Объяснение материалов и свойств быстрорежущей стали.（2）

ОСОБЕННОСТИ ТЕРМООБРАБОТКИ HSS СТАЛИ И МЕТОДЫ ЕЕ УЛУЧШЕНИЯ

Термическая обработка HSS сталей позволяет усовершенствовать структуру материала и соответственно его свойства.

Обычно при производстве изделий из быстрорежущей стали используют следующие методы термической обработки:

1.         Отжиг.

Производство инструмента из HSS связано с прокаткой и ковкой, что влечет повышенную твердость и внутреннее напряжение материала. Отжиг убирает напряжение материала, повышает обрабатываемость сплава и способствует лучшей последующей закалке.

Стандартно отжиг на производствах происходит так – изделия постепенно и равномерно прогревают в печи при температуре от 200-300° C до ~ 850-900° C. При этом повышение температуры до максимальной величины происходит со скоростью 150-200 градусов в час. Передерживать сталь при отжиге нельзя. Затем материал также постепенно охлаждают – сначала снижают температуру в печи до 650°, затем вынимают изделие и оставляют до полного охлаждения в помещении при комнатной температуре.

Чтобы концентрация углерода в стали не уменьшалась, запекают изделия в закрытых ящиках.

Заводы при изготовлении небольшой партии заготовок используют изотермическую обработку, она требует меньше времени. Изделия кратковременно нагревают до 880-900 градусов Цельсия, затем на 2-3 часа помещают в температуру не более 720-730 градусов. После изделия охлаждают в печи сначала до температуры ≤ 400-450°C, а после остужают на открытом воздухе.

После отжига изделий из HSS требуются механическая обработка и завершающие этапы термообработки: закалка и отпуск.

1.         Закалка

Закаливание быстрорежущей стали осуществляется при температуре 1300° C и выше. Закалка нужна для придания материалу красностойкости. Однако нельзя превышать температурный предел во избежание оплавления и зернистости материала.  

1.         Отпуск

Во время закалки происходит так называемый отпуск. Материал многократно охлаждается до температуры 550-560 градусов. Отпуск проходит интервалами, с промежутком в 1 час. Во время отпуска и закалки аустенит переходит в мартенсит. Когда материал остывает до 100-200°C, возникает мартенсит. Дополнительный плюс – уходит внутреннее напряжение после закалки.

Для экономии времени на производствах чаще всего выполняют ускоренный отпуск HSS стали при повышенных температурах.

МЕТОДЫ УЛУЧШЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ИНСТРУМЕНТА ИЗ БЫСТРОРЕЖУЩИХ СТАЛЕЙ

Чтобы сверла, зенковки и прочие режущие изделия стали более твердыми, стойкими к ржавчине и износу, их дополнительно обрабатывают, используя методы химико-термической обработки. При нагревании изделий в определенной жидкой или газовой среде нужные вещества проникают в атомную кристаллическую решетку железа.

1.         Азотирование – поверхность насыщают азотом в газовой среде (80% азота и 20% аммиака либо 100% аммиак). За 10-40 минут при температуре 500-600°C поверхностная оболочка укрепляется.

2.         Цианирование – насыщение цинком поверхности в газовой или жидкой среде. Может проходить при высоких и средних температурах, длится от 5 до 45 минут. Высокотемпературный процесс проходит при t 800-900°C, низкотемпературный при 500-600 градусах. Насыщение поверхности инструмента цинком придает ему отличную стойкость к износу.

3.         Сульфидирование – насыщение изделий серой в течение 2-3 часов. Материал нагревают в серно-азотистых солях при t 550-600°C.  Процесс также повышает износостойкость режущих кромок.

МАРКИ, РАЗНОВИДНОСТИ БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ

По химическому составу быстрорежущие стали разделяются на три основные группы:

·            С высоким содержанием вольфрама (T)

·            Молибденовые (M)

·            Высоколегированные стали

В советской и российской маркировке стали из быстрореза обозначаются русскими буквами, где ?Р? ?rapid steel? — быстрая сталь (при этом цифра после ?Р? обозначает процент содержания вольфрама, а сама буква ?В? не указывается). После буквы Р следуют буквы М (молибден), Ф (ванадий) и/или К (кобальт) с цифрой, которая обозначает % содержания молибдена, ванадия и кобальта. Например, популярная сталь Р6М5 ?говорит? о том, что в сплаве есть 6% вольфрама и 5% молибдена. Содержание углерода, хрома и других элементов в маркировке обычно не указывают.

 

 

В иностранной маркировке обычные быстрорежущие стали обозначаются аббревиатурой HSS, кобальтовые – HSS-E, HSS-Co. Что касается ?маркировки? Super HSS – то не стоит обращать на нее внимание, это обычный маркетинговый ход.

Таблица с наиболее распространенными марками HSS стали и ее отечественными аналогами: