Андрей Смирнов
Время чтения: ~12 мин.
Просмотров: 2

Сталь р9 — расшифровка, характеристики и область применения

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.

Термообработка

Закалка и отпуск являются причинами дисперсного затвердевания. При этом происходит распад основной части карбидных соединений, и образуется твердый раствор аустенита и мартенсита. В результате металл насыщается углеродом и легирующими компонентами. Термообработка стали Р18 включает закалку при температуре 1200-1300 градусов и отпуск при 550-560 градусах. Это обеспечивает предельную прочность состава за счет выделения карбидных соединений и распада аустенита.

Инструменты сложной геометрической формы, с тонким лезвием, эксплуатируемые при изменяемой нагрузке, должны быть прочными и вязкими. Для этого термическая обработка включает различные режимы и типы нагрева и отпуска, что приводит к распаду карбидов и упрочнению аустенитной формы. Это также положительно сказывается на устойчивости к действию температуры. Тонкое лезвие с шириной режущей кромки 3-5 мм проходит закалку при температуре 1250 градусов.

Марка Р18 имеет характерную особенность – при бесступенчатом нагреве после термообработки могут образоваться трещины и прочие дефекты на поверхности. Чтобы исключить данный негативный фактор, нагрев осуществляют ступенчато, на первой стадии температура повышается до 500 градусов, на втором – 850 градусов, на третьем – 1300 градусов. Для определения продолжительности закалки необходимо учитывать толщину изделия. На каждый миллиметр сечения требуется порядка 10-15 секунд. Во время первых двух стадий можно увеличить данную продолжительность в два раза.

Предварительный и окончательный нагрев осуществляется в соляной ванне, заполненной смесью хлоридов бария (78%) и натрия (22%). Раскисляется раствор посредством введения фтористого магния, что не допускает образования на поверхности металла оксидной пленки.

Отпуск также происходит ступенчато, продолжительность каждой ступени составляет 1 час, всего предусмотрено 3 этапа.

Характеристики и марки HSS-стали

Быстрорежущие разновидности — это высокоуглеродистые стали. В состав некоторых марок включают достаточно большое количество вольфрама. Помимо этого они могут содержать кобальт и молибден. Если говорить о твердости сплавов, то показатель чаще всего находиться в пределах 62–64 единицы шкалы HRC. Сравнивая продукцию из быстрорежущей стали и твердосплавной, стоит отметить, что первый вариант отличается достаточно доступной ценой и повышенной износостойкостью.

В последнее время принято выделять 3 основные группы HSS-стали, каждая из которых имеет свои особенности:

  1. С высоким содержанием вольфрама (Т)
  2. С высоким содержанием молибдена (М)
  3. Высоколегированные

Вольфрамовые стали

Не самая популярная разновидность. Связано это с тем, что вольфрам встречается достаточно редко и стоит дорого. Самые распространенные марки вольфрамовой стали Т1 и Т15. Второй содержит кобальт и ванадий, поэтому подходят для выпуска принадлежностей, к которым выдвигаются повышенные требования прочности и устойчивости к высоким температурам.

Химический состав вольфрамовых HSS сталей

Тип Аналог C Mn Si Cr V W Mo Co Ni
Т1 Р18 0,75 4,00 1,00 18,00
Т2 Р18Ф2 0,80 4,00 2,00 18,00
Т4 Р18К5Ф2 0,75 4,00 1,00 18,00 5,00
Т5 0,80 4,00 2,00 18,00 8,00
Т6 0,80 4,50 1,50 20,00 12,00
Т8 0,75 4,00 2,00 14,00 5,00
Т15 Р12К5Ф5 1,50 4,00 5,00 12,00 5,00

Молибденовые и высоколегированные стали

Отличаются большой распространенностью. Могут содержать в своем составе кобальт и вольфрам. Те марки, в формулу которых включен углерод и ванадий отличаются повышенной прочностью и износостойкостью, устойчивостью к воздействию абразивов. Сплавы, начиная с М41, применяются для выпуска приспособлений, которые сохраняют свои характеристики даже при супер нагреве. Для создания оснастки, рассчитанных на работы при низких температурах, также применяют стали с молибденом, но они подвергаются дополнительной обработке.

Химический состав молибденовых HSS сталей

Тип Аналог C Mn Si Cr V W Mo Co Ni
M1 0,80 4,00 1,00 1,50 8,00
M2 P6M5 0,85 4,00 2,00 6,00 5,00
M3 P6M5Ф3 1,20 4,00 3,00 6,00 5,00
M4 1,30 4,00 4,00 5,50 4,50
M6 0,80 4,00 2,00 4,00 5,00
M7 1,00 4,00 2,00 1,75 8,75
M10 0,85–1,00 4,00 2,00 8,00
M30 0,80 4,00 1,25 2,00 8,00
M33 0,90 4,00 1,15 1,50 9,50
M34 0,90 4,00 2,00 2,00 8,00
M35 Р6М5К5 0,82–0,88 0,15–0,40 0,20–0,45 3,75–4,50 1,75–2,20 5,5–6,75 5,00 4,5–5,5 до 0,30
M36 0,80 4,00 2,00 6,00 5,00

Химический состав высоколегированных HSS сталей

Тип Аналог C Mn Si Cr V W Mo Co Ni
М41 Р6М3К5Ф2 1,10 4,25 2,00 6,75 3,75 5,00
М42 1,10 3,75 1,15 1,50 9,50 8,00
М43 1,20 3,75 1,60 2,75 8,00 8,25
М44 1,15 4,25 2,00 5,25 6,25 12,00
М46 1,25 4,00 3,20 2,00 8,25 8,25
М47 Р2АМ9К5 1,10 3,75 1,25 1,50 9,50 5,00
М48 1,42–1,52 0,15–0,40 0,15–0,40 3,50–4,00 2,75–3,25 9,50–10,5 0,15–0,40 8,00–10,0 до 0,30
М50 0,78–0,88 0,15–0,45 0,20–0,60 3,75–4,50 0,80–1,25 до 0,10 3,90–4,75 до 0,30
М52 0,85–0,95 0,15–0,45 0,20–0,60 3,50–4,30 1,65–2,25 0,75–1,50 4,00–4,90 до 0,30
М62 1,25–1,35 0,15–0,40 0,15–0,40 3,50–4,00 1,80–2,00 5,75–6,50 10,0–11,0 до 0,30

Подбирая продукцию из молибденового материала, стоит учитывать особенности той или иной марки:

  1. М1. Идеальна для выпуска сверл. Они гибкие и устойчивые к ударным нагрузкам. Но не могут похвастаться существенной же красностойкостью.
  2. М2. Один из самых популярных материалов. Часто применяется для производства инструментов разного назначения. Продукция подходит для интенсивных работ при помощи станков. Главная особенность подобного инструмента — исключительная красностойкость, а значит режущий элемент долго сохранит свои качества. В нашем каталоге представлены  сверла серии HSS-STANDARD из данного сплава
  3. М7. Идеален для выпуска крупных сверл, созданных для сверления материалов повышенной твердости или толстолистовых.
  4. М35. Отличается повышенной красностойкостью из-за повышенного количества кобальта в формуле. Но имеет невысокую устойчивость к ударным нагрузкам.
  5. М42. Содержит большое количество кобальта, поэтому характеризуется отличной красностойкостью. Помимо этого крайне устойчива к истирании. Идеальна для изготовления принадлежностей для работы с особо твердыми или даже вязкими материалами. Корончатые фрезы из данного материла представлены в линейке сверл HSS-CO 8  
  6. М50. Часто используется для выпуска сверл, которыми комплектуется переносное оборудование.

Лучшие свойства стали и ее недостатки

Как и любые материалы, сталь 95х18 для ножей имеет свои плюсы и неизбежные минусы.

Состав сплава придает готовым изделиям уникальные свойства; клинки, изготовленные из стали 95Х18, обладают:

  • высоким уровнем износостойкости;
  • повышенной прочностью;
  • твердостью;
  • нейтральной реакцией к агрессивным средам, что повышает устойчивость к коррозийным процессам.

Ножом, изготовленным из 95Х18, можно смело нарезать и обрабатывать любые продукты: сталь не вступает в реакцию с кислыми средами, не ржавеет от воздействия воды или соли, не деформируется, не теряет своего привлекательного вида.

Значительным плюсом стали 95Х18 для изготовления ножей высокого качества является небольшая стоимость готовых изделий. Специалисты отмечают еще и простоту заточки ножей, выполненных из стали этой марки. Любители охоты, рыбалки и дальних пеших путешествий тоже довольны этим свойством. Тем более что нож из этой стали можно заточить, даже используя простой булыжник. На природе, это великая удача.

В домашних условиях для заточки и правки лучше использовать брусок с алмазным напылением с уровнем зернистости 100/80 и 50/40.

Прочность и высокая износостойкость продляют срок службы изделия, позволяют долго пользоваться ножом, который продолжительное время остается острым.

Повышению твердости металла, на которую в быту нечасто обращают внимание, способствует использование новых технологий и качественное проведение термообработки

Как повышают прочность

Для улучшения показателя твердости применяют особую технологию термообработки. Она проводится в несколько этапов.

Сначала проводят заготовку отливок и их обжиг при температуре от 890 до 920 градусов. Процесс длится около двух часов.

Готовые отливки отправляют на ковку, где превращают в полосы необходимых размеров. Их толщина устанавливается с учетом механической обработки металла при заточке.

Следующим этапом является закалка: сначала — при высоких температурах в печи, а затем в емкостях с машинным маслом.

Прошедшие закалку плиты повторно нагревают и выдерживают при 140-280 градусах в течение часа.

Это процедура позволяет устранить излишнюю хрупкость, за счет заполнения пустот в молекулярной сетке металла. Сам материал приобретает твердость необходимого уровня. Этот показатель рассчитываются по шкале Роквелла и составляет 57–59 Hrc. Впрочем, эти данные понятны только специалистам, а обычные пользователи режущего инструмента просто отметят его высокое качество.

На последнем этапе производится обработка режущей кромки. Сначала металлической ленте придают нужную форму, предварительно выделив кромочную границу, а затем затачивают, придавая нужную степень остроты.

Стоит заметить, что закаленная сталь становится достаточно твердой, поэтому первоначальная заточка – достаточно трудоемкий процесс.

Без недостатков не обошлось

После «хвалебной песни» преимуществам стали для ножей 95Х18, стоит обратить внимание на недостатки, которых, к счастью, совсем немного – всего два. Причем один из них связан с технологией обработки сплава и его химического состава

Повышенное содержание хрома делает металл очень чувствительным к показателям температуры, поэтому требует строгого ее соблюдения при обработке. При значительном превышении температурной нормы сплав приобретет повышенную хрупкость, что исключит возможность его дальнейшей обработки.

В быту хрупкие ножи из стали 95Х18 попадаются очень редко, но именно здесь может проявиться второй недостаток металла. Даже высококачественный стальной нож не стоит часто использовать для больших поперечных нагрузок на излом, если толщина обуха меньше 4 мм – он может переломиться.

Расшифровка обозначения марок сталей

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».

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

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

Характеристики

Сплав 9ХФ относится к высокоуглеродистым сталям, количество углерода в нём в 1,5 раза больше, чем в стали 65Г. Следовательно, эта марка лучше держит заточку. Добавленный ванадий позволяет деталям при закалке меньше коробиться, а также способствует повышению прочности и ударной вязкости. Твёрдость режущей кромки достигает 60-62 HRC, при этом хрупкость изделия увеличивается незначительно.

Одно из присущих сплаву механических свойств – износостойкость. Правильная закалка позволяет добиться очень хороших результатов.

Плюсы

Сталь имеет высокую гибкость и твёрдость, долгое время (почти полгода) удерживает заточку лезвия при правильной эксплуатации (например, нежелательно рубить камни) и сохраняет свои свойства при низких температурах.

Это позволяет использовать изделия в условиях приполярных районов, на Крайнем Севере, в Сибири и на Дальнем Востоке.

Минусы

Из недостатков отмечают:

  • хрупкость материала;
  • плохая свариваемость (материал практически нельзя применять для сварных конструкций).

Благодаря комплексному легированию хромом и ванадием коррозионная стойкость выше, чем у некоторых других марок.

Сталь 9ХФ имеет высокую гибкость.

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