Быстрорежущая сталь Р18

Отпуск

Превращения при отпуске: четвертое основное превращение.

Отпуск производится при температуре 230-275°С в соответствии с табл.5, твердость после отпуска HRC 57-61.

Полученная структура: отпущенный мартенсит, остаточный аустенит, карбиды.

Таблица составлена технологами термического цеха крупного предприятия для использования в практической работе и позволяет быстро и правильно назначить соответствующий режим термической обработки для 30-ти марок стали наиболее применяемых в машиностроении.

Температ. закалки, град.С

Температ. отпуска, град.С

Температ. зак. ТВЧ, град.С

Температ. цемент., град.С

Температ. отжига, град.С

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Сталь 20

Сталь 35

Сталь 45

Сталь 7ХГ2ВМ

Сталь У8, У8А

НВ до 250, масло

Сталь У10, У10А

НВ до 250, масло

Сталь 9ХС

Азотирование. Сеч. св. 70 мм

Сталь 30ХГСА

Сталь 12Х18Н9Т

Сталь 20Х13

Сталь 40Х13

Общее время нагрева (время нагрева и выдержки) деталей при закалке берётся из расчёта 1 минута на 1 мм наименьшего размера наибольшего сечения. В соляных ваннах – 35 секунд на 1 мм наименьшего размера наибольшего сечения.

Общее время нагрева (время нагрева и выдержки) деталей при отпуске берётся из расчёта:

а) низкий отпуск (температура 130…240 град.) — 3 минуты на 1 мм наименьшего размера наибольшего сечения, но не менее 30 – 40 минут.

б) средний отпуск (температура 240. 450 град.) — 2 – 3 минуты на 1 мм наименьшего размера наибольшего сечения.

в) высокий отпуск (температура 450. 700 град. — 2 минуты на 1 мм наименьшего размера наибольшего сечения.

Окончательный контроль термической обработки деталей вести по фактической твёрдости.

Сталь ХВГ ГОСТ 5950-2000

Массовая доля элемента, %

I группа – для изготовления инструмента, используемого в основном для обработки ме­таллов и других материалов в холодном состоянии;

По способу дальнейшей обработки горячекатаную и кованую металлопродукцию под­разделяют на подгруппы:

а – для горячей обработки давлением;

б – для холодной механической обработки (обточки, строжки фрезерования и т.д.)

По состоянию поверхности металлопродукцию подгруппы б подразделяют на:

О – обычного качества;

П – повышенного качества.

Температура критических точек, °С

Твердость стали после термообработки

Состояние поставки, режимы термообработки

Прутки и полосы отожженные или высокоотпущенные

Образцы. Закалка 850 °С, масло. Отпуск 180 °С

Изотермический отжиг 780 – 800 °С, охлаждение со скоростью

50 град/ч до 670 – 720 °С, выдержка 2 – 3 ч, охлаждение со

скоростью 50 град/ч до 550 °С, воздух

Подогрев 650 – 700 °С. Закалка 830 – 850 °С, масло. Отпуск

150 – 200 °С, воздух (режим окончательной термообработки)

Подогрев 650 – 700 °С. Закалка 830 – 850 °С. Отпуск

200 – 300 °С, воздух (режим окончательной термообработки)

Твердость и ударная вязкость в зависимости от сечения образца

Место вырезки образца

Закалка на мелкое зерно. Отпуск 150 – 160 °С

Твердость стали в зависимости от температуры отпуска

Температура отпуска, °С

Заготовки сечением до 50 – 60 мм. Закалка 840 °С,

масло или расплав солей с водой при 200 °С

Закалка 820 °С, масло

Закалка 830 – 850 °С, масло

Прокаливаемость (Твердость HRCЭ)

Расстояние от торца,

Критический диаметр в масле,

Кривая зависимости твердости по Роквеллу (HRC) от температуры отпуска:

Температура ковки, °С:

Свариваемость – не применяется для сварных конструкций.

Обрабатываемость резанием – в горячекатаном состоянии при HB 235 и σВ=760 МПа, Кυ тв. спл=0,75, Кυ б. ст=0,35,

Склонность к отпускной хрупкости – малосклонна.

Применение: для измерительных и режущих инструментов, для которых повышенное коробление при закалке недопустимо; резьбовых калибров, протяжек, длинных метчиков, длинных разверток, плашек и другого вида специального инструмента, холодновысадочных матриц и пуансонов, технологической оснастки.

кованая круглого и квадратного сечений – ГОСТ 1133-71;

горячекатаная круглого сечения – ГОСТ 2590-88;

горячекатаная квадратного сечения – ГОСТ 2591-88;

полосовая – ГОСТ 4405-75;

калиброванная – ГОСТ 7417-75; ГОСТ 8559-75 и ГОСТ 8560-78;

сталь со специальной отделкой поверхности – ГОСТ 14955-77.

Р18

В Р18 содержится большое количество веществ, которое улучшают свойства стали. Главное из них – вольфрам. Буква Р в марке означает, что она содержит вольфрам, а число 18 показывает процент вольфрама. Кроме вольфрама в Р18 содержится много других веществ: 0.8 % углерода, который придает высокую твердость, 0.4% марганца и кремния, которые улучшают вязкость, 4% хрома, который замедляет ржавление, 1.2 % ванадия, отвечающего за общую прочность и 0.5 % кобальта, за счет которого обеспечиваются режущие свойства. Содержание железа в этой стали – 73%, что не очень много.

Так как этот вид стали зачастую применяется для инструментов, туда добавляют молибден для жаростойкости и никель для пластичности.

Металл закаляют до трех раз – после второй закалки при температуре 400 градусов она становится прочнее, а после финишной третьей – особо твердой.

Все эти свойства относят Р18 к быстрорежущим – инструментом из этой стали можно работать до 4 раз быстрее, чем простым. Рассмотрим теперь плюсы и минусы этого сплава для изготовления клинков ножей.

Задание.

При высоких скоростях резания и больших нагрузках для изготовления режущего инструмента (протяжки, фрезы, сверла, метчики и др.) применяется быстрорежущая сталь Р18.

1. Укажите оптимальный режим термической обработки фрезы, изготовленной из этой стали, постройте график термообработки для этой стали в координатах t().

2. Опишите структурные превращения, происходящие при термической обработке.

3. Приведите основные сведения об этой стали: ГОСТ, химический состав, свойства, достоинства, недостатки, влияние легирующих элементов, другие марки стали такого же типа и др.

Сведения о быстрорежущей стали марки р18.

Сталь инструментальная быстрорежущая( по ГОСТ 9373-60) предназначается для изготовления металлорежущего инструмента с большим сопротивлением изнашиванию и сохранением механических свойств в условиях повышенной температуры до 600-700оC.

Основные сведения.

ГОСТ 19265-73,другие марки:Р9,Р12,Р9Ф5,Р6М5К5,Р9М4К8,Р9К5,Р10К5Ф2 и др.

Химический состав.

Механические свойства.

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска.

Технологические свойства.

Температура ковки: Начала 1200, конца 900. Охлаждение в колодцах при 750-800 0С.

Свариваемость: при стыковой электросварке со сталью 45 и 40Х хорошая.

Шлифуемость: повышенная (ГОСТ 19265-73).

Температура критических точек.

Физические свойства.

Красностойкость.

Основные свойства

(достоинства и недостатки):

1. повышенная износостойкость

2. узкий интервал закалочных температур

3. повышенная пластичность при горячей пластической деформации

4. пониженная шлифуемость

Назначение.

Резцы, сверла, фрезы, резьбовые фрезы, долбяки, развертки, зенкеры, метчики, протяжки для обработки конструкционных сталей с прочностью до 1000 МПа, от которых требуется сохранение режущих свойств при нагревании во время работы до 600 °С, заменитель сталь Р12.

Влияние легирующих элементов на свойства стали.

Основное свойство быстрорежущих сталей – высокая теплостойкость. Она обеспечивается введением большого количества вольфрама совместно с другими карбидообразующими элементами: молибденом, ванадием, хромом.

W и Mo в присутствии Cr связывают углерод в специальный труднокоагулируемый при отпуске карбид типа Ме6С и задерживают распад мартенсита. Выделение дисперсных карбидов, которое происходит при повышенных температурах отпуска(500-600 оC), вызывает дисперсионное твердение мартенсита( явление вторичной твердости). Особенно эффективно вторичная твёрдость и теплостойкость повышаются при введении нескольких сильных карбидообразователей, например вольфрама ( одного или совместно с молибденом) и ванадия. При отпуске ванадий, выделяясь в виде карбидов, усиливает дисперсионное твердение, а вольфрам ( молибден), сохраняясь в мартенсите, задерживает его распад . Добавление ванадия усиливает действие вольфрама и молибдена.

Увеличению теплостойкости способствует также кобальт. Он не образует карбидов, но, повышая энергию межатомных сил связи, затрудняет коагуляцию карбидов и увеличивает их дисперсность.

Основное же назначение углерода – повышенная твердость.

В результате комплексного легирования инструменты из быстрорежущих сталей сохраняют высокую твёрдость до 560-6400С и допускают в 2-4 раза более производительные режимы резания,чем инструменты из углеродистых и низколегированных сталей.

Основные свойства быстрорежущей стали марки Р18 в состоянии поставки

( первичная термическая обработка).

Температура ковки : 1200-900 оC

Температура отжига : 840-860 оC

НВ( не более) : 255

Массовая доля карбидной фазы : 28%

Основные характеристики

К виду рапидных сталей относят сплавы металлов, в которые добавлены дополнительные вещества, улучшающие их химические и физические свойства. Благодаря этому сплав металла становится крепким, износостойким, не способным контактировать с кислородом и покрываться ржавчиной. Быстрорежущая сталь Р6М5 отличается от обычных углеродных сплавов тем, что она может обрабатывать любой твердый материал на высокой скорости, обладая хорошей износостойкостью.

Микроструктура стали Р6М5

Она обладает уникальными свойствами, которые позволяют изготавливать такие инструменты, как фрезы, метчики или развертки. Изготовленные из этого сплава, они будут служить владельцу верой и правдой очень долго.

А к наиболее известным и характеристикам стали марки Р6М5 относятся:

• Твердость стали марки Р6М5 при нагреве. Обычно другие сплавы при длительном и безостановочном бурении, начинают нагреваться, а с повышением температуры, как известно, металл начинается размягчаться. И сверло теряет свои способности и становится хрупким. Эта же быстрорежущая сталь способна нагреваться до 6000 °С, сохраняя свои начальные свойства и не теряя крепости.
• Повышенное сопротивление накаливанию при достаточно высоких температурах.
• Очень хорошо держит заточку.
• Имеет высокую вязкость.
• Отлично обрабатывается на шлифовальном оборудовании.
• Держит нагрузки от удара на отлично.

Характеристики стали Р6М5, перечисленные выше, делают сплав металлов незаменимым в строительстве.

Области использования

Благодаря вышеперечисленным характеристикам и невысокой стоимости сталь 95Х18 нашла применение во многих отраслях современного производства.

Авиационное приборостроение использует данную сталь для изготовления ответственных узлов механизмов, к которым предъявляются требования повышенного значения износостойкости. Детали из 95Х18 устойчивы в работе при температуре окружающей среды до 500 ºС и умеренном воздействии агрессивных сред. В первую очередь, сюда относятся посадочные кольца подшипников качения и скольжения.

В машиностроении сталь активно используется как материал деталей, работающих в условиях абразивного износа. Ее способы применения крайне разнообразны и включают всевозможные втулки, валы, оси, клапаны гидравлических установок, пружины и прочее.

В нефтяной промышленности 95Х18 применяют для изготовления ролико- и шарикоподшипников.

Самое большое распространение сталь 95Х18 получила при изготовлении клинкового оружия.

Основные современные ножи, применяемые в охоте и туризме, обычно производятся из сталей двух марок. Это 95Х18 и 65Х13. Каждая из них имеет свои особенности. До сих пор активно ведутся споры на форумах сайтов охотников, какая же все-таки из них лучше. 

Сталь 95х18 для ножей плюсы и минусы

Преимущества:

• Прежде всего стоит отметить выгодное соотношение стоимости ножей и их эксплуатационных характеристик. Средняя их цена варьируется в пределах 3000 рублей.
• При более или менее «грамотном» использовании ножи держат заточку до 2 месяцев.
• Процесс заточки не требует высокой квалификации от владельца клинка.
• Данные ножи отличаются высокими характеристиками сопротивляемости коррозии металла.
• Повышенная твердость и прочность.

Недостатки:

• Ножи, изготовленные из стали 95Х18, имеют низкое значение показателя ударной вязкости. Это может стать причиной образования трещин при воздействии ударных нагрузок, а то и вовсе расколоть нож. Как результат, такие клинки непригодны для метания.
• Эксплуатационная характеристика клинка сильно зависит от проведенной ранее термической обработки. Сталь чувствительна к малейшим отклонениям от технологии ее проведения. Хотя отметим, что в условиях массового производства выполнение данной операции полностью возлагается на специализированное оборудование, сводящее появление некачественной продукции на нет.

Марочник сталей характеристики, свойства сталей и сплавов

Цена

Инструментальная быстрорежущая сталь Р18 используется для изготовления режущего инструмента (все виды) при обработке конструкционных материалов.

Сварка

Резка

Массовая доля элементов не более, %:

Красностойкость

Сталь марки Р18 используют в машиностроении для изготовления режущего инструмента (все виды) при обработке конструкционных материалов.

Механические свойства

Свариваемость

Физические свойства

Купить инструментальную быстрорежущую сталь Р18 в Санкт-Петербурге Вы можете по телефону + 7 (812) 703-43-43. Специалисты компании «ЛенСпецСталь» оформят заказ, сориентируют по сортаменту, ценам, условиям доставки.

Химический состав

Химический состав стали марки Р6М5 представляет собой нижеперечисленные металлы:

• вольфрам;
• ванадий;
• кремний;
• медь;
• хром;
• марганец.

Химический состав стали Р6М5 и некоторых других быстрорежущих сталей

Сплав с добавлением кобальта, а именно сталь Р6М5К5, используют с начала двадцатого века. Содержание кобальта в изделиях, изготовленных из нее, не выше 15 процентов. Если же легируют ее ванадием и хромом, то металлическая основа ее только повышается. Из этой стали изготавливают такие изделия, как инструменты для резания кислотостойких металлов, жаропрочных, попадающие под аустенитную классификацию. В то время как обработка таких металлов изделиями из другого сплава очень затруднена. Данная сталь отличается повышенной твердостью и теплостойкостью.

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».

Внедрение современных технологий, а именно с применением азотирования, можно встретить следующую маркировку Р9АФ5.

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

Для начала следует обратиться к имеющейся технической документации. В данном случае ею выступит ГОСТ под номером 19265-73. В нем же нас интересует в первую очередь перечень всех легирующих элементов, содержащихся в сплаве, и их массовая доля, естественно, в процентах.

Сталь Р18 имеет следующий химический состав.

• Углерод, придающий ей твердость и прочность – от 0,7 до 0,8 процента.
• Марганец и кремний, повышающие износостойкость и прочность стали без уменьшения ударной вязкости – от 0,2 до 0,5 процента.
• Хром, повышающий коррозионную стойкость и общую прочность, содержится в количестве 3,8–4,4 процента от общей массы.
• Вольфрам – главный легирующий компонент для любой быстрорежущей стали, повышающий прочность, режущие свойства и жаростойкость. В сплаве содержится в количестве от 17 до 18,5 процента.
• Ванадий, повышающий прочностные характеристики стали, в составе содержится от 1–1,4 процента.
• Добавка кобальта в размере 0,5 процента от общей массы тоже положительно сказывается на режущих свойствах и прочности сплава.
• Помимо прочего, в состав стали добавляется один процент молибдена, что помогает ей стать еще тверже и при этом увеличить свои жаростойкость и режущие свойства.
• Никель в количестве 0,6 процента в лигатурном составе присутствует дабы сбалансировать сталь, придав ей пластичности и упругости, а также увеличить прокаливаемость.

Однако даже в столь насыщенной легирующими элементами стали не обошлось без «вредителей» в виде незначительных примесей меди – 0,25 процента, фосфора и серы – по 0,3 процента.

Особенности

Сталь марки Р6М5 и Р18 применяют не только при изготовлении ножей, но и в производстве кранов, свёрл, промышленных режущих инструментов. Их выделяет способность сохранять твёрдость и остроту при воздействии высоких температур, значительных ударных нагрузках. Такими характеристиками сталь наделает высокое содержание углерода и вольфрама в составе.

Термическая обработка

Для придания ножам из Р18 и Р6М5 повышенной прочности и износостойкости, металл подвергается соответствующей термической обработке. Она проходит в 2 этапа:

1. Закаливание – нагревание до температуры 1200-1300С. Во избежание образования трещин, осуществляется постепенно. Сначала металл нагревают до температуры 400-500С, после – до температуры 800-850С. При максимальном нагреве заготовка подвергается термообработке ограниченное время (на каждый миллиметр толщины 10-15 секунд). Во время закаливания карбид разлагается, сплав насыщается вольфрамом и углеродом.
2. Отпуск – проводят при температуре 550-560С. Осуществляется в 2-3 этапа, каждый длительностью не менее часа. При этом повышаются прочностные характеристики металла.

Нагрев стали проводят в специальных соляных ваннах, которые состоят из хлорида бария (78%) и натрия хлора (22%). Фтористый магний применяют для раскисления раствора.

Производство режущего инструмента

После термической обработки стали начинается производство режущих инструментов. Для этого заготовки, которые предварительно проверяют на соответствие требованиям ГОСТа, направляют на шлифовку. Изделия из стали Р18 легче шлифуются, но и меньший период времени сохраняют остроту. Ножи из сплава Р6М5 возможно заточить только при наличии профессиональных инструментов и навыков, но качество заточки у них значительно лучше. На производстве для шлифовки заготовок из стали Р18 и Р6М5 применяют специализированные станки.

Нож Гриф сталь Р18, рукоять береста.

Использование при резании

Ножи из стали Р18 и Р6М5 являются быстрорезами, они универсальны в применении. Металл отлично показывает себя при нагревании и механических нагрузках. Он не теряет прочности, не деформируется. Производители ножей из данных марок стали проводили эксперименты, в ходе которых успешно справлялись не только с нарезкой различных продуктов питания (мясо, кости, хрящи), но и разрезании древесины, и даже металлических пластин толщиной в несколько миллиметров!

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.

Р18

В Р18 содержится большое количество веществ, которое улучшают свойства стали. Главное из них – вольфрам. Буква Р в марке означает, что она содержит вольфрам, а число 18 показывает процент вольфрама. Кроме вольфрама в Р18 содержится много других веществ: 0.8 % углерода, который придает высокую твердость, 0.4% марганца и кремния, которые улучшают вязкость, 4% хрома, который замедляет ржавление, 1.2 % ванадия, отвечающего за общую прочность и 0.5 % кобальта, за счет которого обеспечиваются режущие свойства. Содержание железа в этой стали – 73%, что не очень много.

Так как этот вид стали зачастую применяется для инструментов, туда добавляют молибден для жаростойкости и никель для пластичности.

Металл закаляют до трех раз – после второй закалки при температуре 400 градусов она становится прочнее, а после финишной третьей – особо твердой.

Все эти свойства относят Р18 к быстрорежущим – инструментом из этой стали можно работать до 4 раз быстрее, чем простым. Рассмотрим теперь плюсы и минусы этого сплава для изготовления клинков ножей.

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.