1.3 Хімічний склад

Швидкорізальні сталі застосовують для ріжучих інструментів, що працюють в умовах значного навантаження та нагріву робочих кромок. Інструмент з швидкорізальних сталей володіє високою стабільністю властивостей. Вони позначаються згідно з ГОСТ 19265 - 73 і містять 0,7-1,5% С, поставляються високоякісними. Вони маркуються Р18, Р6М5 та ін. У марках стали букви і цифри позначають Р - швидкорізальна (від англ. Слова "Rapid" - швидкий), цифра, наступна за буквою - середню масову частку вольфраму, М - молібден, Ф - ванадій , К - кобальт, А - азот; цифри, наступні за літерами, означають відповідно масову частку молібдену, ванадію, кобальту; Ш - електрошлаковий переплав. У позначенні марок сталі не вказують масову частку: хрому - за будь-якої масовій частці, молібдену - до 1% включно, ванадію - в сталі марок Р18, Р6М5, Р9К5, Р6М5К5, Р9М4К8 Хімічний склад сталей вказаний в таблиці1.1

Таблиця 1.1 Хімічній склад сталей ,%

P	не більше	0.030	0.030	0.030	0.030	0.030	0.030	0.030	0.030
S		0.030	0.025	0.025	0.030	0.030	0.030	0.030	0.030
Cu		0.25	0.25	0.25	0.25	0.25	0.25	0.25	0.25
Ni		0.6	0.6	0.6	0.6	0.6	0.6	0.6	0.6
Mo		≥1.00	4.80-5.30	4.80-5.30	≥1.00	≥ 1.00	≥ 1.00	4.80-5.30	3.80-4.30
Co		≥ 0.5	≥ 0.5	≥ 0.5	≥ 0.5	4.70-5.20	5.00-6.00	4.70-5.20	7.50-8.50
V		1,00-140	1,70-2,10	2,30-2,70	2,50-3,00	1,80-2,20	2,30-2,70	1,70-2,10	2,30-2,70
W		17,00-18,00	5,50- 6,50	5,70-6,70	12,00-13,00	17,00- 18,50	9,00- 10,00	5,70-6,70	8,50-9,50
Cr		3,8-4,40	3,80-4,40	3,80-4,30	3,80-4,30	3,80-4,40	3,80-4,40	3,80-4,30	3,00-3,60
Si		0,2- 0,5	0,2- 0,5	0,2- 0,5	0,2- 0,5	0,2- 0,5	0,2- 0,5	0,2- 0,5	0,2- 0,5
Mn		0,2- 0,5	0,2- 0,5	0,2- 0,5	0,2- 0,5	0,2- 0,5	0,2- 0,5	0,2- 0,5	0,2- 0,5
С		0,73-0,83	0,82-0,90	0,95-1,05	0,95-1,05	0,85-0,95	0,90-1,00	0,86-0,94	1,00-1,10
Марка сталі		Р18	Р6М5	Р6М5Ф3	Р12Ф3	Р18К5Ф2	Р9К5	Р6М5К5	Р9М4К8

Фосфор і сірка збільшують крихкість сталі, причому фосфор надає холодноломкость, а сірка - красноломкость. Тому для швидкорізальних сталей фосфор і сірка є шкідливими домішками і вміст фосфору допускається до 0,030%, сірки - до 0,025%. При такому вмісті фосфору і сірки, при дрібному зерні, майже повній відсутності аустеніту, оптимальній кількості карбідів та їх рівномірному розподілі швидкорізальні стали після дисперсійного тверднення при відпуску зберігають задовільну в'язкість і відрізняються високою міцністю. Для ріжучого сталевого інструменту, що працює при високих навантаженнях і в умовах значного розігріву ріжучої кромки, дуже важливою є теплостійкість швидкорізальної сталі, тобто її особливість зберігати необхідні структуру і властивості при нагріванні.

Основними легуючими елементами швидкорізальних сталей, які забезпечують їх теплостійкість, є вольфрам та його хімічний аналог – ванадій. Ванадій, утворюючи дуже твердий карбід VC, підвищує зносостійкість інструменту, але погіршує шліфуємість [ ] Лахтин, Леонтьева.

У відпаленому стані структура швидкорізальних сталей складається із α–твердого розчину і карбідів. Основними карбідами в швидкорізальних сталях є: М₆С, МС, М₂₃С₆, М₃С приблизно однакового для всіх сталей складу (табл. 1.2).

Таблиця 1.2 – Склад карбідів у швидкорізальних сталях, %

Карбід	C	W+Mo	V	Cr	Fe
М6С (Fe3 (W, Mo)3C	2	55-65	2-4	3	27-38
МС (VC)	15	30	50	5	-
М23С6 (Cr23C6)	4	10	6	60	20
М3С (Fe3C)	6	2	2	10	80

Карбіди за умовами утворення поділяються на три види:

• «евтектоїдні» дрібні складові основний сорбітний фон (сорбіт – високодисперсний різновид перліту з міжпластинчастою відстанню ~ 0,2 мкм);

• вторинні карбіди, які виділились із аустеніту після закінчення кристалізації;

• первинні крупні карбіди, які виділились в результаті евтектичного перетворення.

Висока твердість мартенситу пояснюється розчиненням вуглецю в Fe_α. При відпуску із мартенситу у вуглецевій сталі виділяються дрібні частки карбідів. При температурі відпуску до 200°С твердість помітно не знижується. При підвищенні температури відпуску вище 200°С відбувається зростання карбідних віділень, і твердість знижується.

Червоностійкість досягається легуванням сталі карбідоутворюючими елементами (вольфрамом, молібденом, хромом, ванадієм) у такій кількості, при якій вони зв'язують майже весь вуглець в спеціальні карбіди і ці карбіді перехлдять в розчин при гартуванні[ ] (Гуляев, Лахтин, Леонгтьева).