Быстрорежущие инструментальные стали – характеристики и марки
Быстрорежущая сталь — это инструментальная сталь. высоколегированный который в основном используется для производства режущих инструментов, работающих со скоростью около 30 м/мин, и которые должны сохранять твердость и устойчивость к истиранию при температурах 500-650oC. Быстрорежущая сталь также может использоваться для производства, помимо прочего, весна работая в повышенные температуры и подшипники, работающие при температурах 400-500oC
Быстрорежущая сталь содержит приблизительно 30% легирующих элементов:
- все они содержат около 4% хрома, 1-5% ванадия и до 19,5% вольфрама.
- большинство содержат 1-10% молибдена
- Присутствует около 5-10% кобальта, что улучшает свойства стали при обработке при высоких температурах.
Содержание углерода должно быть достаточным для образования карбидов вольфрама, молибдена и ванадия.
Быстрорежущая сталь делится на группы:
- быстрорежущая вольфрамовая сталь с содержанием вольфрама до приблизительно 12%
- высокоскоростной вольфрам с содержанием W около 18%
- Вольфрам-молибденовая быстрорежущая сталь с содержанием вольфрама 6-10% и содержанием молибдена 3-5,5%.
- быстрорежущая молибденовая сталь с содержанием молибдена 8-9% и вольфрама до 2%.
Быстрорежущая инструментальная сталь занимает особое место в группе инструментальных сталей, отличаясь многими характеристиками: самым высоким содержанием карбидообразующих легирующих элементов, ледебуритовой структурой после литья и специфической термической обработкой, позволяющей максимально использовать явление вторичного упрочнения. К особенно желательным свойствам быстрорежущих сталей относятся: высочайшая твердость с устойчивостью к холодной и горячей абразивности, значительная пластичность и очень высокая закаливаемость.
В количественном отношении быстрорежущие инструментальные стали составляют лишь небольшую долю от общего объема производства стали, уступая место твердым сплавам. Однако их техническая значимость остается высокой благодаря универсальности в качестве инструментального материала и расширению сферы их применения. Первоначально они использовались только для высокопроизводительных обрабатывающих инструментов (отсюда и их название), но со временем их стали применять не только для различных инструментов холодной и горячей обработки, но и для некоторых компонентов машин, таких как подшипники качения, пружины и другие конструкционные детали, требующие особенно высокой твердости и износостойкости.
Производство первых быстрорежущих сталей, закаленных при температурах, близких к линии солидуса, около 1900 года стало одним из наиболее эффективных достижений в развитии специальных сталей, обеспечив огромный прогресс в механической обработке. С тех пор эта группа сталей пережила стремительное развитие, сопровождавшееся изменениями в химическом составе, технологии выплавки и термической обработке. На это развитие повлияли различные сырьевые, экономические и технологические факторы, такие как временная необходимость замены некоторых легирующих элементов, изменения соотношения цен на вольфрам и молибден, появление новых металлургических методов производства (обеспечивающих улучшенную структурную однородность), достижения в технологии термической обработки (позволяющие избежать трудностей, возникающих при закалке сталей с высоким содержанием молибдена) и так далее.
Кроме того, интенсивные исследования позволили уточнить специфическое влияние отдельных легирующих элементов и параметров термической обработки на структуру и свойства быстрорежущих сталей, что привело к оптимизации их химического состава и областей применения. Это также снизило стоимость легирующих элементов, вносимых во многие марки этих сталей. Увлекательная история развития быстрорежущих сталей описана во многих учебниках и обзорных статьях. Ассортимент быстрорежущих сталей, производимых в настоящее время в разных странах, значительно различается, но все большее число марок стандартизируется и включается в международные стандарты.
Помимо трех основных типов стали (молибден, вольфрам и вольфрам-молибденСуществуют производные марки с различным содержанием углерода, ванадия и кобальта, характеризующиеся повышенной твердостью и износостойкостью в зависимости от условий эксплуатации инструмента.
Поскольку быстрорежущие стали относятся к группе ледебуритовых сталей, при затвердевании из жидкого металла непосредственно выделяются первичные карбиды, чаще всего типа М6С, с составом Fe.4 (В, Мо)2С или железо3(В, Мо)3В. Помимо них, могут встречаться и другие типы карбидов – М.2C – с более высоким содержанием углерода и молибдена, чаще всего в зонах сегрегации, а MC – с более высоким содержанием ванадия.
В обозначении вида согласно старым стандартам PN используется буква. S означает быстрорежущую сталь, На втором месте буква, обозначающая компонент сплава:
М – Молибден
S – Кремний
С – повышенная концентрация каменный уголь (в конце стальной вывески)
V- Ванадий
В – Вольфрам
К-кобальт
Третья часть представляет собой число (в середине или в конце обозначения марки стали), указывающее среднее содержание данного легирующего элемента, символ которого предшествует данному числу.
Например, стальная маркировка SW12C означает быстрорежущую сталь со средним содержанием вольфрама 12% и повышенным содержанием углерода.
SW7M – вольфрамомолибденовая сталь
SW18 – вольфрамовая сталь
СК10В – кобальт-ванадиевая сталь
Другие инструментальные стали
Инструментальная сталь для горячей обработки
легированная инструментальная сталь для холодной обработки
углеродистая инструментальная сталь
быстрорежущая сталь