1.4.4. Быстрорежущие стали

В зависимости от режущих свойств и химического со­става быстрорежущие стали делят на две группы: нормальной и повышенной температуростойкости. К первой группе отнесены стали Р18, Р9, Р6М5, Р12 и др.

Быстрорежущие стали нормальной красностойкости при температуре 615 - 620 °С должны обеспечить твердость не менее 58 НRС_э.

После однократной закалки и отпуска твердость сталей нормальной температуростойкости должна быть не менее 62 НRС_э (у стали Р6М5 не менее 63 НRС_э). В закаленном состоянии эти стали имеют относительно высокую прочность, предел прочности на изгиб достигает 3200 МПа. Однако следует иметь в виду, что про­чность зависит от равномерного распре­деления карбидов (карбидной неоднород­ности). Например, у стали Р18 при боль­шой карбидной неоднородности (балл 8) предел прочности на изгиб снижается до 2000 МПа.

Быстрорежущие стали — сложнолегированные. В общем случае в их состав входят углерод, вольфрам, ванадий, хром, кобальт, молибден, марганец, никель, сера, фосфор, кремний. Основными легирующи­ми элементами являются вольфрам, хром и ванадий, а у стали Р6М5, кроме того, молибден.

По свойствам быстрорежущие стали нормальной красностойкости существенно различаются. Сталь Р18 имеет удовлетво­рительные прочность и шлифуемость, широкий интервал оптимальных темпера­тур закаливания, но пониженную пластич­ность. Рекомендуется применять ее для изготовления всех видов режущих инстру­ментов для обработки деталей из обычных конструкционных материалов. Однако в связи с большим содержанием вольфрама (17-18,5%) и относительно высокой стои­мостью сталь Р18 в настоящее время применяют весьма ограниченно. Сталь Р12 (содержание вольфрама 12-13%) по своим свойствам близка стали Р18, но имеет несколько повышенную пластич­ность, удовлетворительно шлифуется; мо­жет быть использована в тех же случаях, что и Р18. Сталь Р12 дешевле стали Р18. Сталь Р9 (содержание вольфрама 8,5-10%) имеет более узкий интервал температуры закаливания, повышенную пластичность, плохо шлифуется. Эта сталь может быть рекомендована для инструментов, не требующих снятия боль­шого припуска при шлифовании, исполь­зуют для обработки деталей из обычных конструкционных материалов.

Основной сталью группы нормальной красностойкости является сталь Р6М5. В ее составе углерод 0,8-0,88%, воль­фрам 5,5-6,5%, хром 3,8-4,4%, ванадий 1,7-2,1%, молибден 5-5,5%. Эта сталь по режущим свойствам близка к стали Р18, но имеет повышенную склонность к обезуглероживанию при нагреве. Она значительно дешевле стали Р18. Ее широко применяют для изготовления ре­жущих инструментов, используемых при обработке деталей из конструкционных материалов.

Ко второй группе отнесены быстроре­жущие стали повышенной красностойкос­ти, которые в своем составе имеют либо кобальт, либо повышенное содержание ванадия, либо и то и другое. В эту группу включены стали Р12Ф3, Р9К5, Р9К10, Р10К5Ф5, Р6М5К5, Р9М4К8 и др. У этих сталей при температуре 630-640 °С твердость должна быть не менее 58 НRС_э. Твердость этих сталей после однократной закалки и отпуска должна быть не менее 63 НRС_э, кроме сталей Р6М5К5 и Р9М4К8, у которых 64 НRС_э, у сталей повышенной красно­стойкости твердость может быть и 65- 67 НRС_э.

Увеличенное содержание у этих сталей ванадия улучшает режущие свойства, но снижает шлифуемость. Кобальт, так же как и ванадий, повышает красностойкость и твердость, но приводит к повышению хрупкости и обезуглероживанию. Стали повышенной красностойкости рекомен­дуется применять для изготовления инст­румента для обработки деталей из коррозионностойких и жаропрочных сталей и сплавов в условиях повышенного на­грева лезвия, а также сталей и сплавов повышенных твердости и вязкости. Ко­бальтовые стали нельзя применять для изготовления мелкоразмерных режущих инструментов.

Быстрорежущие стали обеих групп имеют существенный недостаток - нерав­номерное распределение карбидов. Для снижения карбидной неоднородности, а следовательно, и повышения режущих свойств в настоящее время быстрорежу­щие стали получают методом порошковой металлургии, в этом случае они имеют дополнительное обозначение МП (матери­ал порошковый). Например, Р6М5К5-МП.

Особое место занимают безуглеродис­тые сплавы (дисперсионно твердеющие) с интерметаллидным упрочнением. Это инструментальные сплавы с высоким содержанием вольфрама, молибдена и, особенно, кобальта. Твердость их дости­гает 68-70 НRС_э, а красностойкость до 700 °С. Указанные сплавы по твердости и красностойкости занимают промежуточ­ное место между быстрорежущими ста­лями и твердыми сплавами, но пре­восходят последние по вязкости и проч­ности. Эти сплавы пластичны, хорошо шлифуются, но имеют пониженную обрабатываемость резанием. Рекомендуются для изготовления инструментов, обрабаты­вающих заготовки из жаропрочных, вы­сокопрочных и других труднообрабатывае­мых материалов (особенно титановых).

В таблице 1.2 представлены основные свойства быстрорежущих сталей и примеры применения основных марок

Таблица 1.2

Свойства и примеры применения быстрорежущей стали

Марка	Вязкость	Сопротивление из носу	Шлифу- емость	Красно- стойкость 59НRСэ при от пуске в течение 4 ч,  С	Особые свойства	Назначение
1	2	3	4	5	6	7
Р18	Хорошая	Хорошее	Повышенная	620	Пониженная склонность к перегреву при закалке	Для всех видов режущего инструмента при обработке углеродистых легированных конструкционных сталей.
Р9	Хорошая	Хорошее	Пониженная	620	Повышенная склонность к перегреву при закалке	Для инструмента простой формы, не требующего большого объема шлифовки, для обработки конструкционных материалов
Р6М51	Повы­ шенная	Хорошее	Хорошая	620	Повышенная склонность к обезуглероживанию	То же, что и для стали марки Р18, предпочтительно для изготовления резьбонарезного инструмента, а также инструмента, работающего с ударными нагрузками
11РЗАМЗФ2	Повы шенная	Хорошее	Пониженная	620	Повышенная склонность к перегреву при закалке	Для инструмента простой формы при обработке углеродистых и малолегированных сталей с прочностью не более 784 МПа (80кгс/мм2)

Продолжение табл. 1.2

1	2	3	4	5	6	7
Р6М5ФЗ	Хорошая	Повы- шенное	Хорошая	630	Повышенная склонность к обезуглероживанию	Для чистовых и получистовых инструментов (фасонные резцы, развертки, протяжки, фрезы и др.) при обработке нелегированных и легированных конструкционных сталей
Р12ФЗ	Хорошая	Повышенное	Пониженная	630	Пониженная склонность к перегреву при закалке	Для чистовых инструментов при об работке вязкой аустенитной стали и материалов, обладающих абразивными свойствами
Р18К5Ф2	Пониженная	Повышенное	Хорошая	640	Пониженная склонность к перегреву при закалке	Для черновых и получистовых инструментов при обработке высокопрочных, нержавеющих и жаропрочных сталей и сплавов
Р9К5	Пониженная	Повышенное	Пониженная	630	Пониженная склонность к перегреву при закалке	Для обработки нержавеющих сталей и жаропрочных сплавов, а также сталей повышенной твердости
Р6М5К5	Хорошая	Повышенное	Хорошая	630	Повышенная склонность к обезуглероживанию	Для черновых и получистовых инструментов при обработке улучшенных легированных, а также нержавеющих сталей
Р9М4К8	Пониженная	Повышенное	Пониженная	630	Повышенная склонность к обезуглероживанию	Для различных инструментов при обработке высокопрочных, жаропрочных и нержавеющих сталей и сплавов, а также улучшенных легированных сталей
Р2АМ9К5	Хорошая	Хорошее	Пониженная	630	Повышенная склонность к обезуглероживанию и перегреву	Для режущих инструментов при обработке улучшенных легированных, а также нержавеющих сталей