Маркировка быстрорежущих сталей. Сталь марки Р6М5: характеристики и применение

Такой материал, как быстрорежущие стали, отличается уникальными свойствами, что дает возможность использовать его для изготовления инструментов, обладающих повышенной прочностью. Характеристики сталей, относящихся к категории быстрорежущих, позволяют производить из них инструменты самого различного назначения.

Характеристики быстрорежущих сталей

К категории быстрорежущие стали относят сплавы, химический состав которых дополнен рядом легирующих добавок. Благодаря таким добавкам сталям придаются свойства, позволяющие использовать их для изготовления режущего инструмента, способного эффективно работать на высоких скоростях. Быстрорежущие от обычных углеродистых сплавов как раз и отличает то, что инструмент, который из них изготовлен, может с успехом применяться для обработки твердых материалов на повышенных скоростях.

К наиболее примечательным характеристикам, которыми отличаются быстрорежущие стали различных марок, нужно отнести следующие.

• Твердость, сохраняемая в горячем состоянии (горячая твердость). Как известно, любой инструмент, используемый для выполнения обработки резанием, в процессе такой обработки интенсивно нагревается. В результате нагрева обычные инструментальные стали подвергаются отпуску, что в итоге приводит к снижению твердости инструмента. Такого не происходит, если для изготовления была использована быстрорежущая сталь, которая способна сохранять свою твердость даже при нагреве инструмента до 6000. Что характерно, стали быстрорежущих марок, которые часто называют быстрорезы, обладают даже меньшей твердостью по сравнению с обычными углеродистыми, если температура резания находится в нормальных пределах: до 2000.
• Повышенная красностойкость. Данный параметр любого металла характеризует период времени, в течение которого инструмент, изготовленный из него, способен выдерживать высокую температуру, не теряя своих первоначальных характеристик. Быстрорежущие стали в качестве материала для изготовления режущего инструмента не имеют себе равных по данному параметру.
• Сопротивление разрушению. Режущий инструмент, кроме способности переносить воздействие повышенных температур, должен отличаться и улучшенными механическими характеристиками, что в полной мере демонстрируют стали быстрорежущих марок. Инструмент, изготовленный из таких сталей, обладающий высокой прочностью, может успешно работать на большой глубине резания (сверла) и на высоких скоростях подач (резцы, сверла и др.).

Расшифровка обозначения марок сталей

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

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.

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.

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.

Методы производства и обработки

Для производства инструментов, изготавливаемых из быстрорежущих сплавов, используются две основные технологии:

• классический метод, который предполагает разливку расплавленного металла в слитки, в дальнейшем подвергающиеся проковке;
• метод порошковой металлургии, при котором расплавленный металл распыляется при помощи струи азота.

Классическая технология, предполагающая проковку изделия из быстрорежущего сплава, которое предварительно было отлито в специальную форму, позволяет наделить такое изделие более высокими качественными характеристиками.

Подобная технология помогает избежать формирования карбидных ликваций в готовом изделии, а также дает возможность подвергнуть его предварительному отжигу и дальнейшей закалке. Кроме того, данная технология изготовления позволяет избежать такого явления, как «нафталиновый излом», которое приводит к значительному повышению хрупкости готового изделия, изготовленного из быстрорежущего сплава.

Закалка готовых инструментов, выполненных из быстрорежущего сплава, осуществляется при температурах, которые способствуют лучшему растворению в них легирующих добавок, но в то же время не приводят к росту зерна их внутренней структуры. После выполнения закалки быстрорежущие сплавы имеют в своей структуре до 30% аустенита, что не самым лучшим образом сказывается на теплопроводности материала и его твердости. Для того чтобы уменьшить количество аустенита в структуре сплава до минимальных значений, используются две технологии:

• проводят несколько циклов нагрева изделия, выдержки при определенной температуре и охлаждение: многократный отпуск;
• перед выполнением отпуска, изделие подвергается охлаждению до достаточно низкой температуры: до –800.

Улучшение характеристики изделий

Чтобы инструменты, изготовленные из быстрорежущих сплавов, обладали высокой твердостью, износостойкостью и коррозионной устойчивостью, их поверхность необходимо подвергнуть обработке, к методам выполнения которой относятся следующие.

Теплостойкие стали высокой твердости, называемые быстрорежущими или быстрорезами, - группа высоколегированных инструментальных сталей, которые благодаря составу и специальным режимам термообработки на вторичную твердость имеют очень высокое иносо- и красностойкость(до 550 – 600°С). Они сочетают теплостойкость (600-700˚С) с высокой твердостью (HRC 63-70) и повышенным сопротивлением пластической деформации. В результате применениябыстрорежущих сталей стало возможным увеличить скорость резания в 2-4 раза (а более новых сталей с интерметаллидным упрочнением даже в 5-6 раз) и повысить стойкость инструментов в 10-40 и более раз по сравнению с получаемыми для инструментов из нетеплостойких сталей. Эти преимущества проявляются при резании: с повышенной скоростью, т.е. в условиях нагрева режущей кромки, или при меньшей скорости, но с высоким давлением. Для понимания особенностей свойств и области использования их важно, что снижение их твердости на HRC 2-4 по сравнению с получаемой максимальной может сопровождаться ухудшением вязкости, прочности и износостойкости. Быстрорежущая сталь необходима в использовании в состоянии высокой твердости и при работе без больших динамических нагрузок.

Теплостойкость быстрореза создается специальным легированием и закалкой с очень высоких температур: 1200-1300˚С. Основные легирующие элементы – вольфрам или вольфрам вместе с молибденом. Многочисленные быстрорежущие стали целесообразно различать по главному свойству: умеренной, повышенной и высокой теплостойкости. Стали умеренной и повышенной теплостойкости имеют относительно высокое содержание углерода (≥0,6-0,7%) и одинаковую природу упрочнения; вторичная твердость создается выделением карбидов при отпуске.

Быстрорежущая сталь умеренной теплостойкости сохраняют твердость HRC 60 после нагрева (4ч) до 615-620˚С. Они пригодны для резания сталей и чугунов с твердостью до HB 250-280, т.е. большинства конструкционных материалов, и используются наиболее широко (78-80% от общего производства быстрорежущих сталей). Характерными представителями этой группы являются стали Р18 и более рационально легированные: вольфрамовые (сталь Р12) и вольфрамомолибденовые (сталь Р6М5).

Стали повышенной теплостойкости имеют высокое содержание или углерода (азота) или же их легируют дополнительно кобальтом. Они сохраняют твердость HRC 60 после нагрева 630-650˚С. Стойкость инструментов при правильном использовании этих сталей в 1,5-4 раза выше, чем у сталей умеренной теплостойкости.

Стали высокой теплостойкости сохраняют твердость HRC 60 после нагрева 700-730˚С. Природа их упрочнения принципиально другая – за счет выделения интерметаллидов. Эти стали при правильном назначении, например для резания многих труднообрабатываемых материалов, обеспечивают повышение стойкости в 10-15 и более раз.

1.Химический состав быстрорежующих сталей (ГОСТ 19265-73)

По составу быстрорежущая сталь делится на фольфрамовую (Р9, Р12, Р18, Р18Ф2), высокованадиевую (Р9Ф5, Р14Ф4), кобальтовую (Р9К5, Р9К10), кобальтованадиевую (Р10К5Ф5, Р18К5Ф2). Находят также применение малолегированные быстрорежущие стали Р7Т, вольфрамомолибденовые (Р6М3 и Р6М5Ф, кобальтованадиевые Р6М3К5Ф2, Р9М4К5Ф2 и Р18К8Ф2М и др.

2.Химический состав быстрорежующих сталей (негостированные)

Сортамент выпускаемых быстрорежущих сталей:

прутки горячекатаные и кованные – круглые и квадратные, полоса;

прутки круглые повышенной отделки поверхности и повышенной точности размеров;

холоднокатаная лента.

3.Основные свойства быстрорежущих сталей в исходном состоянии поставки

Назначение быстрорежущих сталей

Применяются для производства металлорежущего инструмента, рассчитанного на высоскоростной режим резания. Легирование быстрорежущих сталей вольфрамом, молибденом, ванадием и кобальтом обеспечивает твердость и жаростойкость стали.

Маркировка быстрорежущих сталей:

Число после буквы «Р» указывает на среднее содержание вольфрама (в процентах от общей массы, буква В пропускается). Затем после букв М, Ф и К указывают процент молибдена, ванадия и кобальта.

Сталь Р6М5 является быстрорежущей и относится к одному из видов инструментальной стали. Она обладает высоким запасом прочности, который позволяет ей обрабатывать твердые материалы. Скорость работы шлифовальных, сверлильных приборов, где ее применяют, при этом превосходит в разы скорость, которую дает обычный сплав. Это не единственное преимущество быстрорежущей стали, маркированной, как Р6М5.

Основные характеристики

К виду рапидных сталей относят сплавы металлов, в которые добавлены дополнительные вещества, улучшающие их химические и физические свойства. Благодаря этому сплав металла становится крепким, износостойким, не способным контактировать с кислородом и покрываться ржавчиной. Быстрорежущая сталь Р6М5 отличается от обычных углеродных сплавов тем, что она может обрабатывать любой твердый материал на высокой скорости, обладая хорошей износостойкостью.

Она обладает уникальными свойствами, которые позволяют изготавливать такие инструменты, как фрезы, метчики или развертки. Изготовленные из этого сплава, они будут служить владельцу верой и правдой очень долго.

А к наиболее известным и характеристикам стали марки Р6М5 относятся:

• Твердость стали марки Р6М5 при нагреве. Обычно другие сплавы при длительном и безостановочном бурении, начинают нагреваться, а с повышением температуры, как известно, металл начинается размягчаться. И сверло теряет свои способности и становится хрупким. Эта же быстрорежущая сталь способна нагреваться до 6000 °С, сохраняя свои начальные свойства и не теряя крепости.
• Повышенное сопротивление накаливанию при достаточно высоких температурах.
• Очень хорошо держит заточку.
• Имеет высокую вязкость.
• Отлично обрабатывается на шлифовальном оборудовании.
• Держит нагрузки от удара на отлично.

Характеристики стали Р6М5, перечисленные выше, делают сплав металлов незаменимым в строительстве.

Химический состав

Химический состав стали марки Р6М5 представляет собой нижеперечисленные металлы:

• вольфрам;
• ванадий;
• кремний;
• медь;
• хром;
• марганец.

Сплав с добавлением кобальта, а именно сталь Р6М5К5, используют с начала двадцатого века. Содержание кобальта в изделиях, изготовленных из нее, не выше 15 процентов. Если же легируют ее ванадием и хромом, то металлическая основа ее только повышается. Из этой стали изготавливают такие изделия, как инструменты для резания кислотостойких металлов, жаропрочных, попадающие под аустенитную классификацию. В то время как обработка таких металлов изделиями из другого сплава очень затруднена. Данная сталь отличается повышенной твердостью и теплостойкостью.

Особенности заточки стали

Предметы, полученные из быстрореза, подвергаются частому затуплению. А обычные круги для заточки, которые изготовлены из электрокорунда, не помогут улучшить качество заточки.

Для того, чтобы правильно заточить инструмент применяют чашечные круги и из плоского профиля. Но, обычно, такая заточка имеет свои минусы. Поэтому, чтобы качественно наточить инструмент из данного вида сплава металла применяют два захода.

• вначале делается предварительная заточка, для которой используется круг с абразивной поверхностью зерна марки 40;
• на чистовую, для которой используется зеро марки от 25 до 16.

Применение сплава

Положительные характеристики данного сплава помогли найти применение этой стали в домашнем обиходе. Из нее изготавливают ножи. Причем, если изделие будет правильно заточено, то оно сможет резать не только плоть животного, но металлическую тонкую пластину.

Единственным минусом такого изделия является его заточка. Но, если знать все хитрости правильной заточки, то данный инструмент станет очень полезным в быту. Такими изделиями чаще всего пользуются охотники и туристы.

Несмотря на дорогую стоимость, применение сплава для ножей стало очень популярно в быту.

Мировым брендом по производству данных режущих инструментов является фирма «Rapid».

У каждого мужчины в доме имеется электроинструмент, в котором, в виде вспомогательной оснастки к нему, используются сверла из этого типа стали. К разновидностям сверл, которые изготавливаются из этой стали Р5М6 относятся:

• корончатые, которые используются для гипсокартона;
• ступенчатые;
• сверла, предназначенные для камня, дерева или металла.

Из данного материала изготавливают не только сверла и ножи. Из стали Р6М5 делают резцы долбежные, ножовочные полотна, зенковки.

Расшифровка маркировки данного сплава

Расшифровка маркировки стали Р6М5 следующая:

• Буква «Р» означает быстрорежущая или рапидная сталь, так как для маркировки бралось сокращение от английского слова «rapid» (на русском читается как рапид), которое в переводе означает «быстрый». А число, которое стоит за этой буквой обозначает процентное соотношение вольфрама в этом сплаве. В данном случае оно равняется 6 %, с небольшими отклонениями.
• Буква «М» показывает на то, что в составе этого сплава присутствует молибден. А число, которое стоит за буквой, также показывает количество его нахождения в сплаве этого металла в процентах.

Если к этой стали больше не прибавляется никаких дополнительных элементов, то на этом обозначение ее заканчивается. Если же, к сплаву добавлен кобальт, то обозначаться она уже будет, Р6М5К5. Маркировка «Ф» — ванадий, «Т» — титан и другие добавочные элементы.

По ГОСТу сталь Р6М5 делится на следующие изделия, который принадлежит одному из межгосударственных стандартов. В нем описаны все технические требования, относящиеся к этой марке. Хоть и металлопрокат в последнее время переходит уже на твердые сплавы, эта марка все еще удерживает свои лидирующие позиции в спросе на рынке.

Ниже перечислены некоторые изделия из сплава этих металлов и соответствующий ГОСТ к ним:

• круги горячекатанные относятся к ГОСТу под номером 2590-88;
• калиброванный прут имеет ГОСТ 7417-75;
• полосы и пруты (для изготовления этих изделий используется разновидность стали Р6М5К5) – ГОСТ 19265-73;
• круги, у которых имеется специальная отделка верхнего слоя имеют ГОСТ 14955-77.

Скачать ГОСТ 2590-88

Прежде чем приступать к созданию ножа, мастеру нужно четко знать все особенности той стали, из которой в дальнейшем будет изготовлено конечное изделие. Каждая отдельная сталь, за исключением аналогов, о которых речь пойдет ниже, уникальна по своему составу, а значит, и к процессу ее обработки следует подходить с умом. Итак, в фокусе нашего внимания сталь Р6М5, характеристики и применение которой мы подробно опишем ниже.

Химический состав стали Р6М5

Кто знаком с советской системой сразу узнал основное предназначение данной марки. Однако для тех, кто только недавно стал изучать данную тему, следует упомянуть:

• - это сталь инструментальная быстрорежущая.

По названию понятно, что у характеристики более чем приемлемые для изготовления режущих предметов. Нетрудно догадаться, что все стали данного типа по советской системе обозначались начальной буквой “Р”, от английского Rapid, то есть “быстрый”. Остальная часть маркировки - это наименование основных легирующих добавок. В данном случае цифрой “6” обозначается количество вольфрама (W) в составе, а сокращение “М5” сообщает нам о наличии в составе молибдена (Mo) в количестве пяти процентов от общего веса. Однако основной лигатурный состав выглядит так:

• 0,9 % углерода (С);
• 6 % вольфрама (W);
• 5 % молибдена (Mo);
• 4 % хрома (Cr);
• 2 % ванадия (V).

Помимо этого набора, есть еще целый ряд незначительных добавок, но их смело можно не учитывать, ибо в стали Р6М5 характеристики задаются именно вышеперечисленными легирующими элементами.

И обещанные аналоги:

1. На рынке Соединенных Штатов ближайший аналог именуется Т11302 или М2.
2. В Стране восходящего солнца аналог именуют SKH51.
3. В Европе можно встретить аналоги под названиями Hs6-5-2 или 1.3339.

В работе

1. Отжиг. Предельная температура отжига - 880 °С с понижением на 50 °С в час. Доходим до нижнего предельного значения температуры в 650 °С, после чего остужаем заготовку на воздухе.
2. Ковка. Температурный коридор на этом этапе начинается с 1160 °С и заканчивается на 860 °С.
3. Закалка. На этом этапе придется попотеть, ибо стартовая температура тут 1200 °С. Далее заготовка опускается в масло до 200 °С, после чего снова на воздух. В итоге получим клинок с твердостью в 62 единицы по шкале Роквелла. Бытует мнение, что эту сталь можно закалить и в воде, однако это чистой воды ложь ленивых мастеров.
4. Отпуск. Отпускать клинок нужно три раза: по часу каждый и при температуре в 500 °С. После этого его твердость увеличится примерно на три единицы и будет составлять 65 ед. по Роквеллу.

Сталь Р6М5: характеристики и применение для ножей

Итог всех ваших стараний - это клинок с прочной режущей кромкой, но достаточно вязкой для постепенного затупления без появления мелких и не очень сколов. Однако клинок даже при всех стараниях получится хрупким, так что не советуем вам подвергать его избыточным нагрузкам.

Без должного ухода он медленно, но ржавеет. При травлении приобретает ровный черный цвет. Шлифуется и полируется хорошо, но трудно - из-за высокой твердости.

Итог

При изготовлении от вас потребуется исключительная осторожность, ибо сталь крайне капризна на этапе термической обработки и склонна к обезуглероживанию при перегреве. Также стоит запастись терпением на время слесарной обработки, потому что сталь Р6М5 характеристики прочности имеет запредельные. Но если соблюсти все тонкости, итоговое изделие получится крайне качественным и износостойким.

Какая сталь применяется при изготовлении ножей и каковы её характеристики? Попробуем разобраться:

Дамасская сталь.

В состав клинка ножа из дамасской стали входит несколько углеродистых сталей таких как: ШХ-15, 5ХНМА, У8А, а для связи в основном применяют сталь 45. При ковке дамасского ножа используют как правило три разных пакета дамасской стали, они различны по своим свойствам, характеристикам и выполняют различные функции. Например, для обуха ножа используют пакет который обладает большей ударной вязкостью. Средней части клинка необходим пакет выдерживающий поперечные нагрузки, то есть на излом. И третий - это режущий пакет с высоким содержанием углерода, который после термообработки должен иметь имеет твёрдость 62-64 ед. HRC. Также после ковки на режущей кромки ножа, за счет чередования металлов с разным содержанием углерода, образуется микропила, что несомненно улучшает режущие свойства ножа.

Сталь 95Х18 (нержавейка)

Ножи клинки которых изготовлены из данной стали 95Х18 отличаются отменными режущими свойствами и высокую твердостью 58-60 ед. HRC. Достигается это за счет высокого содержания углерода в стали. Данный металл устойчив к различным агрессивным средам, не подвергается коррозии.

Химический состав стали 95Х18:

Сталь Х12МФ (инструментальная)

Ножи с клинками так же обладают хорошими режущими свойствами и имеют твердость 60-62 ед. HRC Металл клинка содержит 12% хрома и имеет не большую стойкость к коррозии. Ножи из такой стали хорошо держат заточку лезвия.

Химический состав:

Сталь ХВ5 (в народе алмазка)

При изготовлении ножей из данной стали клинки имеют твердость 62-64 ед. HRC, хорошо держат строй. Эту сталь ещё называют "алмазной сталью" из-за её высокой твердости и схожестью с алмазом.

Химический состав стали:

Сталь Р6М5К5 (быстрорез)

Основными достоинствами является: твердость 65-66 ед. HRC, отменными режущими свойствами, очень долго держит заточку, при правильной закалке и термообработке не будет хрупкой.

Сталь Р6М5 (M2).

Старичок среди быстрорежущих сталей - была разработана в тридцатых годах двадцатого века. Широко применяется во всём мире и является неким эталоном для сравнения с другими сталями. Данная сталь находит большое применение для изготовления клинков. Имеет неплохое сопротивление к износу, хорошо поддается шлифовке.

Химический состав стали Р6М5К5: