Андрей Смирнов
Время чтения: ~11 мин.
Просмотров: 0

Быстрорежущие инструментальные стали для изготовления высокопрочного инструмента

Наиболее распространенные марки быстрорежущей стали

Быстрорежущая сталь (ГОСТ 19265-73) делится на сплавы нормальной и повышенной теплостойкости. Первая группа включает такие марки, как Р18, Р6М5. Твердость их достигает 63 HRC. Основное их предназначение – обработка чугунов, медных, алюминиевых сплавов. Более высокой теплостойкостью обладают вольфрамовые стали. Их применяют для изготовления сверл, фрез, резцов. Сталь Р6М5, которая содержит молибден, немного уступает в режущих свойствах, однако она существенно дешевле. К тому же пластичность ее несколько выше, а склонность к образованию трещин не столь высока. Более теплостойкие стали имеют в составе ванадий и кобальт (10Р6М5, Р9Ф5). Их твердость досягает 66 HRC. Используются они для обработки более прочных конструкционных сталей, жаропрочных сплавов, при изготовлении чистового инструмента. Характерно, что данные марки имеют более высокую износостойкость (благодаря наличию в составе ванадия). В последнее время все чаще применяется метод порошковой металлургии. Такие инструменты имеют более высокие режущие свойства.

Химический состав

Многое о составе стали разных марок можно понять из их названия. Так, к примеру, буква «Р» обозначает тип металла – быстрорежущая сталь. Цифра после буквы «Р» – процент содержания в сплаве вольфрама. Для марки Р18 это 17-18,5%, а для марки Р6М5 – 5-6,5%. Вольфрам наделяет металл прочностью и вязкостью, способностью не терять твёрдости при нагревании до высоких температур.

Буква «М» в названии свидетельствует о наличии в составе молибдена, цифра после него – процент содержания вещества. Молибден отвечает за прокаливаемость, плотность, твёрдость, придаёт стойкость к коррозии и улучшает обрабатываемость. В остальном, состав Р18 и Р6М5 схож. Оба сплава включают в себя углерод, кремний, марганец, серу, никель, хром, фосфор, ванадий.

https://youtube.com/watch?v=isV4UdzdZ5o

Гост

Выпуск стали Р18 регулируется следующими ГОСТами:

  • ГОСТ 4405-75 (изготовление полос и прутков металла);
  • ГОСТ 1133-71 (металлопрокат с сечением разных видов).
  • Для производства профиля из Р18 предусмотрены также ТУ 14-11-245-88.

Сталь Р6М5 фигурирует в нескольких ГОСТах:

  • ГОСТ 1133-7 (сортамент кованых квадратов и кругов);
  • ГОСТ 7417-75 (пруток калиброванный);
  • ГОСТ 14955-77 (круги с особой отделкой поверхности металла);
  • ГОСТ 2590-88 (круги горячекатанные);
  • ГОСТ 19265-73 (полосы и прутки).

В ТУ 14-11245-88 указан перечень изделий из стали Р6М5, технические требования, предъявляемые к ним.

Аналоги

Аналоги сплавов Р18 и Р6М5:

  • Р12 – российский аналог, который наиболее приближен по своим характеристикам;
  • Т1 (США);
  • W18Cr4V (Китай);
  • 1.3355 (государства Европы);
  • HS18-0-1 (Германия).

Нож выполненный из аналога стали – Р12.

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.

Пример расшифровки маркировки

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.

https://youtube.com/watch?v=ccSlXrxQTSg

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.

Способы и методы заточки

Даже быстрорежущая сталь Р12 подвержена износу и затуплению, несмотря на внушающие прочностные показатели. Если учитывать сведения о применении и свойствах этого сплава, 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.

Самым правильным вариантом будет отдать нож 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.

Можно, конечно, попробовать провести затачивание и дома, но стоит учитывать: как минимум для этого понадобятся алмазные камни, цены на которые в последнее время очень кусаются. В таком случае обработка будет проводиться в 2 этапа:

  1. Сначала камнем с крупным зерном – так называемая грубая заточка.
  2. Затем абразивом с мелким зерном – финальная шлифовка.

Лучше не пробовать проводить затачивание в гаражных условиях, так как есть шанс повредить инструмент до степени невозврата в первоначальное состояние.

Характеристики шпоночной стали

Приведенная выше информация указывает на то, что сталь для шпонок должна обладать определенными эксплуатационными характеристиками. Из названия материала можно сразу определить область ее применения. Среди особенностей отметим следующее:

  1. Металлическая шпонка производится зачастую при применении металла, который отвечает ГОСТу 8787-68.
  2. Зарубежные производители учитывают стандарт DIN
  3. В большинстве случаев используется шпоночный прокат, представленный конструкционной углеродистой сталью.
  4. Особенностью можно назвать то, что поверхностный слой обладает лучшими эксплуатационными характеристиками.
  5. Повысить основные характеристики можно за счет проведения различного рода термической обработки. Часто твердость повышается путем закалки или выполнения отпуска.

Используемая марка стали хорошо поддается холодному и горячему волочению. За счет этого проводится выпуск объемной или комбинированной калибровки.

Довольно большое распространение получил шпоночный материал 8×7. Применение стандартов на момент производства заготовок позволяет существенно упростить задачу по выпуску промежуточного элемента

При выборе материала уделяется внимание нижеприведенным моментам:

  1. Твердость поверхностного слоя.
  2. Устойчивость материала от воздействия окружающей среды.
  3. Степень обрабатываемости.

Распространенные сплавы могут применяться для изготовления призматических и других вариантов исполнения промежуточных элементов, который устанавливается для передачи усилия. Стоит учитывать, что чаще всего шпоночная сталь применяется при создании прямоугольных брусков различных размеров, которые устанавливаются на валу.

Это конструкционная углеродистая сталь обыкновенного качества, стоимость которой относительно невысокая.
Традиционно используется при изготовлении ответственных деталей.
Не стоит обращать внимание на то, что подобная марка не подается сварке.

Кроме этого, может применяться марка Ст50, свойства которой не существенно отличаются от предыдущего варианта.

В случае, когда нужно существенно повысить прочность соединения следует уделить внимание возможности применения легированных сплавов. Внесение в состав определенных химических элементов позволяет существенно повысить эксплуатационные характеристики

Примером можно назвать марку 40Х, которая характеризуется следующими особенностями:

  1. Твердость варьируется в пределе 35-45 HRC. Для повышения этого показателя проводится термическая обработка, а также отпуск для снижения вероятности появления внутренних напряжений.
  2. Внесение хрома позволяет несколько повысить степень защиты материала от воздействия повышенной влажности. Этот момент определяет то, что коррозия на поверхности не появляться в течение длительного периода применения изделия.
  3. Концентрация углерода в районе 0,4% обеспечивает требуемую прочность и твердость изделия. При этом в состав могут включаться и другие вещества в небольшой концентрации, за счет чего обеспечиваются требуемые эксплуатационные характеристики.

Также могут применяться и другие сплавы с особыми эксплуатационными характеристиками, к примеру, с хорошей устойчивостью к воздействию повышенной температуры. Выбор проводится в зависимости от эксплуатационных характеристик и многих других моментов.

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.

Самодельный нож из быстрореза.

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.

Шлифовка клинка для ножа.

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:

  1. 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.
  2. Высохнув, освобождаем заготовку. Размечаем будущую рукоять и снимаем лишнее лобзиком. Черновой вариант рукояти готов.
  3. 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.

Изделия нашедшее место в быту и на производстве

Сталь Р6М5, ее характеристики и применение для ножей. Это довольно распространенный предмет в быту, имеется ряд его производителей с мировым брендом, например, Rapid. В интернете присутствует множество видео с экспериментами, где используются ножи из стали марки Р6М5. Действительно они хорошо перерезают такие вещи: веревки, древесину, соответственно мясо с костями, прочее. Самый яркий эксперимент связан с попыткой разрезать ножом Р6М5 металлическую пластину толщиной в несколько мм, получилось.

Заготовки ножей из стали р6м5 – эта сталь очень популярна в быту

Следует добавить, быстрорежущая сталь Р6М5 не имеет склонности к легкому точению. Поэтому довольно часто владельцы ножей жалуются на невозможность наточить его. Во всяком случае бытовыми точилками этого сделать не получится. Видимо поэтому изделия из Р6М5 редко встречаются именно в быту, их чаще можно увидеть, как подсобный инструмент среди слесарного инвентаря или у заядлых рыбаков, охотников.

Почти в каждом доме можно встретить бытовой электроинструмент. Вспомогательные элементы (оснастка) к нему могут изготавливаться, как раз из быстрорезов.

Сверло Р6М5 используют в производстве бытовых инструментов, предназначенных для выполнения ремонтных работ. Дополнительно, существует мнение, что сверлить закаленное железо лучше маркой Р6М5К5. Кроме того, встречаются такие разновидности сверла:

простые с односторонней заточкой;

корончатые (для гипсокартона);

ступенчатые;

копьевидные для стекла и керамогранита;

по камню, кирпичу, дереву.

Несмотря на выше отмеченный комментарий, сверло по металлу Р6М5 также довольно распространенный инструмент. Из р6м5 делают зенковки, коронки, конические машинные развертки, буры, резцы долбежные, полотна ножовочные.

Видео – Как сделать нож из Р6М5 своими руками

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.


Клинок из быстрореза.

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

  1. 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.
  2. Высокая красностойкость – параметр сплава, характеризующийся временным промежутком, в течение которого он способен работать при высокой температуре без потери первоначальных свойств.
  3. 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.
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации