1.4 Основні механічні властивості

До швидкоріжучого інструменту відносять різці, свердла, фрези, мітчики, плашки та ін. Основною перевагою швидкоріжучої сталі є володіння красноломкістью, так як під час різання кромки розігріваються до 600 ^оС. При цьому в сутінках стає помітно темно-червоне сяйво. Найбільш поширені на заводах сталі марок Р9, Р12 и Р 18.Поруч з ними застосовують сталі,в яких дорогоцінний вольфрам частково заміняю молібденом, кобальтом і ін.: Р9Ф5, Р9К5, Р6М5 та ін..

Сталі Р9 та Р18 по красно стійкості приблизно рівні. Сталь Р18 дорожча, так як має 18% вольфраму, а сталь Р9 містить вдвічі менше, але складніша в обробці і є менш технологічною: вона схильна до зневуглецюванню , перегріву і гірше шліфується.

Сталь Р 12 при однаковій в порівнянні зі сталю Р18 теплостійкістю і шліфуємістю в той же час володіє меншою карбідною не однорідністю і більш високою пластичністю. До того ж, вона забезпечує на 30% економ іі вольфраму.

У зв’язку з високою вартістю швидкоріжучої сталі інструмент розміром більше 10 мм в перетині економічно вигідно виготовляти зварним; ріжучу частину - із швидкоріжучої сталі, а хвостову та державку,- із вуглецевої сталі 40-45 або низьколегованої 40Х. Обидві частини з’єднують за допомогою стиковго зварювання.

Швидкоріжуча сталь відноситься до високолегованих сталей, тому після прокатки або ковки охолодження її навіть на спокійному повітрі викликає підвищення твердості. Це ускладнює обробку різанням при виготовлені інструментів. Для зниження твердості и підготовки структури до гартування проводять відпал, який в порівняні з звичайним вимагає менше часу і в той же самий час дозволяє отримувати більш однорідну структуру.

Температура гартування стали Р9 складає 1220-1240^оС. При гартуванні інструментів порівняно простої форми, таких як різці, встановлюють температуру ближче до верхнього межи, а при гартуванні фасонного інструмента - ближче до нижчого. Хоча вказана температура значно вища критичних точок для даних сталей, однак такий високий нагрів необхідний для більш повного розчинення карбідів в аустеніті. Завдяки цьому аустеніт насичується легуючими елементами , без чого не можуть бути потримані необхідні властивості після загартування.

Швидкоріжуча сталь має низьку теплопровідність, тому щоб уникнути тріщин інструмент порівняно не великих розмірів і не складної форми, в початку підігрівають в одній пічці до 800 ^оС, а потім переносять до другої пічки де відбувається кінцевий нагрів до температури гартування. Інструмент складної форми з розмирами перетину більше 30 мм варто підігрівати 2 рази; перший – до температури 400-600 ^оС , а другий – до 800 ^оС.

Щоб уникнути знавуглецюваня і окиснення нагрів краще проводити в соляних ваннах. Тривалість витримки в таких ваннах при температурі гартування повинна бути мінімально необхідною. Орієнтовно вона встановлюється із врахування 8-9 с на 1мм найменшої товщини чи діаметра інструмента. Для гартування інструментів із швидкоріжучої сталі використовують наступні способи:

1) охолодження в масли до 150-200 ^оС та подальше охолодження на спокійному повітрі;щоб уникнути тріщин можна перед зануренням інструмента в масло під студити його на повітрі 900-1000 ^оС; цьому відповідає помаранчевий колір випромінювання;

2) охолоджене в струї вентиляторного повітря ; застосовується для мілкого інструмента;

3)охолоджене в селітряній ванні с температурою 450-500 ^оС и послідуючому охолоджені на повітрі; застосовують для інструмента складної форми,при цьому зменшується викривлення.

Діючим засобом по попередженню тріщин та зменшенню викривлення являється так звана високо ступінчате гартування. Вона представляє собою ступінчате гартування в ванні з температурою, підвищеною в порівнянні з звичайною (600-675 ^оС). Витримка в такій ванні дається до 30 хв.

Для видалення з поверхні інструмента соли і масла що залишаютьсь після гартування, проводиться промивка в водному розчині каустетичної соди, а для застереження появи ржі – пасивація шляхом обробки гарячім розчином нітрита натрія з добавкою кальцинованої соди.

Після загартовування в швидкоріжучій сталі отримують багато залишкового аустеніту :в сталі Р9-30-35%,а в сталі Р18-25-30%. Для перетворення залишкового аустеніту в мартенсит і підвищення твердості сталі застосовують трьохкратний от пуск. тривалість кожного отпуска 45-60 хв, температура 550-570 ^оС. Після гартування твердість стає в межах HRC 61-63. а після отпуска- HRC 63-65.

Температура нагріву под. гартування,повинна бути витриманна з максимально можливою точністю. якщо був допущений незначний перегрів, то утворюється збільшена кількість залишкового аустеніту і твердість буде зниженою. Для отримання нормальної твердості можливо обережно підвищити температуру отпуска.

Якщо був допущений недогрів, то це виявиться в підвищеній твердості після загартовування. Якщо після отпуска твердість буде знижуватись , то це підтверджує недогрів і інструмент треба перегартувати. Перед повторним гартуванням обов’язково треба провести відпал. Цим ні в якому разі не можна нехтувати ,інакше інструмент після кінцевої термічної обробки буде крихким, а стійкість в декілька разів знизиться.

В таблиці 1.3 приведенні призначення і застосуванні швидкоріжучих сталей.

Таблиця 1.3 Застосування та призначення сталі

Марка сталі, міцність, зносостійкість, особливості стали	Призначення
Р18. Задовільна міцність і підвищена шліфуємість, широкий інтервал гартівних температур	Для усіх видів інструментів, що особливо піддаються значному шліфуванню, при розробці конструкційних матеріалів міцністю до 1000 МПа
Р9 Підвищена зносостійкість, вужчий інтервал оптимальних гартівних температур, підвищена пластичність при гарячій пластичній деформації.	Для виготовлення інструментів простої форми, що не вимагають великого об'єму шліфування, вживаних для обробки конструкційних матеріалів
Р6М5 Підвищена міцність, вужчий інтервал гартівних температур, підвищена схильність до зневуглецювання. Шліфуємість задовільна.	Для усіх видів інструментів при обробці конструкційних матеріалів міцністю до 1000 МПа.
Р12Ф3 Підвищена зносостійкість, задовільна міцність. Шлифуемость знижена.	Для чистових інструментів(різців, зенкерів, розгорток, свердел, протягань та ін.) при обробці на середніх режимах різання в'язких аустенітних сталей, а також матеріалів, що мають підвищені різальні властивості.
Р6М5Ф3 Підвищена зносостійкість, задовільна міцність. Шлифуемость знижена.	Для чистових і напівчистових інструментів(фасонних різців, розгорток, фрез, протягань та ін.). Призначених для роботи на середніх швидкостях різання, переважно оброблювальних вуглецеві і леговані інструментальні стали.
Р9К5, Р6М5К5, Р18К5Ф2 Підвищена вторинна твердість, теплостійкість, задовільна міцність і в'язкість. Шлифуемость знижена.	Для виготовлення чорнових і напівчистових інструментів(фрез, долбяков, мітчиків, свердел і тому подібне), призначених для обробки вуглецевих і легованих конструкційних сталей на підвищених режимах різання, а також деяких важкооброблюваних матеріалів.