Андрей Смирнов
Время чтения: ~12 мин.
Просмотров: 0

Разновидности и маркировки hss сверл

Основные особенности

Инструментальная сталь — это такая сталь, в состав которой входит не менее 0,7% углерода. В ее состав могут входить и некоторые другие легирующие компоненты (свинец, хром, алюминий, никель, фосфор). Однако их содержание в большинстве случаев невелико — менее 0,1%. Так как инструментальные стали содержат повышенное количество углерода, их очень часто называют углеродистыми. Подобное терминологическое словоупотребление не совсем корректно с точки зрения ГОСТ, однако обыкновенные люди часто используют такое название на бытовом уровне.

По составу различают качественные и высококачественные инструментальные стали. Их особенности:

  • Качественные сплавы. Главный критерий — низкое содержание серы (до 0,03%) и фосфора (до 0,035%). Низкая концентрация легирующих веществ делает сплав твердым и прочным. Детали из этого сплава не ломаются, не деформируются, сохраняют форму при ударе и нагреве. Качественные сплавы не имеют специальной маркировки в виде буквы А в конце буквенно-числового обозначения стали.
  • Высококачественные сплавы. Главный критерий — сверхнизкое содержание серы (до 0,02%) и фосфора (до 0,03%). По физико-химическим свойствами высококачественные сплавы повторяют просто качественные. Но за счет более низкого содержания легирующих добавок высококачественные сплавы обладают более высокой прочностью, не ржавеют, не гнутся при нагреве и так далее. Высококачественные сплавы имеют специальную маркировку в виде буквы А в конце буквенно-числового обозначения марки стали.

Сплав инструментальных сталей высокопрочный. Поэтому из него часто делают различные инструменты. Это молотки, отвертки, пилы, оборудование для механических или электронных устройств. За счет прочности сплава инструменты сохраняют свою форму даже при длительной эксплуатации. Чистые инструментальные сплавы обладают пониженными антикоррозийными свойствами, поэтому в состав многих сплавов добавляют легирующие добавки, снижающие коррозийную активность материала. В качестве легирующих добавок применяют хром, вольфрам, алюминий и другие вещества.

Изготовление и обработка быстрорежущих сталей

Быстрорежущие стали изготавливают как классическим способом (разливка стали в слитки, прокатка и проковка), так и методами порошковой металлургии (распыление струи жидкой стали азотом). Качество быстрорежущей стали в значительной степени определяется степенью её прокованности. При недостаточной проковке изготовленной классическим способом стали наблюдается карбидная ликвация.

При изготовлении быстрорежущих сталей распространенной ошибкой является подход к ней как к «самозакаливающейся стали». То есть достаточно нагреть сталь и охладить на воздухе, и можно получить твердый износостойкий материал. Такой подход абсолютно не учитывает особенности высоколегированных инструментальных сталей.

Перед закалкой быстрорежущие стали необходимо подвергнуть отжигу. В плохо отожженных сталях наблюдается особый вид брака: нафталиновый излом, когда при нормальной твердости стали она обладает повышенной хрупкостью.

Грамотный выбор температуры закалки обеспечивает максимальную растворимость легирующих добавок в α-железе, но не приводит к росту зерна.

После закалки в стали остается 25—30 % остаточного аустенита. Помимо снижения твердости инструмента, остаточный аустенит приводит к снижению теплопроводности стали, что для условий работы с интенсивным нагревом режущей кромки является крайне нежелательным. Снижения количества остаточного аустенита добиваются двумя путями: обработкой стали холодом или многократным отпуском. При обработке стали холодом её охлаждают до −80…−70 °C, затем проводят отпуск. При многократном отпуске цикл «нагрев — выдержка — охлаждение» проводят по 2—3 раза. В обоих случаях добиваются существенного снижения количества остаточного аустенита, однако полностью избавиться от него не получается.

Принципы легирования быстрорежущих сталей

Высокая твердость мартенсита объясняется растворением углерода в α-железе. Известно, что при отпуске из мартенсита в углеродистой стали выделяются мельчайшие частицы карбида. Пока выделившиеся карбиды ещё находятся в мельчайшем дисперсном рассеянии (то есть на первой стадии выделения при отпуске до 200 °C), твердость заметно не снижается. Но если температуру отпуска поднять выше 200 °C, происходит рост карбидных выделений, и твердость падает.

Чтобы сталь устойчиво сохраняла твердость при нагреве, нужно её легировать такими элементами, которые затрудняли бы процесс коагуляции карбидов. Если ввести в сталь какой-нибудь карбидообразующий элемент в таком количестве, что он образует специальный карбид, то красностойкость скачкообразно возрастает. Это обусловлено тем, что специальный карбид выделяется из мартенсита и коагулирует при более высоких температурах, чем карбид железа, так как для этого требуется не только диффузия углерода, но и диффузия легирующих элементов. Практически заметная коагуляция специальных карбидов хрома, вольфрама, молибдена, ванадия происходит при температурах выше 500 °C.

Красностойкость создается легированием стали карбидообразующими элементами (вольфрамом, молибденом, хромом, ванадием) в таком количестве, при котором они связывают почти весь углерод в специальные карбиды, и эти карбиды переходят в раствор при закалке. Несмотря на сильное различие в общем химическом составе, состав твердого раствора очень близок во всех сталях, атомная сумма W+Mo+V, определяющая красностойкость, равна примерно 4 % (атомн.), отсюда красностойкости и режущие свойства у разных марок быстрорежущих сталей близки. Быстрорежущая сталь, содержащая кобальт, превосходит по режущим свойствам остальные стали (он повышает красностойкость), но кобальт очень дорогой элемент.

Улучшение характеристики изделий из HSS-сталей

Для придания твердости материала, стойкости к износу и устойчивости к коррозии поверхность инструментов подвергают дополнительной обработке. К таким методам относятся:

  1. Азотирование. Насыщение азотом слоя поверхности проводится в газовой среде, которая состоит из 80% азота и 20% аммиака или на 100% из аммиака. Технологический процесс длится от 10 до 40 минут при температуре 500-600оС и приводит к укреплению поверхностной оболочки.
  2. Цианирование. Насыщение осуществляется в жидкой или газовой среде, состоящей из химического элемента — цинка. Процесс высокотемпературного цианирования длится от 5 до 45 минут при температуре 800-900оС. Низкотемпературный процесс происходит при 500-600оС и обеспечивает износостойкость и высокую твердость инструменту.
  3. Сульфидирование. Насыщение поверхностей стальных изделий серой осуществляется при 550-600оС путем нагревания в серноазотистых солях в течение 2-3 часов. В результате процесса повышается износоустойчивость стальных изделий.

Суть химико-термической обработки заключается в проникновении различных химических элементов в атомную кристаллическую решетку железа при нагревании деталей из стали в среде, насыщенной необходимыми элементами.

Быстрорежущие легированные стали предназначены для производства металлорежущего инструмента, который используют при работе на высоких скоростях. HSS-сплавы отличаются способностью сохранения износостойкости и сопротивляемости к разрушению при повышенных температурах. Добавление в состав стали молибдена, вольфрама, кобальта и ванадия обеспечивает красностойкость и горячую твердость.

Стойкость — спиральное сверло

Стойкость спирального сверла зависит от материала сверла, скорости резания, подачи и обрабатываемого материала детали.

Стойкость спиральных сверл, предназначенных для обработки металла, при сверлении стеклопластиков оказывается недостаточной.

Стойкость спиральных сверл из быстрорежущей стали принимается при сверлении отверстий в деталях из стали T D мин.

Стойкость спиральных сверл из быстрорежущей стали принимается при сверлении отверстий в деталях из стали T-W мин.

Цианирование применяют для повышения стойкости спиральных сверл и других быстрорежущих инструментов и деталей сложной конфигурации.

Форма заточки оказывает влияние на стойкость спирального сверла и скорость резания, допускаемую для данного сверла. Сверла с обычной заточкой обладают рядом недостатков.

Для получения мелкой стружки, легко удаляемой из отверстия потоками СОЖ, на передней поверхности сверла вдоль режущей кромки делают струж-коломающие канавки. Стойкость спиральных сверл с отверстиями до 8 раз превышает стойкость стандартных сверл. Для работы с большими подачами жесткость и прочность сечения сверла должны быть увеличены, а также подобран для изготовления сверл материал большей прочности.

Спиральное сверло с отверстиями для подвода СОЖ.

В этих направлениях, видимо, и будут развиваться в ближайшем будущем конструкции спиральных сверл с внутренним подводом СОС. Стойкость спиральных сверл с отверстиями для подвода СОС до восьми раз превышает стойкость стандартных сверл, а глубина сверления достигает пяти-семи диаметров без промежуточных выводов инструмента.

Повышение точности размеров, определяющих симметричность расположения элементов режущей части многозубого инструмента ( спиральные сверла, метчики, торцовые фрезы), позволяют значительно повысить стабильность работы режущего инструмента на автоматических линиях. Минимальная стойкость спиральных сверл и метчиков может быть повышена в этом случае при работе на автоматических линиях от 3 до 60 раз с одновременным значительным уменьшением разницы между максимальной и минимальной стойкостями.

Для повышения производительности и стойкости спиральных сверл применяется способ подвода охлаждающей жидкости непосредственно в зону резания. Охлаждающая жидкость подается при давлении не меньше 12 — 15 am в количестве не менее 12 л / мин. Благодаря интенсивному охлаждению уносится из зоны резания большое количество тепла, что способствует снижению температуры резания и допускает повышение скорости резания до 40 % при сверлении сверлами, оснащенными быстрорежущей сталью. Подача охлаждающей жидкости в зону резания устраняет пакетирование и защемление стружки в канавках сверла. Стружка стального цвета под действием сильной и обильной струи частично раздробляется и свободно вымывается из канавок.

Стойкость сверл из быстрорежущей стали Р6М5.

Применение покрытий TiN позволяет существенно увеличить стойкость различных видов режущего инструмента, особенно это проявляется при повышении скорости резания. На рис. 3.5 показано влияние покрытия TiN на стойкость спиральных сверл при обработке конструкционной стали.

Патрон для пульсирующей подачи смеси СОЖ с воздухом.

При обработке отверстия глубиной до пяти-семи диаметров на обычных станках токарной, сверлильной или расточной групп внутренний подвод СОЖ и газовых средств в зону резания осуществляется через отверстия в корпусе инструмента с помощью специальных патронов. На рис. 3.2, бив приведены конструкции применяющихся патронов для подвода средств к концевому инструменту. Конструкции патронов достаточно просты и не нуждаются в описании. При использовании внутреннего охлаждения подвод СОЖ может осуществляться с постоянным давлением, с пульсирующим ( с частотой 30 — 50 пульсаций в минуту) давлением, с чередующимся пульсирующим потоком жидкости и газа. Пульсирующий поток СОЖ, по данным зарубежных фирм, повышает стойкость спиральных сверл до 1 8 раза по сравнению с внутренним охлаждением потоком с постоянным давлением.

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.

Маркировка HSS-сверл, их виды и отечественные аналоги

Все сверла, изготовленные на основе HSS-стали, имеют соответствующую маркировку. Существуют три разновидности этой стали.

  1. Вольфрамовая (T1–T15).

  2. Молибденовая (М1–М36).

  3. Высоколегированная (М41–М62).

Вольфрамовые HSS-сверла

Из этой группы максимально широкое распространение получили сверла, изготовленные из четырех типов сталей.

  1. T1 (отечественный аналог — Р18). Из этой HSS-стали (18 % вольфрама) с высокими характеристиками (шлифуемость, прочность и износостойкость) изготавливают сверла и иные инструменты общего назначения. Лучше всего они подходят для обработки углеродистых и легированных конструкционных сталей.

  2. T2 (отечественный аналог — Р18Ф2). Сплав содержит 2 % ванадия. Его используют для изготовления чистовых и получистовых сверл, предназначенных для обработки среднелегированных конструкционных сталей.

  3. T3 (отечественный аналог — Р18K5Ф2). Сплав содержит 18 % вольфрама, 5 % кобальта и 2 % ванадия. Такие инструменты отличаются повышенными вторичной твердостью и износостойкостью, но имеют низкую шлифуемость. Сверла этого типа лучше всего подходят для обработки заготовок из высокопрочных, коррозионностойких и жаропрочных сталей и сплавов.

  4. T15 (отечественный аналог — Р12Ф5К5). Эта маркировка на HSS-сверлах означает, что в сплав кроме 12 % вольфрама добавлены ванадий (5 %) и кобальт (5 %). Эти инструменты отличаются высокими прочностью, вязкостью и износостойкостью. Их используют при сверлении труднообрабатываемых материалов.

Изображение №1: состав вольфрамовых HSS-сталей

Молибденовые HSS-сверла

Основной легирующий компонент сталей этой группы — молибден. Также в разных количествах могут содержаться:

  1. вольфрам,

  2. кобальт;

  3. ванадий;

  4. углерод;

  5. и иные компоненты.

Изображение №2: состав молибденовых HSS-сталей

Самое широкое распространение получили HSS-сверла, изготовленные из следующих типов молибденовых быстрорежущих сталей.

  1. M1. Из стали данной марки (8 % молибдена) производят инструменты общего назначения. Такие HSS-сверла отличаются высокими гибкостью и стойкостью к ударным нагрузкам. Красностойкость ниже, чем у аналогов.

  2. M2 (отечественный аналог — Р6М5). Это самый распространенный материал для производства HSS-сверл. Сплав содержит 6 % вольфрама и 5 % молибдена. Обладает сбалансированными прочностью, твердостью и теплостойкостью.

  3. M3 (отечественный аналог — Р6М5Ф3). Этот сплав также содержит 3 % ванадия. HSS-сверла из такой стали отличаются более низкой абразивной изнашиваемостью.

  4. M7. Основные легирующие компоненты — молибден (8,75 %), ванадий (2 %) и вольфрам (1,75 %). Сверла, изготовленные из этой HSS-стали, применяют для сверления твердых и толстолистовых металлов.

  5. M35 (отечественный аналог — Р6М5К5). Кроме вольфрама молибдена и ванадия данный сплав содержит кобальт (5 %), а также в небольших количествах марганец, кремний и никель. Преимущества этого материала — хорошая вязкость, отличная шлифуемость, тепло- и износостойкость. HSS-сверла, изготовленные из данного сплава, применяют при обработке заготовок из улучшенных легированных и нержавеющих сталей в условиях повышенного разогрева режущей кромки.

Высоколегированные HSS-сверла

Для производства высоколегированных HSS-сверл (обладающих высокой ударной вязкостью и эксплуатируемых в холодных условиях), используют сплавы молибденовой группы, которые подвергают специальной термической обработке.

Изображение №3: состав высоколегированных HSS-сталей

  1. M47 (отечественный аналог — Р2АМ9К5). В больших количествах содержит молибден (9 %) и кобальт (4,7–5,2 %). Сплав имеет повышенную склонность к обезуглероживанию и перегреву при закалке. Шлифуемость — низкая. HSS-сверла из этого сплава применяют для обработки заготовок из улучшенных легированных и нержавеющих сталей.

  2. M42. Содержит большое количество кобальта и молибдена (8 и 9,5 %, соответственно). HSS-сверла, изготовленные из этого сплава, отличаются повышенными красностойкостью и устойчивостью к истиранию. Такие инструменты применяют при обработке вязких и сложных металлов.

Крепкие сверла по металлу BOSCH Promoline 2.607.019.435

  • типоразмеры – от 1 до 10 мм с шагом 0,5 мм;
  • хвостовик – цилиндрический;
  • материал сверла – HSS-R;
  • количество сверл в наборе – 19 шт., все по металлу.

Возглавляет рейтинг лучший набор сверл по металлу от немецкого производителя Bosch. По доступной цене пользователь получает комплект твердых стальных боров, изготовленных методом проката из инструментальной быстрорежущей стали (примерный отечественный аналог – Р6М5).

Заводская заточка долго сохраняется, а при необходимости любому инструменту легко можно придать остроту заново. Хвостовик цилиндрический, наиболее ходовой. Недостаток такой конструкции – возможность проскальзывания, но этот минус оборачивается другой стороной плюсом – меньше вероятность сломать патрон или вал дрели, станка.

Хранятся сверла в удобной коробочке с наклейкой и евроотверстием для подвешивания на крюк. Габариты кейса – 170x110x35 мм. Для каждого типоразмера предусмотрено свое место. Сверла не выпадают, при переноске не гремят. При работе их удобно менять и устанавливать на место для хранения. При утере одного типоразмера не составляет труда купить такое же отдельно. Общий вес с упаковкой – 660 г.

Если решаете, какие сверла по металлу лучше выбрать для дрели, сверлильного станка при домашних работах или на производстве, посоветуем набор BOSCH Promoline 2.607.019.435. Заводской угол заточки режущей части позволяет сверлить деревоматериалы, металл и пластик.

Пользователи отмечают традиционное качество Bosch, хорошую сталь, ходовые размеры инструментов, входящих в комплект.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации