Быстрорежущие стали.

1.Условия работы от­дельных видов инструментов различны и для различных видов инструментов применяют материалы, наиболее подходящие по своим качествам к данным условиям работы.

Для ударно-штамповочного инструмента, нагруженных штампов, деформирующих металл в холодном состо­янии, применяют высоколегированную хромовую сталь, напри­мер, марки Х12 (2,0…2,2 % С и 11,5…13,0% Сr), Х12ВМ и др. После закалки и многократного отпуска эти стали имеют твер­дость 60…62 HRC и высокую износоустойчивость.

Для тяжелонагруженных штампов, деформирующих металл в горячем состоянии, применяют сталь марок 5ХНМ и 5ХГМ. После термической обработки они становят­ся твердыми и износоустойчивыми. При этом важно добиться повышенной вязкости, что лучше обеспечивается термоцикли­ческой обработкой с последующим охлаждением в воде или в мас­ле. В табл. 7 приведены сравнительные данные по ударной вязко­сти и твердости сталей 5ХНМ и 4Х5МФС для деформирования в го­рячем состоянии и стали Х12Ф1 для холодного деформирования после закалки с отпуском и после термоциклической обработки.

Для изготовления измерительно­го инструмента высокого класса точно­сти (калибров, измери­тельных плиток, микро­метров) применяют вы­сокоуглеродистые стали марок 12X1, 9X1, X; по­мимо высокой твер­дости и износоустой­чивости они имеют малый коэффициент теплового расширения.

2. Низколегированная сталь для режущего ин­струмента по своей режущей способности существенно не отличается от углеродистой стали и применяется при небольших скоростях резания, так как она теряет твердость уже при темпера­туре 200…220°С. Однако эта сталь имеет меньшую критическую скорость закалки по сравнению с углеродистой и поэтому облада­ет более высокой прокаливаемостью, что позволяет получить струк­туру мартенсита в более крупных сечениях инструмента; кроме того, она менее хрупкая. Основными легирующими элементами для сталей всех марок этой группы являются хром (1…3 %), а так­же вольфрам. Сталь 9ХС применяют для изготовления резцов, сверл, фрез, зенкеров, разверток; сталь ХВГ, 9Х5ВФ – для сверл, метчи­ков, разверток; сталь ХВ5 – для инструментов, работающих по твер­дым материалам. После закалки и низкого отпуска низколегиро­ванные стали имеют твердость 60…62 HRC, а сталь ХВ5 – до 65.

3. Быстрорежущая сталь – это высоколегированная инструментальная сталь, обладающая красностойкостью, т. е. не те­ряющая твердости при нагреве до температуры 600…640°С. Режи­мы обработки этой сталью в 3…4 раза выше допустимых значений для углеродистой и низколегированной сталей. ГОСТ 19265–73 уста­новлены следующие марки быстрорежущей стали: Р18, Р12, Р9, Р6МЗ, Р9Ф5, Р5М5, Р6М5К5, Р9М4К8, Р14Ф4, Р9К5, Р9К10, Р10К5Ф5, Р18Ф2, Р18К5Ф2. Следующая за буквой Р цифра указывает среднее массо­вое содержание вольфрама в процентах, массовое содержание хрома (около 4 %) в обозначении марок не указывается.

Сталь марок Р9, Р12 и Р18 применяют для всех видов режущих инструментов при обработке широкого круга конструкционных материалов; сталь Р6М5 – для резьбонарезных инструментов, ра­ботающих с ударными нагрузками; сталь марок Р18К5Ф2, Р9М4К8, Р6М5К5 предназначается для обработки вязких (коррозионно-стойких и жаропрочных сталей и сплавов) материалов; сталь, содержащую ванадий (Р9Ф5, Р14Ф4, Р9К5Ф5), применяют для отде­лочных операций при обработке сплавов титана и материалов с абра­зивными свойствами (пластмасс, фибры, эбонита).

По структуре в равновесном состоянии быстрорежущая сталь относится к карбидному классу. После ковки и отжига она имеет перлитно-сорбитную структуру с включениями зерен легирован­ных карбидов. Термическая обработка этой стали состоит из за­калки с температурой нагрева до 1260…1300°С и двух- или трех­кратного отпуска для уменьшения остаточного аустенита. Высо­кая температура закалки необходима для растворения возможно большего количества карбидов в аустените, чтобы получить мар­тенсит, более насыщенный легирующими элементами и стойкий против отпуска. Быстрорежущая сталь имеет малую критичес­кую скорость закалки, поэтому охлаждение после нагрева может производиться на воздухе (такую сталь называют самозакалива­ющейся). Однако закалка в масле дает лучшие результаты. Пос­ле закалки сталь состоит из мартенсита и остаточного аустенита (около 30 %). Последующим отпуском удается уменьшить содер­жание остаточного аустенита и сталь после отпуска становится красностойкой. Для более полного превращения остаточного аусте­нита в мартенсит применяют также обработку холодом, т. е. охлаж­дение закаленной стали до температуры 80…100°С ниже нуля. В этом случае достаточен предшествующий обработке холодом однократный отпуск.