Что такое сталь рапид

Обновлено: 22.01.2025

Тематические форумы «ножеманов» завалены спорами о качестве и назначению ножа из быстрореза. Люди практически разделились на два лагеря. Немало высказываний о хрупкости металла. Но, более утвердительными выглядят убеждения о неправильном изготовлении самого клинка. Попробуем «пролить свет» на производство ножей из быстрорезов своими руками.

Быстрорежущая сталь разных марок для ножей

Нож состоит из двух главных частей – клинок и рукоять. Важны обе части. Данная статья нацелена на режущую часть ножа. Марка стали играет важнейшую роль на технические характеристики конечного изделия. Не менее важен процесс изготовления клинка.

Редко люди рассказывают о предварительном отборе заготовки. Со слов профессионалов ножевого ремесла, обязательным и первоначальным этапом является – отсев брака.

Проверка проходит простым бросанием заготовок на деревянную поверхность. Сделать это необходимо несколько раз, поддавшиеся трещинам изделия – бракуются.

Найти сталь от быстрорежущей пилы в России достаточно легко. Списанные изделия заводского назначения, завалялось у дедушки в гараже изделие из СССР или приобрести на рынке новый «быстрорез». Вполне подходящие варианты. Быстрорежущие марки стали насчитывают немало пригодных разновидностей для изготовления клинков.

Сталь Р18 и ножи из неё

Рапид из стали Р18 встречается редко. Повезло найти пилу или пластину – «ножеманы» плачут от зависти. Сталь с прочностью до 1000 МПа сохраняет режущие свойства при нагреве до 600 градусов по Цельсию. В производстве применяются для резцовых инструментов: свёрла, резьбовые фрезы, метчики, зенкеры, развёртки и резцы.

Поддаётся ковке и закалке. Изготовить нож из пилы стали Р18, не составит труда. Вырезать шаблон, сделать спуски, РК и рукоять. Закалять не требуется, отпуск не нужен. Пользователи отзываются только положительно, работают ножами по 15-20 лет.

Чертовски удачный по прочности и стойкости материал. Сложность в заточке, касается любой рапидной стали. В данном случае – не исключение. Боится коррозии, требует ухода.

Ножи из стали быстрорез Р12

Непосредственный заменитель стали Р18. Производственное применение имеет в свёрлах, метчиках, развёртках и прочих вариантах. Структура Р12 близка «собрату» Р18. Супротив близкого сходства присутствует небольшое различие в механических свойствах.

Неоднородность карбида сказывается на Р12 в пластичности и вязкости. Режущие свойства клинка из этого материала однозначно высоки. Заточке поддаётся слегка легче.

Хрупкость характерна рапидным сталям, не следует изготавливать «мачете» или топор. Аналог Р18 отлично подойдёт для кухонных ножей.

Клинки из быстрореза Р6М5

Сталь довольно ходовая, найти её несложно. Используется в режущем и пильном инструменте, хорошо справляется с ударными нагрузками. Существует несколько разновидностей по ГОСТу. Основные рапидные свойства присутствуют во всех марках Р6М5.

Мнения разняться в использовании клинков из этого материала. При затупившемся лезвии трудно заточить, в походе создаст тучу трудностей. Рекомендуется на длительные мероприятия не брать. Кухонный или разделочный – его предназначение. Непременно справится с деревообработкой.

Как изготовить нож из рапида своими руками

Стали марок: Р10, Р12, Р14, Р18 и семейство Р6М5 великолепно подходят для создания режущих элементов. Хрупкость пильных полотен, несколько преувеличена.

Не следует изготавливать слишком длинные клинки и ковырять ими канализационные люки. Проблем с ножом в будущем использовании не возникнет.

Рапидный сплав довольно вынослив к нагрузкам, предназначен к длительным нагрузкам. Правильное изготовление клинка гарантирует все доступные его качества. Дадим краткую инструкцию по изготовлению клинка своими руками из ходовой стали марки Р6М5.

Требуемые материалы и инструменты

Сплав довольно стоек к механическим воздействиям. Сложности при изготовлении возникнут однозначно, бояться их не подобает русскому мастеру. Материалы потребуются:

деревянный брусок и эпоксидный клей (для рукояти);
кусочек латуни, бронзы либо меди;
пропиточный лак, масло.

Полотно ножовки марки стали Р6М5 – заготовка. Защитные очки и перчатки, работа предстоит пыльная и трудоёмкая. Инструментарий следующего типа:

УШМ «болгарка», набор дисков различного назначения;
тиски, молоток, лобзик, напильники, плоскогубцы;
точильный станок, круги к нему с различным зерном;
надфиль, дрель и набор свёрл;
маркер, наждачная бумага, струбцина;
ёмкость с водой.

Рукоять всадного типа подойдёт идеально. Выбор остановить стоит на ней.

Изготовление основного профиля

Шаблоном пользоваться не следует, чертёж маркером выполнить лучше на самом полотне. Специфические качества стали, позволят делать надрезы в соответствии с изображением. А плоскогубцами обламывать по резу, кусочки стали. Чертёж выполняется вместе с хвостовиком.

По окончании процесса получим грубую, черновую заготовку клинка. На точильном станке дорабатываем деталь. Убираем лишний металл, стачивая на круге с крупным зерном. Проточки на хвостовике помогут лучшему склеиванию с деревом.

Скосы и шлифовка клинка

Размечаем симметричные скосы, процесс довольно ответственный, отнестись стоит с аккуратностью. Перегрев стараемся не допускать, окунаем периодически клинок в воду. Для выведения чётких спусков поможет специальное приспособление.

Круг точильного станка необходимо сменить, ставится самое мелкое зерно. Убедившись в симметрии спусков, допустимо произвести первичную заточку заготовки. Заключительная шлифовка производится вручную, с помощью наждачной бумаги.

Попутно изготавливаем больстер, подходящий по размерам кусочек латуни, размечаем под клинок. В соответствии с разметкой необходимо просверлить небольшие отверстия. Затем их расширить при помощи надфиля для вставки клинка.

Изготовление рукояти

Пильную заготовку, обязательно необходимо обернуть скотчем, для продолжения безопасной работы. Деревянный брусок следует разметить и в соответствии с хвостовиком насверлить в нём отверстия. Произвести примерку вместе с больстером.

Сидит идеально? Идём дальше:

Можно приступать к склеиванию деталей. Эпоксидку рекомендуют смешивать с деревянной стружкой. Залив в отверстие будущей рукояти клей, вставляем больстер и клинок. Укрепляем конструкцию в струбцину. Оставляем на сутки засохнуть клею.
Высохнув, освобождаем заготовку. Размечаем будущую рукоять и снимаем лишнее лобзиком. Черновой вариант рукояти готов.
Доводим до анатомической или другой формы с помощью наждачной бумаги. Самым мелким зерном обрабатываем в заключение.

Пропитываем рукоять маслом или специальной жидкостью. Это придаст изделию водоотталкивающие качества и меньшую подверженность гниению. Остаётся заточить клинок по всем правилам.

Как точить изделия быстрорезы

Рапидные марки стали имеют твёрдость до 62-64 единиц по шкале Роквелла. Соблюдая условия изготовления изделия, она сохранится. Известный факт, больше твёрдость – больше угол заточки. Но ограничений нет, нужен больше угол, делайте как угодно.

Заточка ножей из рапидных сплавов, держится долго. Но следует помнить, что при затуплении лезвия наточить его будет сложно. Лучше доверить такую функцию профессионалам. Взялись сделать самостоятельно – отличий в заточке от обычного ножа, нет.

Единственное что непременно поможет – специальный инструмент. На нашем ресурсе имеется целый раздел, в котором непременно получите нужную информацию.

Сталь Р6М5: плюсы и минусы для ножей

Сталь Р6М5 – быстрорежущая сталь, используемая для создания разных режущих инструментов. Лезвия из этого материала выдерживают большие нагрузки и перегревы. Благодаря тому, что этот сплав имеет высокую стабильность свойств, нож из Р6М5 будет обладать прекрасными режущими свойствами, прочностью, гибкостью и устойчивостью к коррозии.

Применение сплава

Приведённые качества этой стали определили её непосредственное место в производстве. В основном она применяется для резки других материалов в условиях экстремально высокой температуры. Гораздо практичнее применять для этих задач быстрорез, чем какие-нибудь нержавеющие сплавы. Характерная черта Р6М5 — превосходное удерживание заточки, благодаря высоким показателям твёрдости.

Также этот прекрасный металл очень хорошо переносит ударные перегрузки, что обуславливает его востребованность в изготовлении кранов, свёрл и развёртки.

Р6М5 со своими свойствами динамично используется для выпуска ножей. Вследствие широкого использования и производства этого инструмента, существует множество известных изготовителей, к примеру, тот же Rapid.

Проводятся многочисленные эксперименты, в которых применяются ножи из Р6М5. Они эффективно справляются с резкой следующих предметов с повышенной прочностью: толстые верёвки, дерево, кости и т.д. Самое эффектное удачное испытание — резка ножом, выполненным из Р6М5 железной пластинки, которая была в несколько мм толщиной — не без трудностей, но удалось.

Когда Р6М5 используется для изготовления ножей, она обычно закаливается до HRC 60-62, хотя иногда этот параметр доводят и до HRC 66-67.

Benchmade является одной из крупнейших компаний по производству ножей, использующих сталь Р6М5. Этот сплав уникален по своему составу, он содержит большое количество молибдена и вольфрама, но в результате даёт очень мелкозернистую сталь, идеально подходящую для создания клинков.

ГОСТ и ТУ стали Р6М5

Информация о стали Р6М5 имеется одновременно в нескольких ГОСТ и ТУ. Во всех присутствуют продукция и её технологические параметры. Невзирая на перенаправление металлопроката на твёрдые сплавы, благодаря своим свойствам Р6М5 до сих пор пользуется большой популярностью на многих производствах.

Расшифровка — что обозначают символы маркировки

Элементы оборудования, приборы имеют высокий показатель прочности, материал владеет отменной вязкостью. Сталь обеспечивает продолжительную работоспособность, как в составе компонентов изделий, так и в клинках или готовых инструментах.

Подобные маркировки являются наследством советской эпохи:

Буква «Р» — это индикатор быстрорежущих сталей. Выражение получается из перевода английского «rapid»» — «стремительный».
Знак после «Р» отмечает наличие в составе вольфрама в процентном отношении. Для конкретно этого металла находится в приделе 6% с незначительными отхождениями.
После следует буква «М», означающая наличность в марке молибдена. Показатель, стоящий дальше — процент наличия элемента в общей массе.
Помимо М, быстрорежущие стали могут включать в свою маркировку следующие обозначения: «К» — кобальт, «Т» — титан, «Ф» — ванадий, «Ц» — цирконий.

Рассматривая обозначение «Р6М5», расшифровывание способно включать ещё и другие буквы. В случае, если сталь выплавили методом электрошлакового переплава, возникает дополнение в виде «Ш» (Р6М5-Ш). С введением в производственный процесс новейших технологий теперь попадается и такая формулировка — Р6АМ5. Это обозначает добавление в общий состав азотом.

Химический состав

Химсостав Р6М5 включает, помимо перечисленных выше углерода и молибдена, следующие компоненты:

углерод (С) 0,82 — 0,90 %;
марганец (Mn) 0,20 — 0,50 %;
хром (Cr) 3,8 — 4,4 %;
кремний (Si) 0,20 — 0,50 %;
молибден (Мо) 4,8 — 5,3 %;
ванадий (V) 1,7 — 2,1 %;
кобальт (Со) 0,5 %;
никель (Ni) 0,4 %;
фосфор (Р) 0,03 %;
сера (S) 0,025 %;
вольфрам (W) 5,5 — 6,5%.

Сплав с добавками кобальта, применяют ещё с начала двадцатого века. Из него выпускают приборы для резки кислотостойких, устойчивым к большим температурам металлов. Обработка подобных металлов приборами из иной марки требуют дополнительных затрат. Эта сталь характеризуется высокой твёрдостью и термостойкостью.

Основные характеристики

Базовые параметры стали такой марки — это: высокая вязкость, прекрасная износостойкость, неплохой уровень шлифуемости. Эта марка используется при выпуске многих типов лезвий и режущего оборудования для работы с конструкционными прочными сталями.

Сплав вольфрамово-молибденового типа — второе название этой марки, которая может удерживать характерные ей качества даже при экстремальных температурных перепадах. Более того, её крепость на изгиб доходит до 4700 МПа. Сочетание её с ударной вязкостью даёт ей ощутимое превосходство над многими собратьями.

Трудности закалки быстрорежущей стали

Термическая обработка Р6М5 содержит гряду специфик, сопряжённых с характеристиками этой марки, а также большим временем нагревания под закалку. Чтобы достигнуть 1230 градусов по Цельсию (температура закаливания по ГОСТу), тратится рабочего времени на 25 процентов больше, чем для аналогичной марки Р18. Вначале делается отпускной период при 200 и 300 градусах по часу. Далее обработка выполняется в 3 этапа:

690 градусов -3 минуты;
860 — также 3 минуты;
1230 — 1,5 минуты.

Затем сталь остужают. В дальнейшем обрабатывании используют троекратный отпускной период при 560 градусов по 1.5 часа. В периодах отпуска сплав дополняют легирующими добавками, которые образуют карбиды, что увеличивает прочность конечного металла. Предшествующий отжиг стали содействует избавлению от высокой хрупкости при высоком показателе прочности.

Особенности заточки стали

Любая продукция подвластна изнашиванию, а если это лезвие – утере остроты. Сталь Р6М5 вследствие особого метода изготовления и химического состава плохо поддаётся затачиванию.

Стоимость металла в продукции

Приобрести Р6М5 в готовой продукции просто, но себестоимость сплава довольно велика. Так на круг инструментальный, исходя из толщины: 2, 5 или 16 мм, цена составляет, соответственно, 600, 1200, 1350 рублей за килограмм. Стоимость стальной полосы немного ниже и равняется 620 рублям за килограмм. Действительно, цены на сплав Р6М5 в готовом изделии могут колебаться, поэтому данные цифры нужно понимать относительно.

Быстрорез — сталь рапид

В последнее время часто можно слышать выражение «быстрорежущая сталь». Что же это такое? По сути, это специальные сплавы, предназначенные для изготовления металлорежущего инструмента, который работает на высоких оборотах. Характеристика такого металла должна предусматривать высокую прочность, износостойкость и устойчивость к перепадам температуры.

Характеристики быстрорежущих сталей

Быстрорежущие сплавы появились относительно недавно. До их появления для обточки изделий из дерева или цветных металлов применялись обычные стальные резцы, при использовании которых возникали некоторые трудности. Они имели очень маленький срок службы ввиду быстрого износа и сильно нагревались, из-за чего работы на больших скоростях делалась невозможной.

Проблема была решена в 1858 году после получения сплава, в котором как основные легирующие добавки были использованы вольфрам и марганец. В течение последующих десятилетий методом многочисленных экспериментов было получено несколько видов сверхпрочных металлов, которые позволили значительно увеличить скорость и продуктивность металлорежущих станков.

К категории быстрорежущих сталей относят большую группу сплавов, в составе которых имеются легирующие элементы, позволяющие добиваться стойкости к износу и сильному нагреванию. От обычных углеродистых сплавов их отличает высокий показатель прочности, который позволяет использовать инструменты из них для обработки твёрдых материалов.

Быстрорезы имеют ряд примечательных характеристик, по которым их можно отличить от других марок сталей, к ним относят следующие:

Сохранение твёрдости при высоких температурах, так называемая горяча твёрдость. Любые предметы при трении нагреваются. Температура режущего инструмента, работающего на огромных оборотах, увеличивается очень быстро до высоких показателей. Обычные стали при таком нагреве подвергаются отпуску, из-за чего теряют свои рабочие свойства. Быстрорежущая сталь не подвергается подобным процессам, так как её состав позволяет ей выдерживать температуру до 6000 градусов Цельсия без потери прочности.
Высокая красностойкость – параметр сплава, характеризующийся временным промежутком, в течение которого он способен работать при высокой температуре без потери первоначальных свойств.
Сопротивление разрушительным процессам. Помимо стойкости к сильному нагреву быстрорезы должны иметь повышенные механические показатели, в сравнении с обычными металлами. Инструменты из таких сплавов даже под высоким давлением не крошатся и не переламываются, за счёт чего активно применяются для изготовления свёрл и резцов.

Расшифровка обозначения марок сталей

Впервые быстрорежущая сталь была изобретена специалистами из Британии. Так как инструменты из этого материала предусматривали работы на больших скоростях, такие сплавы получили название «rapidsteel» (что в переводе на русский означает быстрая сталь). Такое название, придуманное в Англии, послужило причиной для современного маркирования всех быстрорежущих марок буквой «Р».

Согласно международному регламенту первая цифра, следующая за Р, обозначает содержание вольфрама в процентах, которые является основополагающим элементом, определяющим ключевые характеристики всего сплава.

Помимо вольфрама для быстрорезов характерно наличие таких компонентов, как кобальт, ванадий и молибден, которые в маркировке отображаются соответственными буквами: К, Ф и М. За каждой такой буквой следует цифра, указывающая на процент от общего химического состава. Как видно, человек, который самую малость разбирается в сталях, даже не смотря на описание, может рассказать всю основную информацию о сплаве.

Методы производства и обработки

Инструменты, которые изготавливаются из быстрорежущей стали, производятся по двум основным технологиям:

Классический способ, предполагающий отливку раскалённого металла в специальные формы и дальнейшую его обработку и закалку.
Метод порошковой металлургии: расплавленная сталь распыляется под воздействием азотной струи и затем сплавляется вновь.

Порошковая металлургия более сложная в сравнении с традиционной. Процесс производства предполагает производство стального порошка, который задувается в специальную форму и уже в ней сплавляется. Это позволяет предотвратить возникновение карбидных ликваций и сделать структуру стали более однородной и стабильной, что положительно сказывается на всех рабочих свойствах.

Порошковый метод обладает рядом достоинств, которые позволяют ему вытеснить более дорогие виды обработки, такие как литьё, штамповку и ковку:

экономичность – исходным материалом для производства порошка могут служить даже отходы, например, окалина, к тому же такой способ требует меньше финансовых затрат в сравнении с классическим;
достижение более точных форм изделий – детали, созданные данным методом, не требуют дальнейших обработок резанием;
высокий показатель износостойкости.

За производственным процессом обязательно следует процесс закалки. Закалка инструментов из быстрорезов проходит при температурах, которые способствуют наиболее благоприятному разложению в них легирующих компонентов, но в тоже время и к росту зёрен в молекулярной решётке. После закаливания для структуры быстрорежущих сплавов характерно содержание до 30% аустенита, а это отрицательно сказывается на всех на рабочих параметрах. Чтобы уменьшить негативное влияние аустенита до минимальных значений, применяется две различных технологии:

проводится несколько циклов нагрева, выдержки при однородной температуре и последующее охлаждение, так называемый многократный отпуск;
до выполнения отпуска, деталь подвергают охлаждению до очень низких температур.

Улучшение характеристик изделий

К инструментам, изготовленным из быстрорезов, предъявляются высокие требования и, чтобы они обладали ими в полной мере, их поверхность подвергается обработке. Для этого применяются различные способы, в числе которых:

Поверхностный слой детали подвергается азотированию. Проводиться подобная обработка может в газообразной среде, состоящей либо на 80% из азота и на 20% из аммиака, либо из 100% аммиака. Процесс проходит 10-40 минут при температуре 550 – 6600 градусов. Такая операция позволяет сделать верхний слой менее хрупким.
Поверхность насыщают углеродом и азотом – так называемое цианирование, которое происходит за счет погружения детали в расплав цианида натрия. В зависимости от конечного назначения детали цианирование проходит под разной температурой. Чем дольше время и выше температура, тем толще получается слой.
Сульфидирование – выполняется в жидком расплаве сульфида с добавлением серы. Данный процесс проводится от 45 минут до 3-ёх часов при температуре от 450 до 5600 градусов Цельсия

Все вышеперечисленные процедуры выполняются уже с готовым инструментом: режущая часть заточена, поверхность отшлифована и закалена.

Расшифровка: что обозначают символы маркировки

Выше уже рассказывалось, какие данные можно извлечь из названия любой марки быстрорезов. Для большей наглядность рассмотрим расшифровку одной широко используемой быстрорежущей стали Р9Ф5:

Р – понятно, обозначение быстрорежущих сплавов, от английского «рапид» — скорость;
9 – процентное содержание в сплаве вольфрама;
Ф – обозначает наличие в составе стали ванадия;
5 – процентное содержание ванадия.

Если анализировать аббревиатуру Р9Ф5 дальше, то её расшифровка может содержать и другие буквы. Например, если металл получен методом электрошлакового переплава, появляется ещё одна буква – «Ш».

Внедрение современных технологий, а именно с применением азотирования, можно встретить следующую маркировку Р9АФ5.

Импортные аналоги быстрорезов имеют следующую маркировку – HSS, которая расшифровывается как High Speed Steel, в переводе на русский — это высокоскоростная сталь:

ГОСТ и ТУ

Требования к производству, технические характеристики, процесс термообработки и элементный состав быстрорежущих сталей регулируют специальные госты. Регулирующих документов большое количество, так как для каждого вида изделий предусмотрен свой стандарт:

ТУ 14-11-245-88 — холоднодеформированные фасонные профили высокой точности;
ГОСТ 1133-7 — кованые круги или квадраты, сортамент;
ГОСТ 2590- 88 — горячекатаные круги;
ГОСТ 7417-75 — калиброванный пруток;
ГОСТ 14955-77 — круги со специальной отделкой поверхности .

Эти стандарты применяются практически на всех российских производствах.

Термическая обработка быстрорезов имеет ряд сложностей, связанных со спецификой применения и предъявляемыми требованиями. Например, термообработка Р6М5 затруднена свойством этого сплава к обезуглероживанию (его закалка требует на четверть времени больше, чем схожих сплавов Р18 и Р12). Температура закалки данного металла – 1230 градусов. Сначала производится отпуск при 200 и 300 градусах с часовой выдержкой. Дальше обработка осуществляется в 3 этапа:

Затем сталь охлаждается в селитре, в масле и на воздухе. Последующая обработка предполагает троекратный отпуск с выдержкой по 90 минут при однородной температуре 560 градусов. На этапах отпуска сплав обогащается легирующими добавками.

Изделия, нашедшие место в быту и на производстве

Нож быстрорез даже при интенсивном использовании долгое время удерживает заточку, однако стоит учитывать, что ввиду высоких прочностных качеств он с трудом поддаётся заточке, особенно в домашних условиях.

Быстрорезы широко применяются и в промышленности. Самый яркий пример – это изготовление свёрл самых разных назначений: от дерева до сверхпрочных металлов. Из них же делают следующие детали промышленных механизмов:

Как точить изделия из быстрореза

Даже быстрорез сталь подвержена износу и затуплению, не смотря на внушающие прочностные показатели. Если учитывать сведения о применении и свойствах данных сплавов, то можно смело утверждать, что заточить их при помощи шлифовальных кругов из электрокорунда не выйдет – поверхность после такой обработки всё равно остаётся шероховатой, а режущие качества не улучшаются. Что тогда говорить о ручной заточке?

Самым правильным вариантом будет отдать изделие на заточку в специализированную мастерскую, которая имеет в своём распоряжении круги из эльбора. Иметь подобные машины в своём гараже – непозволительная роскошь и просто не целесообразно. Лучше не пробовать проводить затачивание в гаражных условиях, так как есть шанс повредить инструмент до степени невозврата в первоначальное состояние.

Рассмотрим стоимость металла на примере одного из самых популярных быстрорезов на отечественном рынке – Р6М5. Купить готовые изделия не составит большого труда, они распространены повсеместно, однако стоимость стали довольно высокая. Ниже будет представлен примерный прайс-лист.

В зависимости от толщины листа круг инструментальный соответственно будет стоить:

2 мм — 1350 рублей за кг;
4 мм — 1200 рублей за кг;
16 мм – 600 рублей за кг.

Приведённые выше расценки – это относительное усреднённое значение. Они могут меняться в зависимости от многих факторов: местности, экономической ситуации и т.д. Высокая цена быстрорежущих металлов делает их популярными при сбыте металлолома. Стоимость такой вторичной продукции гораздо выше, чем обыкновенных сплавов.

ГОСТ 2379-77 Пластины из быстрорежущей стали к резцам. Формы и размеры

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.

Фрезы, метчики, развертки – типичные изделия, производимые из высококачественной быстрорежущей стали

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 инструментальные стали 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.

Фрезеровка детали на профессиональном гравировальном станке

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.).

Характеристики и назначение быстрорежущих сталей

Быстрорез, за что его любят?

Самое важное преимущество инструмента из быстрорежущей стали – скорость резания. В момент появления инструменты были на грани фантастики и превосходили все ожидания. Конкурентами на тот момент у быстрорезов были инструментальные стали, их главный бич — полное отсутствие горячей твердости. Вот три пункта превосходства инструмента из быстрорежущей стали, за что они и обрели популярность: Важнейшее свойство – красностойкость. Определяет, сколько времени инструмент способен испытывать высокие температуры, прежде чем его режущие кромки начнут походить на печенье, упавшее в молоко. Например Р18 за 4 часа при температуре 620 градусов снизит прочность до 59 HRC. Наиболее ходовые инструментальные стали: У10, У12 120 выдержат нагрев 150-200, их твердость упадет не значительно, до HRC63. Дальнейшее повышение температур попросту критично и абсолютно не допустимо. Горячая твердость, вот за что быстрорез получил свое имя. Обработка металлов сильно нагревает инструмент. Традиционные приспособления из инструментальной стали, если смотреть на диаграмму отношения температуры и твердости, падали в бездну после порога в 200 градусов. Быстрорежущая сталь легко держала 60 HRC и при 600. Наиболее совершенные сплавы с высоким содержанием кобальта и 700 градусов. При использовании охлаждения скорость резания была огромной и полностью удовлетворяла всем требованиям. Для инструмент очень важна прочность или ударная прочность. Когда режущая кромка без последствий переносила ударные нагрузки, особенно при долбежных операциях, прерывистом точении и фрезеровке. Инструменты из быстрорежущей стали легко справлялись с этим наравне или лучше чем стали инструментальные.

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 маркировки сталей, 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.

Пример расшифровки марки быстрорежущей 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.

Определение разновидности стали по искре

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.

Технические характеристики стали марки Р18

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.

Свойства стали марки Р9К5

II. МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ

2.1. Контроль внешнего вида осуществляется визуально при помощи лупы увеличения 4 по ГОСТ 25706.

2.2. Контроль параметров резцов проводят средствами контроля, имеющими погрешности измерения не более:

при контроле линейных размеров-значений, указанных в ГОСТ 8.051;

при контроле угловых размеров — 35 % допуска на проверяемый угол;

при контроле формы и расположения поверхностей — 25 % допуска на проверяемый параметр.

2.3. Контроль параметров шероховатости поверхностей резцов осуществляют сравнением с образцами шероховатости по ГОСТ 9378 или контрольными образцами, имеющими значения параметров шероховатости поверхностей не более указанных в п. 6.

2.4. Контроль твердости (п. 3) осуществляют в соответствии с ГОСТ 9013 приборами ТР по ГОСТ 23677.

2.5. Испытания резцов на работоспособность, средний и установленный периоды стойкости должны проводиться на токарных, строгальных и долбежных станках, соответствующих установленным для них нормам точности и жесткости.

2.6. Испытания резцов проводят на заготовках из стали марки 45 по ГОСТ 1050 твердостью 187-207 НВ с охлаждением 5 % раствором эмульсола в воде с расходом не менее 5 л/мин.

2.6.1. Вершины резцов устанавливают по линии центров станка с допустимыми отклонениями не более, мм:

js14…………………………………….. для точения наружных поверхностей;

……………………………………… для точения внутренних поверхностей;

-10………………………………………. для отрезки и прорезки.

2.6.2. Вылет режущей части резцов из резцедержателя не должен превышать:

(1,2 — 1,3)Н…………………………………… для точения наружных поверхностей;

длины оттянутой части резца………. для точения внутренних поверхностей;

длины узкой части резца……………… для прорезки и отрезки;

Н…………………………………………………. для строгания и долбления прямыми резцами;

2Н……………………………………………….. для строгания изогнутыми резцами.

2.7. Поверхности заготовки для испытаний должны быть предварительно обработаны до параметра шероховатости Ra

≤ 12,5 мкм, допуск радиального биения 0,1 мм.

2.8. Испытания резцов на работоспособность, средний и установленный периоды стойкости проводят на режимах, установленных в табл. 3 — 5.

Быстрорежущая сталь Р18. Расшифровка, состав и обработка

Готовый инструмент, например, сверла, в соответствии с требованиями ГОСТ 2034-80 должны обладать твёрдостью на хвостовике 63 — 65 по HRC, а режущая часть должна иметь твердость 63 — 68 HRC.

После того как заготовки, прошли все процедуры термообработки, их отправляют на шлифование. Для этого применяют особо точные шлифовальные специализированные станки, способные обеспечить следующие допуски на сверла повышенной точности (А1, В1) — по h8, для свёрл класса В — h9.

Рейтинг: 0/5 — 0 голосов

Физические свойства Р18

Температура испытания, °С	20	100	200	300	400	500	600	700	800	900
Модуль нормальной упругости E, ГПа	228	223	219	210	201	192	181	—	—	—
Плотность, pn, кг/см3	8800	—	—	—	—	—	—	—	—	—
Коэффициент теплопроводности Вт/(м ·°С)	—	26	27	28	29	28	27	27	—	—
Удельное электросопротивление (p, НОм · м)	419	472	544	627	718	815	922	1037	1152	1173
Коэффициент линейного расширения (a, 10-6 1/°С)	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—
Удельная теплоемкость (С, Дж/(кг · °С))	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—

Характеристики и применение

Рассматривая марку Р18 характеристики следует учитывать, что она часто подвергается термической обработке. К основным качествам относят:

Высокая твердость поверхностного слоя. Если провести термическую обработку твердость достигает 62-65 единиц HRC. Этого вполне достаточно для того, чтобы проводить резание конструкционных металлов обыкновенного качества при различной скорости и подаче. Кроме закалки выполняют отпуск, за счет которого достигается мелкозернистая структура.
Повышенная прочность определяет то, что рассматриваемый материал Р18 выдерживает длительную нагрузку.
Красностойкость позволяет проводить резание на протяжении длительного периода. Повышение температуры стали приводит к тому, что он начинает терять свои эксплуатационные характеристики.

Существенным недостатком назовем карбидную неоднородность. При изготовлении больших инструментов и их применении режущая часть может выкрашиваться. Решают проблему путем увеличения количества карбидной фазы. Проводимая термическая обработка делает структуру мелкозернистой и более устойчивой к механическому воздействию.

Применение Р18 можно связать с физическими особенностями материала. Они следующие:

Плотность составляет 8800 кг/см3.
Модуль упругости 220 МПа.
Твердость (без закалки) 227 НВ.
Максимальная текучесть 450 МПа.
Передел прочности при растяжении 830 МПа.

Ковка предусматривает нагрев заготовки до температуры 1200 градусов Цельсия. Свариваемость сплава хорошая, подогревать материал не нужно. Поверхность можно шлифовать при использовании обычных абразивных кругов.

Область применения стали Р18 весьма велика. В большинстве случаев она применяется при изготовлении режущих лезвийных инструментов, которые могут применяться для механической обработки металлов с различной твердостью.

При применении инструментов, которые изготовлены из рассматриваемого инструментального сплава, скорость обработки увеличивается в 4 раза.

Существенно расширить область применения можно за счет закалки и отпуска, в некоторых случаях проводится ковка.

Механические свойства Р18 в зависимости от температуры отпуска

Температура отпуска, °С	400	500	550	600
Закалка 1280 °С, масло. Отпуск трехкратный по 1 ч
σв (МПа)	1370	1470	2350	2210
KCU (Дж / см2)	23	19	17	—
HRC ∂ (HB)	61	63	66	65

Плюсы

Высокое качество. Изделия из этой стали почти заведомо будут без дефектов, за счет качества изготовления сырья. Поэтому при покупке быстрореза из Р18 можно не волноваться.
Высокая твердость очень важна для любого режущего инструмента. А марка Р18 имеет твердость по шкале Роквелла от 65 до 64. Для ножа такая твердость считается очень высокой, что причисляет такой клинок к классу быстрорезов. Его очень редко придется точить, ведь об обычные материалы он не затупляется – дерево им можно резать почти беспрепятственно.
Хорошая упругость и ударная вязкость за счет добавок. Обычно твердый металл оказывается и хрупким – его несложно сломать при боковых нагрузках на инструмент. Но данный сплав, как правило, будет гнуться, но не ломаться, ведь некоторые примеси, особенно марганец и никель, делают его более гибким, пластичным. Углерод и кремний добавляют не только прочность, но и защищают от излома. Поэтому из Р18 выполняют пилы, фрезы, которые прекрасно работают.
Клинок из Р18 обладает хорошими способностями к резке, долго не тупится, хорошо держит кромку. Здесь помогает примесь кобальта, который и отвечает за рез. Он помогает клинку держать кромку, а также позволяет заточить лезвие до бритвенной остроты, которую он будет удерживать даже при тяжелой работе.
Таким ножом можно будет резать изделия из более мягкого материала. Этот сплав традиционно используется для инструментов, которыми работают по металлу.
В целом этот вид стали можно считать почти идеально сбалансированным – он выделяется твердостью, достаточно прочен, долго сохраняет режущие способности. Пользователи отмечают, что из всех быстрорежущих сталей Р18 является одной из лучших. Сочетание всех этих свойств делает его идеальным кандидатом для ножевой стали высшего качества.

Механические свойства стали Р18 в термообработанном состоянии при повышенных температурах

Температура испытания, °С	200	400	500	550	600	650
σизг. (МПа)	3570 (180)	3730 (180)	3290 (160)	3060 (150)	2430 (120)	2180 (110)
HV	815 (10)	755 (10)	712 (10)	661 (10)	615 (10)	504 (10)
HRC ∂ (HB)	64	62	60	58	56	51

Минусы

Самостоятельно ковать эту сталь очень сложно, ведь чтобы даже расплавить ее потребуется температура до 1280 градусов. После такого нагрева ее придется долго обрабатывать, что также сложно. Закалять готовый клинок можно только в предварительно разогретом до 200 градусов масле, после чего клинок продолжает стынуть на открытом воздухе. Также, после остывания его приходится трижды отпускать при температуре в 400 градусов, по часу каждый раз.
Цена: этот сплав относится к высшему классу в области цены. Даже небольшой клинок из него будет стоить в районе четырех тысяч. А инструменты из него выпускаются только дорогими брендами.
Р18, несмотря на содержание хрома, легко поддается коррозии, поэтому за ножом требуется ухаживать. Оберегайте его от воды и от других агрессивных веществ. Ножи из такой стали, как правило, покрываются защитным веществом еще на заводе, или же проходят защитное оксидирование. Со временем покрытие сходит, особенно если инструмент часто используется, а потому регулярный уход становится необходимым.
При использовании ножа для выполнения поперечных нагрузок появляется большой риск сломать его. Это бывает со всеми ножами из очень твердой стали, потому что вместе с твердостью появляется и хрупкость. Но у ножей из Р18 этот риск заметно меньше, потому что особое внимание уделялось прочности – добавлены марганец и кремний.
Точить клинок станет очень сложно, потому что сплав имеет высокую твердость. Единственная точилка, которая подойдет для таких ножей – корундовая, потому что корунд превосходит твердостью этот сплав. Сам процесс точения будет долгим и сложным. Но если у вас есть электрический станок с вращающимся точильным камнем, процесс становится намного легче и быстрее. Заточку нож держит около года, если не подвергать его экстремальным нагрузкам.

Механические свойства стали Р18 в состоянии поставки (после отжига) при повышенных температурах

Температура испытания, °С	200	400	600	800	1000	1100	1200
σ0,2 (МПа)	450 (50)	420 (40)	300 (40)	110 (20)	90 (20)	—	30 (10)
σв (МПа)	830 (80)	700 (70)	480 (50)	200 (20)	100 (20)	—	30 (10)
δ5 (%)	13 (2)	15 (2)	31 (3)	60 (5)	42 (4)	—	12 (3)
ψ %	22 (4)	22 (4)	55 (6)	70 (6)	55 (6)	—	25 (5)
σсж. (МПа)	1050 (50)	850 (50)	620 (40)	100 (20)	50 (10)	—	40 (10)
Τк (МПа)	520 (30)	450 (30)	300 (20)	100 (20)	50 (10)	—	40 (10)
KCU (Дж / см2)	—	—	—	—	100 (10)	130 (15)	45 (5)
HB	227 (6)	210 (6)	140 (6)	30 (4)	24 (4)	—	4 (1)

Особенности термической обработки

Термическая обработка при температуре порядка 1200 — 1300 ºC, с последующим отпуском, вызывает дисперсионное затвердевание. В процессе закаливания большая часть карбида Fe3W3C разлагается и переходит в твердый раствор аустенитного или мартенситного типа. Это приводит к насыщению сплава углеродом, вольфрамом и другими легирующими элементами. Отпуск, который выполняют при температурах в 550 — 560 ºC приводит к повышению твердости до максимальных параметров. Это происходит в следствии выделении карбидов и разложение остатков аустенита.

Инструмент сложной формы, в т.ч. тонколезвийный или работающий в условиях переменной нагрузки, например, на прерывистом точении должен обладать высокой прочностью и вязкостью.

Нагревание под закаливание сталей типа Р18 выполняют при таких температурах и временных паузах, которые обеспечат разложение карбидов и упрочнение аустенита. Это необходимо для получения необходимой теплостойкости.

Тонколезвийный инструмент, с размерами режущей части от 3 до 5 мм температура закаливания должна быть ниже на 10 — 20 ºC от максимальной (1250 ºC).

Высокие температуры, которые необходимы для проведения термической обработки впоследствии могут привести к появлению трещин и излишних напряжений. Для того, чтобы избежать этих неприятностей, подогрев материала выполняют в два этапа. Первый нагрев выполняют при уровне температуре 400 — 500 ºC, второй при 800 — 850 ºC. По достижении окончательной температуры, а это 1200 — 1300 ºC, время нахождения детали в зоне нагрева ограничивают. Допустимое время рассчитывают из соотношения 10 — 15 секунд на 1 мм толщины (диаметра). То есть сверло диаметром 5 мм может находиться при таком режиме порядка 50 — 75 секунд.

Время нахождения заготовки на подогреве может быть удвоено в сравнении с пиковой нагрузкой. То есть, то же сверло будет находиться на подогреве порядка 100 — 150 секунд.

Предварительный и финишный нагрев выполняют в соляной ванне. Она заполняется смесью из:

78 % ВаСl2 (хлорид бария);
22 % NaCl (натрий хлор).

Для предохранения заготовок от окисления раствор раскисляют с помощью фтористого магния.

Отпуск стали проводят также в несколько этапов. Заготовки выдерживают при температуре 550- 570 ºC, причём необходимо провести два — три сеанса длительностью один час каждый

Расшифровка маркировки стали

Маркируется быстрорез Р18 при использовании определенных стандартов. В рассматриваемом случае расшифровка позволяет определить только содержанием вольфрама, концентрация которого указывается цифровой. Первая буква определяет группу быстрорежущих сталей. Концентрация других химических веществ определяет ГОСТом, не указывается при маркировке сплавов рассматриваемой группы.

Читайте также: