Быстрорежущие инструментальные стали

Быстрорежущиеинструментальные стали - это стали с повышенным содержанием таких легирующих элементов, как вольфрам, молибден ванадий и кобальт. Кроме того, в режущих сталях содержится хром в количестве 3,5 до 5 %.

По сравнению с углеродистыми и легированными инструментальными сталями быстрорежущие стали имеют более высокую горячую твердость, теплостойкость, повышенное сопротивление пластическим деформациям, обладают хорошей прокаливаемостью. Благодаря высокой теплостойкости инструменты из быстрорежущих сталей могут работать со скоростями в 2-3 раза большими, чем инструменты, из углеродистых и легированных инструментальных сталей (этим объясняется термин «быстрорежущие»). Теплостойкость быстрорежущих сталей определяется, главным образом, качеством растворенных в аустените карбидов вольфрама и молибдена, чем больше растворилось при нагреве этих карбидов в аустените, тем выше теплостойкость стали. После закалки с последующим отпуском быстрорежущая сталь состоит из двух фаз:

- мартенсита (матрица), легированного вольфрамом и молибденом, и в меньшей степени ванадием и хромом;

- дисперсных карбидов вместе с избыточными карбидами, не растворившимися при закалке.

Карбиды хрома менее устойчивы, чем карбиды вольфрама и молибдена. Однако хром способствует лучшему растворению карбидов вольфрама и молибдена в аустените, повышает закаливаемость стали (матрицы), уменьшает ее склонность к обезуглероживанию. Для этих целей достаточно вводить хром в сталь не выше 4-5 %, т.к. иначе часть углерода пойдёт на образование карбидов хрома, вместо образования карбидов вольфрама и молибдена. Содержание всех легирующих элементов в сталях должно быть тщательно сбалансировано между собой.

Обозначение быстрорежущих сталей основывается на их химическом составе.

В обозначениях буква Р означает, что сталь относится к группе быстрорежущих; цифра, стоящая после буквы Р, показывает среднее содержание вольфрама в процентах; буквы М, Ф и К, а также цифры, стоящие после этих букв, показывают среднее содержание соответственно молибдена, ванадия и кобальта в процентах. Буква С указывает содержание кремния. Если после буквы нет цифры, то это означает, что содержание соответствующего букве легирующего элемента в стали находится в пределах одного процента. В некоторых марках перед буквой Р стоит цифра, означающая, что в данной марке содержание углерода превышает обычное (нормальное) для подобной марки. (Сравните, например, содержание углерода в сталях Р6М5, 10Р6М5).

В зависимости от процентного содержания вольфрама и молибдена быстрорежущие стали подразделяют на три группы:

- вольфрамовые стали, содержащие обычно не менее 9 % W и не более 2 % Мо;

- молибденовые стали, основным легирующим элементом в которых является молибден, а содержание W, как правило, не превышает 2 %;

- вольфрамомолибденовые стали, типичным представителем этой группы является сталь Р6М5, содержащая 6 % W и 5 % Mo.

По назначению и применению рассмотренные марки быстрорежущих сталей разделяют на три группы:

- быстрорежущие стали нормальной теплостойкости (или, что то же самое, нормальной производительности);

- быстрорежущие стали повышенной теплостойкости (повышенной производительности);

- быстрорежущие стали высокой теплостойкости (высокой производительности).