Обзор марок инструментальной стали и покрытий: что такое HSS и ее разновидности, аналоги, применение, углеродистая сталь, напыления TiN, TiAIN, TiCN, Black и другие | CNCMagazine

Области применения основных марок быстрорежущих сталей

В таблице ниже представлена краткая информация по сфере применения HSS сталей для металлообработки.

Обрабатываемый материал

Виды инструмента

Резцы

Сверла

Развертки, зенкеры

Метчики, плашки

Протяжки,прошивки

Фрезы

Зуборезный инструмент

Ножовочные полотна, пилы

Концевые, дисковые

Насадные, торцевые

Углеродистые и низколегированные стали

Р6М5Ф3

Р6М5К5*

Р9К5

Р6М5

11РЗАМ3Ф2

Р6М5Ф3

Р12Ф3

Р6М5Р6М5Ф3

Р6М5К5*

Р6М5

11РЗАМ3Ф2

Р6М5Ф3

Р6М5Ф3

Р6М5

Р6М5

Р6М5Ф3*

Р6М5К5

Р6М5

Р6М5Ф3

Р6М5К5*

Р6М5

Р6М5Ф3

Р6М5К5*

Р9М4К8*

11Р3АМ3Ф2

Р6М5

Р9

Высоколегированные конструкционные, нержавеющие и легированные улучшенные стали

Р9К5

Р12Ф4К5

Р6М5К5

Р6М5Ф3

Р12Ф3

Р6М5К5

Р18

Р6М5Ф3

Р6М5К5

Р9М4К8

Р18

Р6М5

Р6М5Ф3

Р6М5К5

Р18

Р6М5Ф3

Р6М5К5

Р9К5

Р6М5К5

Р9М4К8

Р9К5

Р6М5К5

Р9К5

Р6М5К5

Р9М4К8

11Р3АМ3Ф2

Р6М5

Р9

Жаропрочные стали и сплавы, высокопрочные стали

Р18К5Ф2

Р12Ф4К5**

Р6М5К5

В4М12К23

Р6М5К5

Р9М4К8

Р18К5Ф2

Р12Ф4К5

Р6М5К5

Р9К5

Р6М5Ф3

Р6М5К5

Р18

Р6М5Ф3

Р6М5К5

Р18К5Ф2

Р9М4К8

Р6М5К5

В11М7К23

Р18К5Ф2

Р12Ф4К5**

Р6М5К5

В4М12К23

Р9М4К8

Р6М5К5

Р6М5

Примечание. Указаны наиболее предпочтительные марки стали.

*При работе на повышенных скоростях резания.

** Для инструментов простой формы.

Изготавливаем модельный нож из рапидной стали

    Для тех, кто еще не знаком с рапидом хочу пояснить, чем эта сталь так хороша для изготовления ножей?

1. Рапидные полотна и диски уже закалены, то есть нужно вырезать лезвие и заточить, проводить закаливание нет необходимости.

2. Высокие эксплуатационные свойства рапидных ножей.

3. Широчайший диапазон применения. От силового отскребания краски и т.п. от бетона до резьбы по дереву и прочих тонких работ.

К сожалению, данная сталь также имеет свои недостатки

1. Рапид достаточно хрупок – расплата за твердость. Тесть случайно уронил нож на пол – кончика как не бывало.

2. Рапидом обрабатывают детали из стали. Таким образом обрабатывать его очень долго. У меня, например, на заточку лезвия у меня ушло до часа времени.

3. Опять же, рапид только восстанавливать из подтупленного состояния до бритвы элементарно, достаточно нескольких правильных движений по точильному камню или наждачной бумаге. А если хорошо затупить, то придется потратить очень много времени на повторную заточку.

Ну а теперь небольшой обзорчик по изготовлению ножа.

1. На блошином рынке у дяди Васи (может быть Пети!) покупаем кусок мехпилы. Я за тридцать гривен (приблизительно три доллара) купил новую мехпилу длиной сантиметров 35. Потом в гараже у бати еще парочку поломанных нашел.

Обзор марок инструментальной стали и покрытий: что такое HSS и ее разновидности, аналоги, применение, углеродистая сталь, напыления TiN, TiAIN, TiCN, Black и другие | CNCMagazine

2. Отпиливаем болгаркой от полотна мехпилы нужный по длине отрезок. Ножовкой по металлу даже не пытаемся.

2. На отрезанном куске рисуем контур будущего клика

3. Зажимаем в тиски и болгаркой с отрезными и зачистными кругами делаем контур (не забываем про маску при работе с болгаркой).

4. На точиле или болгаркой (последней быстрее, но менее качественно), формируем вгрубую спуски.

5. На крупнозернистом камне доводим спуски до примерно приличного вида.

6. Берем твердую гладкую поверхность, например разделочную доску, накладываем или наклеиваем туда шкурку требуемой зернистости и двигая клинок вперед назад, доводим клинок до требуемого результата.

7. При большом желании можно отполировать на точиле вулканитовыми резиновыми кругами или войлоком с пастой ГОИ. Клинок готов.

Теперь пришло время сделать ручку.

Итак, варианты здесь следующие, в порядке возрастания сложности и улучшения качества:

1. Не делать ручку вообще в принципе.

2. Обмотать ручку изолентой (скотчем), что было крайне популярно в Советское время.

3. Обтянуть ручку кембриком (термоусадочной трубкой)

4. Обмотать ручку веревкой, трубкой от капельницы или чем -то подобным

5. Пластиковая сантехническая термотруба для горячей воды подходящего диаметра. Зажимаем в тиски клинок хвостом вверх и набиваем киянкой трубку необходимой длины (клинок изначально делаем слегка на конус). Трубку можно слегка пошкурить – будет лучше сидеть в руке. Неплохая ручка за короткий строк.

7. Сделать удобную функциональную рукоятку из дерева, фанеры, пластика.

     Собственно я воспользовался последними двумя вариантами. Первый нож сделал в виде модельного ножа с ручкой из термотрубы, 

Обзор марок инструментальной стали и покрытий: что такое HSS и ее разновидности, аналоги, применение, углеродистая сталь, напыления TiN, TiAIN, TiCN, Black и другие | CNCMagazine

второй в виде сапожного с ручкой из бука.

Обзор марок инструментальной стали и покрытий: что такое HSS и ее разновидности, аналоги, применение, углеродистая сталь, напыления TiN, TiAIN, TiCN, Black и другие | CNCMagazine

 Ручку делал из двух половинок (бук), предварительно сделав в каждой пропил с помощью приспособы описанной мной в статье «Еще одна самодельная мини циркулярка или приспособа для элетроточила»

Обзор марок инструментальной стали и покрытий: что такое HSS и ее разновидности, аналоги, применение, углеродистая сталь, напыления TiN, TiAIN, TiCN, Black и другие | CNCMagazine

Обзор марок инструментальной стали и покрытий: что такое HSS и ее разновидности, аналоги, применение, углеродистая сталь, напыления TiN, TiAIN, TiCN, Black и другие | CNCMagazine

Полученную заготовку осталось только обработать напильником по своему вкусу. Результат выше.

Дерево можно вскрыть лаком или пропитать льяным маслом.

Желаню Всем терпения и усидчивости при изготовлении ножа из рапида!

Как подружить якорь с рапидом

Обзор марок инструментальной стали и покрытий: что такое HSS и ее разновидности, аналоги, применение, углеродистая сталь, напыления TiN, TiAIN, TiCN, Black и другие | CNCMagazine
Якорные крючья (далее якоря) заняли надежное место в сердцах и на обвязках большинства современных альпинистов. Но, статья вовсе не о надежности якорей или их геометрической форме, позволяющей порой ставить их руками и доверять им свою безопасность. Наверняка многие сталкивались с проблемой поврежденных карабинов после контакта с якорями: когда вы выбиваете якорь или забиваете его в неудобные места, часть энергии от удара вашего молотка переходит на ни в чем не повинный карабин, повреждая его. Небольшая бороздка, оставленная якорем на карабине, может легко повредить ваши тряпичные изделия, будь то веревка, петля или расходный репик.Обзор марок инструментальной стали и покрытий: что такое HSS и ее разновидности, аналоги, применение, углеродистая сталь, напыления TiN, TiAIN, TiCN, Black и другие | CNCMagazine
Есть вполне простое решение этой проблемы. Заменить верхний карабин оттяжки на рапид, повесить его на якорь и оставить навсегда эту точку страховки в собранном виде.Обзор марок инструментальной стали и покрытий: что такое HSS и ее разновидности, аналоги, применение, углеродистая сталь, напыления TiN, TiAIN, TiCN, Black и другие | CNCMagazine
Бонусом вы будете экономить вес, время, которое раньше тратили на снятие оттяжки и вщелкивание ее в якорь, место на вашей системе (рапид компактнее обычного карабина). При забивании якоря во внутренние углы рапиды также ведут себя лучше, чем стандартные оттяжечные карабины. К тому же стальной рапид гораздо труднее повредить и оставить глубокое углубление. Есть еще один плюс: даже самые дорогие рапиды дешевле обычных карабинов и держат они не меньше. Я использую рапиды CAMP, которые выдерживат 25 kN, что аналогично обычному оттяжечному карабину. Весят они 21 грамм. Чтобы рапид всю свою жизнь «косячился» одной стороной, и не переворачивался на стропу своей поцарапанной половиной — советую его закрепить резиночкой.Обзор марок инструментальной стали и покрытий: что такое HSS и ее разновидности, аналоги, применение, углеродистая сталь, напыления TiN, TiAIN, TiCN, Black и другие | CNCMagazine
Для того чтобы рапид неожиданно не раскрутился от вибраций во время восхождения и вы не загрустили от подобного вида [у меня такое было, грусть быстро перерастает в страх и отчаяние], можно добавить каплю клея или лака в резьбовое соединение и вы избежите ненужных страданий. Если есть под рукой плоскогубцы — используйте их, чтобы затянуть рапидик. Кто знаком с фум лентой, также можно небольшим кусочком, намотанным на резьбу, успокоить свою нервную систему. Ничего из вышесказанного у меня на восхождении не было, зато полиэтиленовый пакетик из-под продуктов был, я оторвал небольшой кусочек и положил на резьбу перед тем как закрутить. Пока держится и не раскручивается самопроизвольно.Обзор марок инструментальной стали и покрытий: что такое HSS и ее разновидности, аналоги, применение, углеродистая сталь, напыления TiN, TiAIN, TiCN, Black и другие | CNCMagazine
Если подытожить сравнение использования якоря с готовой оттяжкой против одиночного. — Легче — Дешевле — Компактнее — Исключается вероятность порчи веревки и строп — Быстрее Но есть и минус: если вы взяли с собой якоря в такой комплектации и не использовали на маршруте — вы зря пронесли оттяжку с рапидом всю гору, в изначальном варианте вы вхолостую пронесли бы только один якорь, а тут еще и оттяжку.Обзор марок инструментальной стали и покрытий: что такое HSS и ее разновидности, аналоги, применение, углеродистая сталь, напыления TiN, TiAIN, TiCN, Black и другие | CNCMagazine
За рапиды спасибо CAMP!

camp, cassin, рапиды, якоря

Классификация резцов токарных

Согласно ГОСТу существует три вида резцов токарных по металлу:

  • токарные и строгальные, у которых режущая часть изготовлена из быстрорежущей стали;
  • строгальные и токарные твердосплавные напайные;
  • токарные с механическим креплением пластин из керамики, твердых сплавов и других сверхтвердых материалов.

Производители выпускают такие типы резцов:

Типы токарных резцов: о — проходные прямые и б — проходные отогнутые, в — проходные упорные, г, д — подрезные, е — расточные проходные, ж — расточные упорные, а — отрезные, и —фасонные, к —резьбовые

  • резьбовые;
  • подрезные;
  • расточные;
  • универсальные.

В зависимости от направления, в котором совершаются подающие движения, можно выделить такие виды резцов для токарного станка:

  • левостороннего типа;
  • правостороннего типа.

Для идентификации инструмента необходимо на резец положить руку. Расположение кромки относительно большого пальца правой или левой руки укажет на тип инструмента.

В зависимости от характера работ, существует следующая классификация резцов:

  • для выполнения черновых работ, которые еще носят название обдирочные;
  • для получистовых работ;
  • для проведения чистовых работ;

Рабочий элемент резца подрезного представляет собой острую кромку (клин), который врезается в слой материала и деформирует его

  • для осуществления тонких технологических операций.

Режущая пластинка всех резцов, независимо от типа инструмента изготавливается из определенной марки твердых сплавов: ТК5К10, ВК8, Т15К6 и Т30К4. Самыми популярными являются резцы ВК8.

В зависимости от принципа установки различают следующие виды резцов по металлу для станка токарного:

  • радиальные;
  • тангенциальные.

В первом варианте токарный инструмент относительно оси заготовки, которая подвергается обработке, располагается под углом в 90 град. Данный тип изделий получил широкое распространение на промышленных предприятиях, благодаря тому, что резец довольно легко и быстро устанавливается в станок. К тому же существует большой выбор геометрических параметров режущей кромки.

Радиальные приспособления монтируют под углом, который равен 90° к плоскостям обрабатываемых деталей

Тангенциальный токарный резец располагается под любым углом, отличным от 90 град. относительно оси заготовки. Крепление данного инструмента к токарному станку оказывается более трудоемким, чем в предыдущем варианте. Однако тангенциальные резцы обеспечивают более качественную обработку металлической заготовки. Они могут быть использованы для токарных станков автомат и полуавтомат.

В зависимости от расположения главной режущей кромки относительно стержня существуют такие типы токарных резцов:

  • прямые – все проекции детали имеют прямую линию;
  • отогнутые – верхняя проекция имеет изогнутую линию, нижняя – прямую;
  • изогнутые – верхняя проекция отображена прямо линией, а боковая – изогнутой;
  • оттянутые – головка резца, которая может находиться на оси или быть сдвинутой влево или вправо, имеет меньшую ширину, чем стержень.

Тангенциальный резец оказывает большее сопротивление по сравнению с радиальным и снимает при равных условиях более крупную стружку

Токарные проходные резцы могут быть:

  • прямые;
  • отогнутые;
  • упорные отогнутые.

Проходные прямые резцы используются для обработки внешней поверхности цилиндрической заготовки. Купить прямой проходной резец ГОСТ 18877-73 можно за 280 руб. Державки для такого инструмента могут быть выполнены в двух типоразмерах:

  • традиционной прямоугольной формы – 25х16 мм;
  • квадратной формы, что используется для производства специальных работ – 25х25 мм.

У проходных отогнутых резцов рабочая часть может быть отогнута в левую или правую сторону, что дает возможность во время выполнения работы огибать заготовку с разных сторон. Помимо обработки торцевой части заготовки на токарном станке, инструмент используется для снятия фаски. Согласно ГОСТ 18877-73 державки для данного типа инструмента может иметь такие размеры:

  • 16х10 мм – для учебных станков;

Резец проходной упорный относится к режущим токарным инструментам, которые используются для обработки цилиндрических деталей

  • 20х12 мм – нестандартное изделие;
  • 25х16 мм – универсальный типоразмер;
  • 32х20 мм;
  • 40х25 мм – изготавливается на заказ для использования на габаритном станке.

Самым востребованным является упорный отогнутый инструмент режущий для станка токарного. Он применяется для обработки цилиндрических заготовок. Особый изгиб элемента позволяет за один проход снимать с круглой детали лишний металл. При обработке заготовки резец двигается вдоль вращения детали.

Маркировка быстрорежущих сталей

Все быстрорежущие стали обозначаются первой буквой Р (рапид — скорость), следующая цифра содержание вольфрама (буква В пропускается), затем указывается после букв М, Ф и К содержание молибдена, ванадия и кобальта.

При использовании быстрорежущих сталей распространенной ошибкой является подход к ней как к «самозакаливающейся стали». Т.е. достаточно нагреть сталь и охладить на воздухе, и можно получить твердый износостойкий материал.

Такой подход абсолютно не учитывает особенности высоколегированных инструментальных сталей.

Перед закалкой быстрорежущие стали необходимо подвергнуть отжигу. В плохо отожженных сталях наблюдается особый вид брака: нафталиновый излом, когда при нормальной твердости стали она обладает повышенной хрупкостью.

Грамотный выбор температуры закалки обеспечивает максимальную растворимость легирующих в α-железе, но не приводит к росту зерна.

После закалки в стали остается 25 ÷ 30 % остаточного аустенита. Помимо снижения твердости инструмента, остаточный аустенит приводит к снижению теплопроводности стали, что для условий работы с интенсивным нагревом режущей кромки является крайне нежелательным.

Снижения количества остаточного аустенита добиваются двумя путями: обработкой стали холодом или многократным отпуском. При обработке стали холодом ее охлаждают до -80 ÷ -70 ºC, затем проводят отпуск. При многократном отпуске цикл «нагрев — выдержка — охлаждение» проводят по 2 — 3 раза.

В обоих случаях добиваются существенного снижения количества остаточного аустенита, однако полностью избавиться от него не получается.

63. трорежущая сталь Р18 относится к быстрорежущим сталям нормальной производительности. Эта сталь, содержащая 18% вольфрама, долгое время была наиболее распространенной.

Инструменты, изготовленные из этой стали, после термической обработки имеют твердость HRC 62-65, красностойкость 600о С и достаточно высокую прочность. Сталь Р18 сравнительно хорошо шлифуется.

Существенным недостатком этой стали является большая карбидная неоднородность, особенно значительная в прутках большого сечения.

При увеличении карбидной неоднородности прочность стали снижается и при работе наблюдается выкрашивание режущих кромок инструмента и снижение его стойкости.

Большое количество избыточной карбидной фазы делает сталь Р18 более мелкозернистой, менее чувствительной к перегреву при закалке, более износостойкой.

Из стали Р18 могут изготовляться всевозможные инструменты, в том числе такие сложные как шеверы, долбяки, протяжки и др.

Сталь Р18 относится к быстрорежущим сталям нормальной теплостойкости. Быстрорежущие стали наиболее характерны для режущих инструментов.

Они сочетают высокую теплостойкость (500-650°С) в зависимости от состава и обработки) с высокими твердостью (до HRC 68-70), износостойкостью при повышенных температурах и повышенным сопротивлением пластической деформации.

Быстрорежущие стали позволяют повысить скорость резания в 2 — 4 раза по сравнению со скоростями, применяемыми при обработке инструментами из углеродистых и легированных инструментальных сталей. Быстрорежущие стали широко применяют для режущих инструментов, работающих в условиях значительного нагружения и нагрева рабочих кромок.

Инструмент из быстрорежущих сталей обладает достаточно высокой стабильностью свойств, что особенно важно в условиях гибкого автоматизированного производства.

Высокие режущие свойства быстрорежущих сталей обеспечиваются легированием сильными карбидообразующими элементами (вольфрамом, молибденом, ванадием), элементами, повышающими температуру ( ‘ )-превращения (кобальтом, алюминием), и применением специальной термической обработки, заключающейся в закалке с высоких температур (1200 — 1300 °С) и отпуске, вызывающем дисперсионное твердение.

Для стали Р18 основным является карбид М6С (Fe3W3C). Для получения высоких теплостойкости и твердости достаточно большая доля распадающегося карбида должна быть переведена при закалке в твердый раствор (аустенит, мартенсит), что насыщает его углеродом, вольфрамом, молибденом, ванадием, хромом.

В зависимости от химического состава, а следовательно, и уровня основных свойств быстрорежущие стали подразделяют на стали нормальной и повышенной теплостойкости (производительности). Если содержание ванадия не превышает 2%, их относят к быстрорежущим сталям нормальной теплостойкости (производительности). Это стали Р18, Р9 , Р6М5 .

Быстрорежущие стали с более высоким содержанием ванадия, а также дополнительно легированные кобальтом относят к сталям повышенной теплостойкости (Р12ФЗ , Р6М5ФЗ , Р18К5Ф2 , Р9К5 , Р6М5К5 , Р9М4К8 и др.).

К группе быстрорежущих сталей повышенной производительности следует отнести и быстрорежущие дисперсионно-твердеющие сплавы с интерметаллидным упрочнением. Их высокая теплостойкость и режущие свойства обеспечиваются высокими температурами ( ‘ )-превращения и упрочнением вследствие выделения при отпуске интерметаллидов.

64.Твёрдые сплавы — твёрдые и износостойкие металлические материалы, способные сохранять эти свойства при 900—1150 °C.

В основном изготовляются из высокотвердых и тугоплавких материалов на основе карбидов вольфрама, титана, тантала, хрома, связанные кобальтовой металлической связкой, при различном содержании кобальта или никеля. Различают спечённые и литые твёрдые сплавы.

Главной особенностью спеченных твердых сплавов является то, что изделия из них получают методами порошковой металлургии и они поддаются только обработке шлифованием или физико-химическим методам обработки (лазер, ультразвук, травление в кислотах и др), а литые твердые сплавы предназначены для наплавки на оснащаемый инструмент и проходят не только механическую, но часто и термическую обработку (закалка, отжиг, старение и др).

Порошковые твердые сплавы закрепляются на оснащаемом инструменте методами пайки или механическим закреплением. Твердые сплавы различают по металлам карбидов, в них присутствующих: вольфрамовые — ВК2, ВК3,ВК3М, ВК4В, ВК6М, ВК6, ВК6В, ВК8, ВК8В, ВК10, ВК15, ВК20, ВК25; титано-вольфрамовые — Т30К4, Т15К6, Т14К8, Т5К10, Т5К12В; титано-тантало-вольфрамовые — ТТ7К12, ТТ10К8Б.Безвольфрамовые ТНМ20, ТНМ25, ТНМ30

  • По химическому составу твердые сплавы классифицируют:
  • § вольфрамокобальтовые твердые сплавы (ВК);
  • § титановольфрамокобальтовые твердые сплавы (ТК);
  • § титанотанталовольфрамокобальтовые твердые сплавы (ТТК).
  • Твердые сплавы по назначению делятся (классификация ИСО) на:
  • § Р — для стальных отливок и материалов, при обработке которых образуется сливная стружка;
  • § М — для обработки труднообрабатываемых материалов (обычно нержавеющая сталь);
  • § К — для обработки чугуна;
  • § N — для обработки алюминия, а также других цветных металлов и их сплавов;
  • § S — для обработки жаропрочных сплавов и сплавов на основе титана;
  • § H — для закаленной стали.

Твердые сплавы в настоящее время являются распространенным инструментальным материалом, широко применяемым в инструментальной промышленности.

За счет наличия в структуре тугоплавких карбидов твердосплавный инструмент обладает высокой твердостью HRA 80-92 (HRC 73-76), теплостойкостью (800—1000 °C), поэтому ими можно работать со скоростями, в несколько раз превышающими скорости резания для быстрорежущих сталей.

Однако, в отличие от быстрорежущих сталей, твердые сплавы имеют пониженную прочность (σи = 1000—1500 МПа), не обладают ударной вязкостью.

Твердые сплавы нетехнологичны: из-за большой твердости из них невозможно изготовить цельный фасонный инструмент, к тому же они ограниченно шлифуются — только алмазным инструментом, поэтому твердые сплавы применяют в виде пластин, которые либо механически закрепляются на державках инструмента, либо припаиваются к ним.

65.Жаросто́йкая (окалиносто́йкая) сталь — это сталь, обладающая стойкостью против коррозионного разрушения поверхности в газовых средах при температурах свыше 550 °C, работающая в ненагруженном или слабонагруженном состоянии.

Жаростойкость (окалиностойкость) стали характеризуется сопротивлением окислению при высоких температурах. Для повышения окалиностойкости сталь легируют элементами, которые изменяют состав и строение окалины.

В результате введения в сталь необходимого количества хрома (Cr) или кремния (Si), обладающих бо́льшим родством с кислородом (O), чем железо (Fe), в процессе окисления на поверхности образуются плотные оксиды на основе хрома или кремния. Образовывающаяся тонкая плёнка из этих оксидов затрудняет процесс дальнейшего окисления.

Чтобы обеспечить окалиностойкость до температуры 1100 °C в стали должно быть не менее 28% хрома (например сталь 15Х28). Наилучшие результаты получаются при одновременном легировании стали хромом и кремнием.

  1. [править]Маркировка
  2. Пример: 20Х25Н20С2.
  3. § Цифры вначале маркировки указывают на содержание в стали углерода в сотых долях процента.
  4. § Буква без цифры — определённый легирующий элемент с содержанием в стали менее 1%:
  5. § Х — хром;
  6. § Н — никель;
  7. § С — кремний;
  8. § Т — титан;
  9. § М — молибден.
  10. § Буква и цифра после неё — определённый легирующий элемент с содержанием в процентах (цифра).

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Напыления, покрытия на инструменте из hss

Покрытия HSS инструмента

В маркировке иногда встречается название покрытий BALINIT®. Это линейка покрытий для инструмента от компании Oerlikon Balzers, которая применяет ультрасовременные технологии и оборудование.

Сегодня на рынке чаще всего встречаются следующие покрытия и напыления:

  • TiN, Balinit® A – напыление нитрида титана (желто-золотистый цвет инструмента). Однослойное покрытие. Повышает поверхностную твердость инструмента до ~ 2300 HV (микротвердость от 20-25 ГПа) и термостойкость до 600°C. Покрытие также облегчает отвод стружки, упругость инструмента и сцепление с материалом, снижается общее трение и вибрация, меньше вероятность появления наростов. В среднем стойкость инструмента повышается в 2-3 раза, а скорость резания – на 60%. Фрикционный коэффициент без СОЖ для стали − 0,4. Второе название, встречающееся в маркировке − Balinit® A.
  • TiAlN, FNT – напыление нитрида титана, легированное алюминием (серо-фиолетовый, почти черный цвет). Нано-структурированное покрытие. Поверхностная твердость повышается до ~3300 HV (микротвердость от 30-33 ГПа), стойкость к высоким температурам до 900°C. Другое название, которое встречается на маркировке − FNT (Balinit® Futura Nano Top).

Такое покрытие оптимально подходит для высоких скоростей резания, непрерывных режимов обработки, стружка легко отходит, даже без использования СОЖ (фрикционный коэффициент без СОЖ для стали 0,25), отличная профилактика образования наростов. Снижается поверхностное трение и вибрация.

  • TiAlN, Balinit® Х.TREME – напыление нитрид алюмо-тиатна (серо-фиолетовый цвет). Однослойное покрытие. Обладает похожими свойствами TiAlN нано-покрытия. Твердость составляет 3500 HV, стойкость к нагреву до 800°C. Напыление оптимально подходит для тяжелых условий резания.
  • Black (OX, Black Oxide) – оксидирование инструмента (покрытие черного цвета). Оксидная пленка часто используется на метчиках, иногда на сверлах. Мелкопористый слой хорошо удерживает смазку. Обработка инструмента в среде перегретого пара повышает стойкость к ржавчине (коррозии), а также предотвращает перегрев при высоких скоростях обработки, продляет срок службы инструмента. Black покрытие не подходит для цветных металлов.
  • TiC – напыление карбида титана. Повышает твердость до 2800-300 HV, термостойкость до 720°C. Низкая стойкость к разрушению – 45-55 H.
  • TiCN, Balinit® B – напыление карбонитрида титана (серо-голубой цвет). Многослойное покрытие. Повышает поверхностную твердость до 3000 HV и термостойкость до 400° C. Фрикционный коэффициент без СОЖ для стали 0,4. Твердость TiCN выше, чем у TiC напыления, и при этом пластичность не уступает TiN.
  • TiALN WC/C, HL – покрытие на основе алюмонитрида титана (цвет напыления темно-серый). Многослойное покрытие. Повышает твердость до ~3300 HV, термостойкость до 800°C. Позволяет не использовать СОЖ при коэффициенте для стали 0,2. Второе название HL (Balinit® Hardlube).
  • CrN – напыление нитрида хрома (серебристо-серый цвет). Однослойное покрытие. Повышает твердость инструмента до 1750 HV и стойкость к нагреву до 700°C. Оптимальное соотношение «твердость-пластичность». Улучшает стойкость инструмента к коррозии, появлению трещин, даже при циклических нагрузках. Можно использовать СОЖ высокой химической активности.
  • AlCrN – покрытие хромонитридом алюминия (серо-синий цвет). Покрытие в один слой, повышает твердость до 3200 HV, а стойкость к перегреву до 1100°C. Фрикционный коэффициент для сталей 0,35.

Следующие напыления и покрытия уже встречаются реже:

  • DLC – напыление на основе углерода (темно-серый или черный цвет). Один слой в 1,2 микрон. Повышает твердость инструмента до 4000-7000 HV, а термостойкость до 250-350°C.
  • ALS (Alu Speed, светло-серое) – однослойное покрытие на основе борида титана (TiB2). Создано для обработки алюминия, титановых сплавов, меди. Повышает твердость до 4000 HV, придает самосмазывающие свойства поверхности, делает ее супергладкой, отличная профилактика налипания стружки, наклепа.
  • TIALSIN – нано-композитное универсальное покрытие на основе нитрида титана-алюминия-кремния (цвет антрацит). Покрытие разрабатывалось для высокоабразивных материалов (чугунов) и высокопрочных закаленных сталей. Отличная теплостойкость до 900°C, твердость до 3500 HV. Коэффициент сухого трения для стали 0,45.
  • TIALCN – Титаново-углеродно-алюминиево-нитритное покрытие (цвет медный, фиолетово-красный). Придает твердость до 3500 HV, устойчивость к нагреву до 800°C. Низкий коэффициент сухого трения: 0,2. Отличная коррозийная стойкость, твердость и ковкость.

https://www.youtube.com/watch?v=WMBGfQ9bR8Q

Это основные покрытия и напыления, которые используются при производстве режущего инструмента по металлу из HSS. Технологии совершенствуются, изобретаются нано-покрытия и т.д. Все это позволяет значительно улучшить эксплуатационные характеристики сверл, метчиков, разверток и пр.

Область применения различных марок быстрорежущих сталей

Рассматривая применение износостойкого металла следует уделить внимание тому, что конкретный состав металла определяет его эксплуатационные качества. Инструмент изготовленный из подобного металла может выдерживать длительную эксплуатацию.

Режущий инструмент из быстрорежущей стали

Область применения достаточно обширна:

  1. Изготовление сверл. Сверла имеют достаточно сложную форму и конструкцию, которая получается путем литья.
  2. Изготовление резцов. Сегодня для удешевления резцов их основная часть изготавливается из недорого металла, и только режущая кромка из износостойкого материала.
  3. Изготовление напаек для режущего инструмента. В некоторые случаях режущая кромка сменная.
  4. Изготовление фрез. Фрезы также получаются методом литья расплавленного металла.

Материал может использоваться для получения инструмента, который будет выдерживать высокую нагрузку.

Сегодня, при повсеместной установке станков с ЧПУ, режущий инструмент повышенной устойчивости является единственным выходом из сложившейся ситуации, когда высокие скорости обработки создают проблемы.

Для увеличения эксплуатационных качеств быстрорежущей стали могут применяться стандартные методы обработки. Однако при этом учитывается состав металла. Примером назовем то, что процесс закалки предусматривает нагрев среды до температуры, которая позволяет обеспечить условия для растворения различных примесей и добавок.

После того, как обработка быстрорежущей стали была завершена, в сплаве остается до 30% аустенита, что существенно повышает теплопроводность и твердость.

Для уменьшения показателя аустенита в структуре могут применяться две технологии:

  1. Для повышения качества термической обработки нагрев проводится в несколько этапов. При этом выдержка проводится при определенной температуре, а также проводится многократный отпуск.
  2. Отпуск подразумевает охлаждение заготовки до низкой температуры, которая часто составляет — 800 градусов Цельсия.
  3. Закалка должна проводится при достаточно высокой температуре, так как только в этом случае происходит полное перестроение кристаллической решетки.
  4. Для охлаждения используется самая различная среда. Примером назовем применение масла иди соляных ванн. Обычная вода становится причиной появления самых различных дефектов, к примеру, трещин или окалин. После этого приходится выполнять дополнительную обработку для удаления дефектов.

Микроструктура быстрорежущей стали Р6М5: а) литое состояние; б) после ковки и отжига; в) после закалки; г) после отпуска

Кроме этого улучшение характеристик проводится следующим образом:

  1. Проводится насыщение поверхностного слоя цинком. Для того чтобы оказать требуемое воздействие на поверхность подобная операция предусматривает нагрев поверхности до 5600 градусов Цельсия. Выдержка может проходить в течение от 5 до 30 минут.
  2. Также может происходить насыщение поверхности азотом. Чаще всего подобная процедура проводится в газовой среде. Выдерживается заготовка или деталь в течении 10-40 минут, температура нагрева варьирует в пределе 550-6600 градусов Цельсия.
  3. В некоторых случаях химический состав металла изменяется путем сульфидирования поверхности. Подобным образом можно повысить твердость и прочность поверхности.
  4. В качестве дополнительной обработки на поверхность напыляется различный материал. За счет этого существенно изменяются эксплуатационные качества инструмента или детали.

Сегодня часто встречается ситуация, когда поверхность обрабатывается паром, что позволяет существенно повысить характеристики поверхностного слоя. Зачастую дополнительная обработка проводится в случае, когда режущая кромка была полностью подготовлена.

Расшифровка обозначения марок сталей

Изначально быстрорежущая сталь как материал для изготовления режущих инструментов была изобретена британскими специалистами.

https://www.youtube.com/watch?v=ccSlXrxQTSg

С учетом того, что инструмент из такой стали может использоваться для высокоскоростной обработки металлов, этот материал назвали «rapidsteel» (слово «рапид» здесь как раз и означает высокую скорость).

Такое свойство данных сталей и придуманное им в свое время английское название послужили причиной того, что обозначения всех марок данного материала начинаются с буквы «Р».

Правила маркировки сталей, относящихся к категории быстрорежущих, строго регламентированы соответствующим ГОСТ, что значительно упрощает процесс их расшифровки.

Первая цифра, стоящая после буквы Р в обозначении стали, указывает на процентное содержание в ней такого элемента как вольфрам, который во многом и определяет основные свойства данного материала.

Кроме вольфрама быстрорежущая сталь содержит в своем составе ванадий, молибден и кобальт, которые в маркировке обозначаются, соответственно буквами Ф, М и К.

После каждой из такой буквы в маркировке стоит цифра, указывающая на процентное содержание соответствующего элемента в химическом составе стали.

Пример расшифровки марки быстрорежущей стали

В зависимости от содержания в составе стали тех или иных элементов, а также от их количества, все подобные сплавы делятся на три основных категории. Определить, к какой из категорий относится сталь, достаточно легко, расшифровав ее маркировку.

Итак, стали быстрорежущих марок принято разделять на следующие категории:

  • сплавы, в которых кобальта содержится до 10%, а вольфрама до 22%; к таким сталям относятся сплавы марок Р6М5Ф2К8, Р10М4Ф3К10 и др.;
  • стали с содержанием не более 5% кобальта и до 18% вольфрама; такими сталями являются сплавы марок Р9К5, Р18Ф2К5, Р10Ф5К5 и др.;
  • сплавы, в которых как кобальта, так и вольфрама содержится не более 16%; к таким сплавам относится сталь Р9, Р18, Р12, Р6М5 и др.

Определение разновидности стали по искре

Как уже говорилось выше, характеристики сталей, относящихся к категории быстрорежущих, преимущественно определяются содержанием в них такого элемента как вольфрам.

Следует иметь в виду, что если в быстрорежущем сплаве содержится слишком большое количество вольфрама, кобальта и ванадия, то по причине формирования карбидной неоднородности такой стали режущая кромка инструмента, который из нее изготовлен, может выкрашиваться под воздействием механических нагрузок.

Таких недостатков лишены инструменты, изготовленные из сталей, содержащих в своем составе молибден. Режущая кромка подобных инструментов не только не выкрашивается, но и отличается тем, что имеет одинаковые показатели твердости по всей своей длине.

Маркой стали для изготовления инструментов, к которым предъявляются повышенные требования по их технологическим характеристикам, является Р18. Обладая мелкозернистой внутренней структурой, такая сталь демонстрирует отличную износостойкость.

Преимуществом использования стали данной марки является еще и то, что при выполнении закалки изделий из нее они не перегреваются, чего не скажешь о быстрорежущих сплавах других марок.

По причине достаточно высокой стоимости инструментов, изготовленных из стали этой марки, ее часто заменяют на более дешевый сплав Р9.

Технические характеристики стали марки Р18

Достаточно невысокая стоимость стали марки Р9, как и ее разновидности — Р9К5, которая по своим характеристикам во многом схожа с быстрорежущим сплавом Р18, объясняется рядом недостатков данного материала. Наиболее значимым из них является то, что в отожженном состоянии такой металл легко поддается пластической деформации.

Между тем сталь марки Р18 также не лишена недостатков. Так, из данной стали не изготавливают высокоточный инструмент, что объясняется тем, что изделия из нее плохо поддаются шлифовке.

Хорошие показатели прочности и пластичности, в том числе и в нагретом состоянии, демонстрируют инструменты, изготовленные из стали марки Р12, которая по своим характеристикам также схожа со сталью Р18.

https://www.youtube.com/watch?v=oDda0Ml3BuQ

Свойства стали марки Р9К5

Оставьте комментарий

Войти