Быстрорежущие стали.

Инструменты из этой стали вследствие высокой теплостойкости (550-600 ⁰С) могут работать со скоростями в 3-4 раза большими, чем инструменты из углеродистой и легированной стали. Из быстрорежущей стали изготавливают фрезы, сверла, метчики, протяжки, зенкеры, инструмент для резания жаропрочных, нержавеющих сталей.

Быстрорежущие стали содержат 0,7-1,5%С и до 18% W (основной легирующий элемент), до 5% Мо, до 10% Со. В марке Р18 вначале ставят букву Р от слова «рапид» – скорость, 18- содержание вольфрама в %.

Высокая теплостойкость объясняется тем, что при нагреве закаленной стали происходит выделение карбидов, которые при температурах 300-400 ⁰С коагулируют. Введение вольфрама, хрома и др. этот процесс происходит при более высоких температурах и твердость при высоких температурах сохраняется.

При нагреве под закалку стали Р18 до 1280 ⁰С происходит легирование аустенита, а затем получается легированный мартенсит. Нагрев до более высоких температур приводит к оплавлению кромок инструмента. Закалку проводят в масле. Легирующие элементы препятствуют роста зерна аустенита при больших температурах.

Добавление ванадия повышает износостойкость, но ухудшает шлифуемость. Кобальт повышает теплостойкость до 650 ⁰С. Наибольшую теплостойкость имеют стали Р14Ф4, Р10К5Ф5 и Р8М4К8 (до 650 ⁰С).

Инструмент под закалку обычно нагревают в соляных ваннах, что обеспечивает равномерный прогрев и уменьшает возможность обезуглероживания поверхности инструмента. Вследствие малой теплопроводности быстрорежущей стали инструмент нагревают ступенчато в трех ваннах: 500-600 ⁰С, 800 ⁰С и 1280 ⁰С. Микроструктура этой стали состоит из мартенсита, остаточного аустенита и до 30% рассеянных зернышек карбидов. От большого количества остаточного аустенита, ухудшающего режущие свойства, избавляются (превращая его в мартенсит) тройным отпуском при 560 ⁰С.

Иногда для повышения износостойкости инструмента применяют цианирование при 520-560 ⁰С в течение 10-15 мин. Образуется слой на поверхности до 60 мкм. Для уменьшения прилипания стружки и повышения коррозионной стойкости проводят обработку паром (при температуре отпуска) с образование тонкой пленки на поверхности.

После термообработки быстрорежущие стали имеют такие свойства:

Р18: , , =8% , ψ=10%, КСU = 19 Дж/см².

Р9М4К8: Твердость после закалки и низкого трехкратного отпуска 65-68 HRC,

Р10К5Ф5: Твердость после отжига НВ 10^-1= 285 МПа.

Р14Ф4: Твердость после отжига НВ 10^-1= 269 МПа.