Високоскоростни инструментални стомани – характеристики и марки
Високоскоростната стомана е инструментална стомана високолегирани който се използва главно за производство на режещи инструменти, работещи със скорост около 30 м/мин, които са необходими за поддържане на твърдост и устойчивост на абразия при температури от 500-650oC. Високоскоростната стомана може да се използва и за производството, наред с други неща, пружини работещ в повишени температури и лагери, работещи при температури от 400 до 500 градусаoC
Високоскоростната стомана съдържа приблизително 30% легиращи елементи:
-всички съдържат около 4% хром, 1-5% ванадий, до 19,5% волфрам
-повечето съдържат 1-10% молибден
-около 5-10% кобалт, подобряващ свойствата на стоманата при работа при по-високи температури
Съдържанието на въглерод трябва да е достатъчно за образуване на W, Mo, V карбиди.
Високоскоростната стомана е разделена на групи:
- бързорежеща волфрамова стомана със съдържание на W до приблизително 12%
-високоскоростен волфрам със съдържание на W около 18%
- бързорежеща волфрамово-молибденова стомана със съдържание на волфрам 6-10% и съдържание на Mo 3-5,5%
- бързорежеща молибденова стомана със съдържание на Mo 8-9% и волфрам до 2%
Високоскоростната инструментална стомана заема специално място в групата на инструменталните стомани, отличавайки се по много показатели: най-високо съдържание на карбидообразуващи легиращи елементи, ледебуритна структура след леене и специфична термична обработка, позволяваща максимално използване на феномена на вторично втвърдяване. Особено желаните свойства на високоскоростните стомани включват: най-висока твърдост с устойчивост на студено и горещо износване, значителна пластичност и много висока закаляемост.
Количествено, бързорежещите инструментални стомани представляват само малка част от общото производство на стомана, отстъпвайки място на твърдите карбиди. Тяхното техническо значение остава значително поради тяхната универсалност като инструментален материал и разширяващия се обхват на тези приложения. Първоначално те са били използвани само за високопроизводителни машинни инструменти (оттук и името им), но с течение на времето започват да се използват не само за различни инструменти за студена и гореща обработка, но и за определени машинни компоненти, като търкалящи лагери, пружини и други конструктивни части, изискващи особено висока твърдост и устойчивост на износване.
Производството на първите бързорежещи стомани, закалени при температури близки до линията на солидус, около 1900 г. е едно от най-ефективните постижения в разработването на специални стомани, което позволява огромен напредък в машинната обработка. Оттогава тази група стомани претърпява бързо развитие, с промени в химичния състав, технологията на топене и термичната обработка. Това развитие е повлияно от различни фактори, свързани със суровини, икономически и технологични материали, като например временната необходимост от замяна на някои легиращи елементи, промените в ценовото съотношение на волфрам и молибден, появата на нови металургични производствени методи (позволяващи подобрена структурна еднородност), напредъка в технологията за термична обработка (позволяващ избягване на трудности, срещани при закаляване на стомани с високо съдържание на молибден) и т.н.
Освен това, интензивните изследвания са изяснили специфичните ефекти на отделните легиращи елементи и параметрите на термична обработка върху структурата и свойствата на бързорежещите стомани, което е довело до оптимизиране на техния химичен състав и приложения. Това е намалило и разходите за легиращи елементи, включени в много марки от тези стомани. Завладяващата история на развитието на бързорежещите стомани е разгледана в множество учебници и обзорни статии. Гамата от бързорежещи стомани, произвеждани понастоящем в различните страни, показва значителни вариации, но все по-голям брой марки се стандартизират и включват в международните стандарти.
В допълнение към трите основни вида стомана (молибден, волфрам и волфрам-молибден) съществуват производни марки с различно съдържание на въглерод, ванадий и кобалт, характеризиращи се с повишена твърдост и устойчивост на износване, в зависимост от условията на работа на инструмента.
Тъй като бързорежещите стомани принадлежат към групата на ледебуритните стомани, по време на втвърдяването първични карбиди, най-често от типа M6C, със състав Fe, се отделят директно от течния метал.4 (З, Пон)2C или Fe3(З, Пон)3C. В допълнение към тях, могат да се срещат и други видове карбиди – M2C с по-високо количество въглерод и молибден, най-често в зони на сегрегация, и MC – с по-високо количество ванадий.
В обозначението на вида според старите PN стандарти, буквата S означава бързорежеща стомана, на второ място е буквата, обозначаваща компонента на сплавта:
М – Молибден
S – Силиций
C – повишена концентрация въглища (в края на стоманената табела)
V - Ванадий
W – Волфрам
К- Кобалт
Третата част е число (в средата или в края на обозначението на марката стомана), което показва средното съдържание на даден легиращ елемент, чийто символ предхожда даденото число.
Например, марката стомана SW12C – означава бързорежеща стомана със средно съдържание на волфрам от 12% и повишено съдържание на въглерод.
SW7M – волфрам-молибденова стомана
SW18 – волфрамова стомана
SK10V – кобалт-ванадиева стомана
Други инструментални стомани
инструментална стомана за гореща обработка
легирана инструментална стомана за студена обработка
въглеродна инструментална стомана
бързорежеща стомана