за кг.

Приведённые выше расценки – это относительное усреднённое значение. Они могут меняться в зависимости от многих факторов: местности, экономической ситуации и т.д. Высокая цена быстрорежущих металлов делает их популярными при сбыте металлолома. Стоимость такой вторичной продукции гораздо выше, чем обыкновенных сплавов.

Слесарное дело

Слесарное дело в вопросах и ответах

СТРАНИЦЫ

  • Абразивы
  • Безопасность труда
  • Виды термообработки
  • Допуски посадки
  • Закалка стали
  • Замена детали
  • Измерения
  • Измерительный инструмент
  • Инструмент для давления
  • Инструмент приспособления
  • Клепальные работы
  • Коррозия металлов
  • Кузнечная обработка
  • Литейное производство
  • Материаловедение
  • Механическая обработка
  • Механическая правка
  • Механическая резка
  • Механическое отпиливание
  • Нарезание резьбы
  • Не металлы
  • Оборудование и закалка
  • Обработка давлением
  • Операции после закалки
  • Основные положения
  • Отжиг стали
  • Отпуск стали
  • Пайка
  • Поверхностная закалка
  • Получение стали
  • Получение чугунов
  • Посадки
  • Притирка поверхности
  • Разметка
  • Ремонт и демонтаж
  • Рубка разрезание деталей
  • Сборка деталей и узлов
  • Сверление развертывание
  • Слесарная мастерская
  • Слесарный инструмент
  • Слесарный участок
  • Смазка и охлаждение
  • СОЖ и обработка металла
  • Специальность слесарь
  • Твердые сплавы
  • Термoобработка чугуна
  • Термическая обработка
  • Термообработка сталей
  • Универсальный инструмент
  • Холодная обработка
  • Цветные металлы и сплавы
  • Шабрение и инструмент
  • Шероховатость поверхности
  • Шлифовальные станки

Термическая обработка

Определение и цель термической обработки быстрорежущей стали

Что такое термическая обработка?

Термическая обработка — один из широко применяемых методов улучшения свойств металлических материалов и изделий из них. Под термической обработкой понимают такой процесс тепловой обработки, при котором достигают заданных физико-механических свойств (высокой твердости, пластичности, износостойкости) за счет изменения кристаллической структуры, не изменяя химического состава.

Читайте также:  Оборудование для производства воздушных и масляных автомобильных фильтров АСД инжиниринг

Какие материалы подвергаются термической обработке?

Термической обработке подвергаются сталь, чугун и некоторые сплавы цветных металлов.

Назвать виды термической обработки.

К термической обработке относятся: отжиг, закалка, отпуск, нормализация (термическое улучшение), обработка холодом.

Особенности быстрорежущей стали.

Быстрорежущие стали относятся к группе высоколегированных Она характеризуются красностойкостью и сохраняют высокую прочность, твердость и износостойкость при нагреве до 600—700° С Применяются для изготовления режущего инструмента высокой производительности. Основными легирующими материалами этих сталей являются вольфрам, ванадий и хром.

Термическая обработка быстрорежущих сталей имеет ряд особенностей, что обусловлено их пониженной теплопроводностью, наличием в их структуре значительного количества карбидов, а также низкой пластичностью стали.

Описать процесс закалки быстрорежущей стали.

Инструмент из быстрорежущей стали до температуры закалки нагревается ступенчато. Вначале его медленно нагревают до температуры 800—850° С, а затем нагревают более быстро до окончательной температуры закалки 1200—1300° С.

Ступенчатый нагрев позволяет избежать тепловых напряжений за счет уменьшения разности температуры поверхности и сердцевины изделия.

Инструмент из быстрорежущих сталей с целью предохранения его от обезуглероживания перед нагревом погружают в насыщенный раствор буры, или предварительно подогретый до 800—850° С инструмент перед окончательным нагревом покрывают порошком обезвоженной буры.

В качестве охлаждающей среды при закалке быстрорежущих сталей применяют подогретое минеральное масло или охлаждают инструмент на воздухе.

Структура закаленной быстрорежущей стали состоит из первичного мартенсита, остаточного аустенита и сложных карбидов.

Страницы: 1 2

Автор admin | Категория | 11 23, 2008 | Комментариев нет

Термическая обработка инструмента из быстрорежущей стали

Инструмент из быстрорежущей стали подвергается термической обработке с целью получения красностойкой и износоустойчивой структуры.

Термическая обработка быстрорежущей стали состоит из закалки и многократного отпуска (рис. 73), иногда с промежуточной обработкой холодом.

Быстрорежущая сталь содержит большое количество карбидов (до 30—35%).

Для более полного растворения этих карбидов в аустените и получения красностойкого мартенсита закалку быстрорежущей стали производят при температурах, близких к температуре плавления.

В связи с тем что такой высокий нагрев стали будет вызывать большое окисление и обезуглероживание, нагрев стали производят обычно в соляных ваннах.

Лучше нагревать сталь с предварительным подогревом при температуре 900—950° во избежание растрескивания.

Подогрев инструмента из быстрорежущей стали может производиться в камерных или шахтных печах. Окончательный нагрев производят в электродных печах-ваннах.

При окончательном нагреве под закалку резцы из быстрорежущей стали нагревают до температуры 1280—1310°.

Для фасонного инструмента, для которого оплавление режущих кромок является трудно поправимым браком, температуру закалки выбирают 1260—1290°.

Выдержка при температуре закалки зависит от сечения инструмента и составляет доли минуты.

Высокая температура закалки и нагрев в жидкой среде обеспечивают полный прогрев изделия и возможно более полное растворение карбидов. Однако полного растворения карбидов не происходит.

Охлаждение инструмента из быстрорежущей стали ведется в масле. Инструмент малого сечения из быстрорежущих сталей закаливается прямо на воздухе.

После закалки в быстрорежущей стали сохраняется большое количество остаточного аустенита (до 40%).

Это снижает твердость стали. Для разложения остаточного аустенита применяют либо обработку холодом с последующим отпуском, либо многократный отпуск. Обработку холодом производят путем охлаждения закаленных деталей до —80°.

Отпуск быстрорежущей стали осуществляют при сравнительно высоких температурах (550—540°), что объясняется высокой красностойкостью мартенсита и большой устойчивостью аустенита.

Во время выдержки при отпуске из остаточного аустенита выделяются карбиды легирующих элементов.

При последующем охлаждении стали на воздухе обедненный легирующими элементами аустенит превращается в мартенсит отпуска, что повышает твердость стали (вторичная закалка).

Многократный отпуск дается с целью более полного превращения остаточного аустенита в мартенсит.

Стали, склонные к отпускной хрупкости, не подвергаются отпуску в интервале температур 270—400° и охлаждаются после отпуска в интервале 500—550° ускоренно.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector