Швидкорізальні інструментальні сталі – характеристики та марки
Швидкорізальна сталь – це інструментальна сталь високолегований який в основному використовується для виробництва різальних інструментів, що працюють зі швидкістю близько 30 м/хв, необхідних для підтримки твердості та стійкість до стирання при температурах 500-650oC. Швидкорізальна сталь також може бути використана для виробництва, серед іншого, весна працює в підвищені температури та підшипники, що працюють при температурах 400-500oC
Швидкорізальна сталь містить приблизно 30% легуючих елементів:
-всі містять близько 4% хрому, 1-5% ванадію, до 19,5% вольфраму
-більшість містить 1-10% молібдену
-близько 5-10% кобальту, що покращує властивості сталі при роботі за вищих температур
Вміст вуглецю має бути достатнім для утворення карбідів W, Mo, V.
Швидкорізальна сталь поділяється на групи:
- швидкорізальна вольфрамова сталь із вмістом W приблизно до 12%
-швидкорізний вольфрам із вмістом W близько 18%
- швидкорізальна вольфрамово-молібденова сталь з вмістом вольфраму 6-10% та вмістом Mo 3-5,5%
- швидкорізальна молібденова сталь з вмістом Mo 8-9% та вольфраму до 2%
Швидкорізальна інструментальна сталь займає особливе місце в групі інструментальних сталей, вирізняючись багатьма показниками: найвищим вмістом карбідоутворюючих легуючих елементів, ледебуритною структурою після лиття та спеціальною термічною обробкою, що дозволяє максимально використовувати явище вторинного гартування. Особливо бажаними властивостями швидкорізальних сталей є: найвища твердість зі стійкістю до холодного та гарячого стирання, значна пластичність та дуже висока прогартовуваність.
Кількісно, швидкорізальні інструментальні сталі становлять лише невелику частку від загального виробництва сталі, поступаючись місцем твердим сплавам. Їхнє технічне значення залишається значним завдяки універсальності як інструментального матеріалу та зростаючій сфері цих застосувань. Спочатку їх використовували лише для високопродуктивних обробних інструментів (звідси й їхня назва), але з часом їх почали використовувати не лише для різних інструментів для холодної та гарячої обробки, але й для певних компонентів машин, таких як підшипники кочення, пружини та інші конструктивні деталі, що вимагають особливо високої твердості та стійкості до стирання.
Виробництво перших швидкорізальних сталей, загартованих за температур, близьких до лінії солідуса, близько 1900 року стало одним з найефективніших досягнень у розробці спеціальних сталей, що дозволило досягти величезного прогресу в обробці металів. Відтоді ця група сталей зазнала швидкого розвитку, зі змінами в хімічному складі, технології плавки та термічній обробці. На цей розвиток вплинули різні сировинні, економічні та технологічні фактори, такі як тимчасова необхідність заміни деяких легуючих елементів, зміни в співвідношенні цін на вольфрам і молібден, поява нових методів металургійного виробництва (що дозволило покращити структурну однорідність), досягнення в технології термічної обробки (що дозволило уникнути труднощів, що виникають під час загартування сталей з високим вмістом молібдену) тощо.
Крім того, інтенсивні дослідження з'ясували специфічний вплив окремих легуючих елементів та параметрів термічної обробки на структуру та властивості швидкорізальних сталей, що призвело до оптимізації їхнього хімічного складу та застосування. Це також знизило витрати на легуючі елементи, що входять до складу багатьох марок цих сталей. Захоплива історія розвитку швидкорізальної сталі обговорюється в численних підручниках та оглядових статтях. Асортимент швидкорізальних сталей, що зараз виробляються в різних країнах, демонструє значну варіацію, але все більша кількість марок стандартизується та включається до міжнародних стандартів.
Окрім трьох основних видів сталі (молібден, вольфрам та вольфрам-молібден) існують похідні марки з різним вмістом вуглецю, ванадію та кобальту, що характеризуються підвищеною твердістю та стійкістю до стирання залежно від умов роботи інструменту.
Оскільки швидкорізальні сталі належать до групи ледебуритних сталей, під час затвердіння первинні карбіди, найчастіше типу M6C, складу Fe, виділяються безпосередньо з рідкого металу.4 (Зх, Пн)2C або Fe3(Зх, Пн)3C. Окрім них, можуть зустрічатися й інші типи карбідів – M2C з більшою кількістю вуглецю та молібдену, найчастіше в зонах сегрегації, та MC – з більшою кількістю ванадію.
У позначенні виду за старими стандартами PN літера S означає швидкорізальну сталь, на другому місці знаходиться літера, що позначає компонент сплаву:
М – Молібден
S – Кремній
C – підвищена концентрація вугілля (в кінці сталевого знака)
V - Ванадій
W – Вольфрам
K- Кобальт
Третя частина — це число (в середині або в кінці позначення марки сталі), яке вказує на середній вміст даного легуючого елемента, символ якого стоїть перед даним числом.
Наприклад, марка сталі SW12C – означає швидкорізальну сталь із середнім вмістом вольфраму 12% та підвищеним вмістом вуглецю.
SW7M – вольфрамово-молібденова сталь
SW18 – вольфрамова сталь
SK10V – кобальт-ванадієва сталь
Інші інструментальні сталі
інструментальна сталь для гарячої обробки
легована інструментальна сталь для холодної обробки
вуглецева інструментальна сталь
швидкорізальна сталь