Ātrgriezējinstrumentu tēraudi – raksturlielumi un kategorijas
Ātrgaitas tērauds ir instrumentu tērauds augsta sakausējuma ko galvenokārt izmanto, lai ražotu griezējinstrumentus, kas darbojas ar ātrumu aptuveni 30 m/min, un kas nepieciešami cietības uzturēšanai un nodilumizturība temperatūrā 500–650oC. Ātrgriezējtēraudu var izmantot arī, cita starpā, lai ražotu atsperes strādājot paaugstināta temperatūra un gultņi, kas darbojas 400–500 temperatūrāoC
Ātrgriezējtērauds satur aptuveni 30% leģējošo elementu:
-visi satur aptuveni 4% hroma, 1-5% vanādija, līdz 19,5% volframa
-vairums satur 1–10% molibdēna
aptuveni 5–10 % kobalta, kas uzlabo tērauda īpašības, strādājot augstākā temperatūrā
Oglekļa saturam jābūt pietiekamam, lai veidotos W, Mo, V karbīdi.
Ātrgaitas tērauds ir sadalīts grupās:
- ātrgriezējtērauds volframa ar W saturu līdz aptuveni 12%
-ātrgaitas volframs ar aptuveni 18% W saturu
- ātrgaitas volframa-molibdēna tērauds ar volframa saturu 6–10% un Mo saturu 3–5,5%
- ātrgriezējtērauds ar Mo saturu 8–9% un volframa saturu līdz 2%
Ātrgriezējtērauds ieņem īpašu vietu instrumentu tēraudu grupā, ko raksturo daudzas īpašības: visaugstākais karbīdus veidojošo leģējošo elementu saturs, ledeburīta struktūra pēc liešanas un īpaša termiskā apstrāde, kas ļauj maksimāli izmantot sekundārās sacietēšanas fenomenu. Īpaši vēlamās ātrgriezējtēraudu īpašības ir: augstākā cietība ar izturību pret aukstuma un karstuma nodilumu, ievērojama elastība un ļoti augsta sacietējamība.
Kvantitatīvi ātrgriezējinstrumentu tēraudi veido tikai nelielu daļu no kopējā tērauda ražošanas apjoma, zaudējot vietu cementētajiem karbīdiem. To tehniskā nozīme joprojām ir ievērojama, pateicoties to daudzpusībai kā instrumentu materiālam un paplašinātajam pielietojuma klāstam. Sākotnēji tos izmantoja tikai augstas veiktspējas apstrādes instrumentiem (tāpēc arī to nosaukums), bet laika gaitā tos sāka izmantot ne tikai dažādiem aukstās un karstās apstrādes instrumentiem, bet arī noteiktām mašīnu sastāvdaļām, piemēram, rites gultņiem, atsperēm un citām konstrukcijas daļām, kurām nepieciešama īpaši augsta cietība un nodilumizturība.
Pirmo ātrgriezējtēraudu, kas tika rūdīti temperatūrā, kas ir tuvu solidus līnijai, ražošana ap 1900. gadu bija viens no efektīvākajiem sasniegumiem speciālo tēraudu attīstībā, kas ļāva panākt milzīgu progresu apstrādē. Kopš tā laika šī tēraudu grupa ir piedzīvojusi strauju attīstību, mainoties ķīmiskajam sastāvam, kausēšanas tehnoloģijai un termiskajai apstrādei. Šo attīstību ietekmēja dažādi izejvielu, ekonomiskie un tehnoloģiskie faktori, piemēram, īslaicīga nepieciešamība aizstāt noteiktus leģējošos elementus, volframa un molibdēna cenu attiecības izmaiņas, jaunu metalurģisko ražošanas metožu parādīšanās (kas ļāva uzlabot struktūras vienmērīgumu), sasniegumi termiskās apstrādes tehnoloģijā (ļaujot izvairīties no grūtībām, ar kurām saskaras, rūdot tēraudus ar augstu molibdēna saturu) utt.
Turklāt intensīvi pētījumi ir noskaidrojuši atsevišķu leģējošo elementu un termiskās apstrādes parametru specifisko ietekmi uz ātrgriezējtēraudu struktūru un īpašībām, kā rezultātā ir optimizēts to ķīmiskais sastāvs un pielietojums. Tas ir arī samazinājis leģējošo elementu izmaksas, kas iekļautas daudzās šo tēraudu kategorijās. Ātrgriezējtēraudu attīstības aizraujošā vēsture ir aplūkota daudzās mācību grāmatās un pārskata rakstos. Pašlaik dažādās valstīs ražoto ātrgriezējtēraudu klāsts ievērojami atšķiras, taču arvien vairāk marku tiek standartizētas un iekļautas starptautiskajos standartos.
Papildus trim pamata tērauda veidiem (molibdēns, volframs un volframa-molibdēns) ir atvasinātas markas ar dažādu oglekļa, vanādija un kobalta saturu, kam raksturīga paaugstināta cietība un nodilumizturība atkarībā no instrumenta darba apstākļiem.
Tā kā ātrgaitas tēraudi pieder pie ledeburīta tēraudu grupas, sacietēšanas laikā no šķidrā metāla tieši izdalās primārie karbīdi, visbiežāk M6C tipa, ar sastāvu Fe.4 (R, Pirmd.)2C vai Fe3(R, Pirmd.)3C. Papildus tiem var rasties arī citi karbīdu veidi – M2C ar lielāku oglekļa un molibdēna daudzumu, visbiežāk segregācijas zonās, un MC – ar lielāku vanādija daudzumu.
Sugas apzīmējumā saskaņā ar vecajiem PN standartiem burts S nozīmē ātrgaitas tēraudu, otrajā vietā ir burts, kas apzīmē sakausējuma komponentu:
M – Molibdēns
S – silīcijs
C – paaugstināta koncentrācija ogles (tērauda zīmes galā)
V-vanādijs
W – Volframs
K-kobalts
Trešā daļa ir skaitlis (tērauda markas apzīmējuma vidū vai beigās), kas norāda konkrētā leģējošā elementa vidējo saturu, kura simbols atrodas pirms dotā skaitļa.
Piemēram, tērauda marķējums SW12C nozīmē ātrgriezējtēraudu ar vidējo volframa saturu 12% un palielinātu oglekļa saturu.
SW7M – volframa-molibdēna tērauds
SW18 – volframa tērauds
SK10V – kobalta-vanādija tērauds
Citi instrumentu tēraudi
karstās apstrādes leģētais instrumentu tērauds
leģētais instrumentu tērauds aukstajai apstrādei
oglekļa instrumentu tērauds
ātrgaitas tērauds