Hcs сталь что это такое

Типы быстрорежущих сталей

Изобретение быстрорежущей стали в начале 20 века стало большим шагом вперед в развитии машиностроения. Новый материал повлиял на изобретение быстроходных станков и высокопроизводительных автоматов, а также способствовал резкому скачку производительности труда в механических цехах. Несмотря на то, что сталь HSS имеет достаточно сложный состав, она активно используется для производства высокопрочного инструмента.

Что такое HSS?

HSS означает быстрорежущая сталь. Его используют при изготовлении различных инструментов для работы с металлическими изделиями. Для производства используется классический метод литья в слитки с последующей прокаткой и ковкой. Применяется и порошковый метод: напыление азота струей жидкой стали.

Сплавы быстрорежущие стали относятся к группе с высоким содержанием углерода, некоторые из них содержат некоторое количество вольфрама. Твердость инструментов из этого материала соответствует 62-64 единицам по шкале HRC.

Изделия из быстрорежущей стали обладают повышенной прочностью и относятся к доступной ценовой категории.

Область применения быстрорежущих сталей

Состав материала определяет применение и эксплуатационные характеристики. Инструменты из этого металла выдерживают длительную эксплуатацию.

• для создания отверстий сложной формы и узоров, получаемых методом литья;
• при изготовлении режущей кромки для повышения износостойкости;
• для создания сварных швов режущим инструментом;
• для производства фрез, зенкеров, метчиков, штампов, ножей или пильных полотен.

Типы быстрорежущих сталей

Быстрорежущие стали делятся на три категории:

• вольфрамовые (T1- T15 ) ;
• молибден (М1-М36);
• высоколегированные (М41-М62).

Стали, относящиеся к вольфрамовой группе, сегодня не пользуются популярностью из-за высокой стоимости вольфрама.

Наиболее часто используется тип Т1 и сплав с добавлением кобальта и ванадия Т15. Из стали Т15 изготавливают инструменты, которые необходимы для работы при высоких температурах и повышенном износе.

Вольфрам

Группа вольфрама известна четырьмя типами стали:

1. Т1 (аналог — Р18). Обладает высокой прочностью, износостойкостью и абразивной способностью. Он используется для сверл и других инструментов, наиболее часто используемых для обработки углеродистых и легированных сталей.
2. Т2 (аналог — Р18Ф2). Содержание ванадия в этом сплаве достигает 2%. Из него изготавливают чистовые и получистовые сверла для обработки среднелегированных сталей.
3. Т3 (аналог — Р18К5Ф2). В сплаве содержится: вольфрам — 18 %, кобальт — 5 %, ванадий — 2 %. Инструменты из этого сплава отличаются повышенной износостойкостью и твердостью, но имеют низкую шлифуемость. Сверла чаще всего используются для работы с заготовками из коррозионностойкого материала, высокопрочных и жаропрочных сплавов.
4. Т15 (аналог — Р12Ф5К5). Содержит: вольфрам — 12%, кобальт — 5%, ванадий — 5%. Инструменты обладают высокой прочностью, износостойкостью и ударной вязкостью. В основном они используются для сверления труднообрабатываемых материалов.

Содержание вольфрама придает инструменту красноватую твердость, что помогает сохранить твердость и остроту кромки при повышенных температурах.

Видео-гайд: Hcs сталь что это такое

---

Молибден

Группа молибдена имеет более широкое распространение. Сплавы также содержат кобальт и вольфрам.

Стали, содержащие такие компоненты, как углерод и ванадий, проявляют износостойкость при шлифовании.

Изделия, сохраняющие повышенную твердость при работе в условиях высоких температур, изготавливаются из молибденовой стали марки М41 и выше. Инструменты с высокой ударопрочностью при низких температурах изготавливают из молибденовых сплавов с последующей термической обработкой.

• М1. Содержание молибдена — 8%. Используется для универсальных инструментов. Сверла гибкие и устойчивые к нагрузкам, но твердость красного цвета намного ниже, чем у других марок.
• M2 (аналогично R6M5). Состав сплава: вольфрам — 6%, молибден — 5%. Наделен достаточной прочностью, твердостью и термостойкостью. Во время работы лезвия инструмента служат дольше.
• M3 (аналогично R6M5F3). Содержит 3% ванадия. Инструмент из этой стали отличается низким износом при заточке.
• М7. Компоненты в составе: вольфрам — 1,75%, ванадий — 2%, молибден — 8,75%. Сплав используется для изготовления сверл, необходимых для работы с толстыми твердыми металлами.
• М35 (аналог Р6М5К5). В составе 5% кобальта, молибдена, вольфрама, а также небольшое количество кремния, никеля и марганца. Преимущество сплава заключается в его ударной вязкости, хорошей шлифовальности, жаростойкости и износостойкости. Сверла применяются при обработке изделий из нержавеющих и улучшенных легированных сталей в условиях высокого нагрева режущей кромки.

Высоколегированные

Высоколегированные сплавы относятся к группе молибдена. Стали, прошедшие специальную термическую обработку, используются для изготовления инструментов с повышенной ударной вязкостью и способностью работать в холодных условиях.

• M74 (аналог R2AM9K5). В составе присутствуют: молибден — 9%, кобальт — 4,7-5,2%. Характеризуется повышенной склонностью к потере углерода, перегреву при закалке и пониженной измельчаемости. Инструмент из этого сплава используется для деталей из нержавеющей и улучшенной легированной стали.
• М42. Содержание сплава: кобальт — 8%, молибден — 9,5%. Сверла устойчивы к истиранию. Инструменты используются для обработки сложных и вязких металлов.

Технические характеристики быстрорежущих сталей

При перечислении характеристик следует учитывать, что создаваемый материал необходим для работы режущего оборудования при высоком трении скорости, возникающие в процессе резки. Быстрорежущие стали имеют более высокую твердость и могут применяться для работ, требующих высоких скоростей.

Горячая твердость

При использовании режущих приспособлений в процессе работы постоянно выделяется тепло, примерно 80% которого расходуется на нагревательные инструменты. Температура режущей кромки повышается и материал твердеет, что приводит к снижению его твердости. Однако быстрорежущая сталь сохраняет свои эксплуатационные характеристики i при нагреве до 500-600 °С.

Красный

Показатель, учитывающий время, в течение которого сталь может выдерживать повышенные температуры без изменения своих эксплуатационных характеристик. Завышенный показатель трения приводит к нагреву металла, в результате чего происходят изменения в кристаллической решетке. В результате существенно изменяются некоторые свойства быстрорежущей стали.

Стойкость к разрушению

Материал, используемый для производства режущего инструмента, должен обладать высокой механические свойства — стойкость к хрупким карьерам. Высокая прочность сплава позволяет режущей насадке выдерживать большие усилия, подачи и глубины резания, что в свою очередь приводит к повышению производительности определенных физико-механических свойств, необходимых при работе с этим инструментом.

Отжиг

Сталь HSS приобретает большую твердость и внутреннее напряжение после процесса прокатки и ковки. В связи с этим заготовки предварительно отжигают. Отжиг снимает внутреннее напряжение материала, улучшает обрабатываемость и подготавливает его к закалке.

Процесс отжига происходит при температуре примерно 850-900 °С. Однако следует избегать чрезмерного повышения температуры и времени выдержки, так как сталь может увеличить свою твердость. Из-за низкой теплопроводности сплава нагрев происходит медленно и равномерно.

Изделия помещают в печь при температуре 200-300 о С с последующим нарастанием нагрева со скоростью 150-200 Завершается процесс медленным охлаждением: сначала в печи при 650 °С, а затем при комнатной температуре на воздухе.

Для защиты от обезуглероживания отжиг проводят в закрытых боксах с нейтральной средой.

Машиностроительные заводы подвергают изотермическому отжигу небольшое количество заготовок. Их кратковременно нагревают до 880-900 o C и затем переносят на 2-3 часа в печь с температурой не выше 720-730 o C. Для предотвращения чрезмерных внутренних напряжений заготовки охлаждают в печи до 400-450°С, а затем оставляют на воздухе.

Обычный отжиг занимает больше времени, чем изотермический отжиг. Затем заготовки подвергаются механической обработке, а затем инструмент проходит процесс окончательной термической обработки: закалка и отпуск.

Закалка

Инструмент из быстрорежущей стали затвердевают при температуре выше 1300°С. После закалки проводят повторный отпуск при 550-560 °С. Эта температура необходима для растворения большого количества карбидов в аустените для получения высоколегированного аустенита.

Дальнейшее охлаждение дает высоколегированный мартенсит, содержащий большое количество вольфрама, ванадия и хрома. Мартенсит не разлагается при нагреве до 600 °C, что придает быстрорежущей стали твердость до красного цвета.

Для достижения высокой твердости до красного цвета температура при охлаждении должна быть очень высокой. Однако есть предел, за которым быстрорежущая сталь начинает быстро расти и происходит плавление.

Отпуск

Закаленная быстрорежущая сталь обязательно подвергается отпуску. При температуре примерно от 550 до 560°С проводят многократный процесс с интервалом в 1 час. Цель отпуск – превращение аустенита в мартенсит. Быстрорежущая сталь проходит два внутренних процесса:

1. При нагреве и последующей закалке измельченный карбид избавляется от остаточного аустенита. В результате происходит восстановление аустенитного сплава, что способствует легкому превращению в мартенсит.
2. При охлаждении до 100-200 °С получается мартенсит. Это также снимает внутреннее напряжение, возникшее при затвердевании.

В настоящее время на большинстве заводов используется ускоренный процесс отпуска стали, который осуществляется при повышенных температурах.

Улучшение характеристик Изделия из быстрорежущей стали

Чтобы сделать материал твердым, устойчивым к износу и коррозии, поверхность инструментов подвергается дополнительной обработке. Эти методы включают:

1. Азотирование. Насыщение поверхностного слоя азотом проводят в газовой среде, состоящей из 80 % азота и 20 % аммиака или 100 % аммиака. Технологический процесс длится от 10 до 40 минут при температуре 500-600 °С и приводит к упрочнению поверхностного слоя.
2. Цианирование. Насыщение осуществляется в жидкой или газообразной среде, в состав которой входит химический элемент — цинк. Процесс высокотемпературного цианирования занимает 5-45 минут при температуре 800-900°С. Низкотемпературный процесс протекает при 500-600°С и обеспечивает инструменту износостойкость и высокую твердость.
3. Сернистый. Насыщение поверхностей стальных изделий серой проводят при 550-600 o C путем нагревания в азотных и сернистых солях в течение 2-3 часов. В результате процесса повышается износостойкость стальных изделий.

Суть химико-термической обработки заключается во внедрении различных химических элементов в атомарную кристаллическую решетку железа путем нагрева стальных деталей в среде, насыщенной необходимыми элементами.

Быстрорежущие легированные стали предназначены для изготовления инструментов для резки металлов, которые используются при работе на высоких скоростях. Сплавы HSS характеризуются способностью сохранять износостойкость и вязкость разрушения при повышенных температурах. Добавление молибдена, вольфрама, кобальта и ванадия в состав стали обеспечивает твердость в красном и горячем состоянии.

Источник

Стали HSS: характеристики, сорта, маркировка, Интерпретация

Быстрорежущая сталь производится классическим способом: разливкой стали в слитки, их последующей прокаткой и ковкой, а также методами порошковой металлургии; здесь поток жидкой стали распыляется азотом. Стали HSS считаются высокоуглеродистыми, инструментальные стали HSS обычно имеют твердость 62-64 HRC. Основным преимуществом перед твердосплавными инструментами является прочность и более низкая цена инструментов. HSS хорошо работает при прерывистом резании, ограничением использования HSS может быть низкая скорость резания по сравнению с твердым сплавом.

Что такое HSS?

HSS расшифровывается как High Speed​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​Его используют при изготовлении различных инструментов для работы с металлическими изделиями. Для производства используется классический метод литья в слитки с последующей прокаткой и ковкой. Применяется также порошковый метод: напыление азота струей жидкой стали.

Сплавы быстрорежущие стали относятся к группе с высоким содержанием углерода, из которых некоторые содержат определенное количество вольфрама. Твердость инструментов из этого материала соответствует 62-64 единицам по шкале HRC.

Изделия из быстрорежущей стали обладают повышенной прочностью и относятся к доступной ценовой категории.

Сортировка по размеру

Чтобы выбрать лучшую дрель и не переплачивать, нужно просто знать на какие размеры длины обычно делятся эти изделия. Если сверление металла не требует глубоких отверстий, покупка крупных моделей приведет к перерасходу средств.

Принято классифицировать сверла по длине следующим образом:

1. Короткие, длиной 20-131 мм. Диаметр инструментов находится в диапазоне 0,3-20 мм.
2. Удлиненные, длина 19-205 мм, диаметр 0,3-20 мм.
3. Длинная серия диаметром 1-20 мм и длиной 56-254 мм.

При сверлении на разную глубину выбирайте инструмент, наиболее подходящий для задачи.

Область применения быстрорежущих сталей

Состав материала определяет применение и эксплуатационные характеристики. Инструменты из этого металла выдерживают длительную эксплуатацию.

• для изготовления отверстий сложной формы и конструкции, получаемых литьем;
• при изготовлении режущей кромки для повышения износостойкости;
• для создания сварных швов режущим инструментом;
• для производства фрез, зенкеров, метчиков, штампов, ножей или пильных полотен.

Маркировка

Каждый производитель штампует в металле хвостовик сверла его диаметр и маркировку стали HSS, из которой инструмент сделан. Это может быть просто аббревиатура этих букв или с добавлением английских, нескольких букв, цифры или букв с цифрами. Они указывают технологию производства, химический состав и несут информацию о материалах, с которыми можно работать. Зарубежные производители указывают эти свойства в своих каталогах. Однако марка не раскрывает химический состав средства. Они изготавливаются в соответствии с требованиями международных стандартов DIN 338, 340, 1879.

Условные обозначения, используемые на штоке, и область применения указаны в Таблица:

Типы быстрорежущих сталей

Быстрорежущие стали делятся на три категории:

• вольфрамовые (Т1 -Т15);
• молибден (М1-М36);
• высоколегированные (М41-М62).

Вольфрамовые стали не популярны в наши дни из-за высокой стоимости вольфрама.

Наиболее часто используется тип Т1 и сплав с добавлением кобальта и ванадия Т15. Из стали Т15 изготавливают инструменты, которые необходимы для работы при высоких температурах и повышенном износе.

Вольфрам

Группа вольфрама известна четырьмя типами стали:

1. Т1 (аналог — Р18). Обладает высокой прочностью, износостойкостью и абразивной способностью. Он используется для сверл и других инструментов, наиболее часто используемых для обработки углеродистых и легированных сталей.
2. Т2 (аналог — Р18Ф2). v Содержание ванадия в этом сплаве достигает 2%. Из него изготавливают чистовые и получистовые сверла для обработки среднелегированных сталей.
3. Т3 (аналог — Р18К5Ф2). В сплаве содержится: вольфрам — 18 %, кобальт — 5 %, ванадий — 2 %. Инструменты из этого сплава отличаются повышенной износостойкостью и твердостью, но имеют низкую шлифуемость. Сверла чаще всего применяют для работы с заготовками из высокопрочных, жаропрочных, коррозионностойких сплавов.
4. Т15 (аналог — Р12Ф5К5). Содержит: вольфрам — 12%, кобальт — 5%, ванадий — 5%. Инструменты обладают высокой прочностью, износостойкостью и ударной вязкостью. В основном они используются для сверления труднообрабатываемых материалов.

Содержание вольфрама придает изготовленному инструменту красноватую твердость, что помогает сохранять твердость и остроту кромки при повышенных температурах.

Молибден

Группа молибдена имеет более широкое распространение. Сплавы также содержат кобальт и вольфрам.

Стали, содержащие такие компоненты, как углерод и ванадий, проявляют износостойкость при шлифовании.

Изделия, сохраняющие высокую твердость при высокотемпературной эксплуатации, изготавливаются из молибденовой стали марки М41 и выше. Инструменты с повышенной ударопрочностью при низких температурах изготавливают из молибденовых сплавов с последующей термической обработкой.

• М1. Содержание молибдена — 8%. Используется для универсальных инструментов. Сверла гибкие и устойчивые к нагрузкам, но твердость красного цвета намного ниже, чем у других марок.
• M2 (аналогично R6M5). Состав сплава: вольфрам — 6%, молибден — 5%. Наделен достаточной прочностью, твердостью и термостойкостью. Во время работы лезвия инструмента служат дольше.
• M3 (аналогично R6M5F3). Содержит 3% ванадия. Инструмент из этой стали отличается низким износом при заточке.
• М7. Компоненты в составе: вольфрам — 1,75%, ванадий — 2%, молибден — 8,75%. Сплав используется для изготовления сверл, необходимых для работы с толстыми твердыми металлами.
• М35 (аналог Р6М5К5). В составе 5% кобальта, молибдена, вольфрама, а также небольшое количество кремния, никеля и марганца. Преимущество сплава заключается в его ударной вязкости, хорошей шлифовальности, жаростойкости и износостойкости. Сверла применяются при обработке изделий из нержавеющих и улучшенных легированных сталей в условиях высокого нагрева режущей кромки.

Высоколегированные

Высоколегированные сплавы относятся к группе молибдена. Для изготовления инструментов используются стали, прошедшие специальную термическую обработку для повышения ударопрочности и возможности работы в холодных условиях.

• М74 (аналог Р2АМ9К5). В составе присутствуют: молибден — 9%, кобальт — 4,7-5,2%. Характеризуется повышенной тенденцией к потере углерода, перегреву при закалке и пониженной шлифуемости. Инструмент из этого сплава используется для деталей из нержавеющей и улучшенной легированной стали.
• М42. Содержание сплава: кобальт — 8%, молибден — 9,5%. Сверла устойчивы к истиранию. Инструменты используются для обработки сложных и вязких металлов.

Технические характеристики быстрорежущей стали

При перечислении характеристик следует отметить, что формируемая материал необходим для работы режущего оборудования с высоким трением, возникающим в процессе резки. Быстрорежущие стали имеют более высокую твердость и могут применяться для работ, требующих высоких скоростей.

Горячая твердость

При использовании режущих приспособлений в процессе работы постоянно выделяется тепло, примерно 80% которого расходуется на нагревательные инструменты. Температура режущей кромки повышается и материал твердеет, что приводит к снижению его твердости. Однако быстрорежущая сталь сохраняет свои эксплуатационные качества даже при нагреве до 500-600 °С.

Красный

Показатель, учитывающий время, в течение которого сталь может выдерживать более высокую температуру без изменение его производительности. Завышенный показатель трения приводит к нагреву металла, в результате чего происходят изменения в кристаллической решетке. В результате существенно изменяются некоторые свойства быстрорежущей стали.

Стойкость к разрушению

Материал, используемый для производства режущего инструмента, должен обладать высокой механические свойства — стойкость к хрупким карьерам. Высокая прочность сплава позволяет долоту выдерживать большие усилия, подачи и глубины резания, что в свою очередь приводит к более высокой производительности.Необходим выбор правильного производителя.

Компании, которые дорожат своей репутацией, не продают продукцию недостаточного качества. Поэтому при выборе сверл по металлу следует отдавать предпочтение производителям, давно присутствующим на рынке.

Среди новичков могут быть и достойные производители. Но для того, чтобы знать, что качественный товар идет по выгодной цене, нужно совершить покупку, которая зачастую представляет собой «лотерею».

1. Bosch — продукция немецкой компании давно зарекомендовала себя только положительными качествами. Несмотря на относительно высокую цену продукции, при покупке сверл Bosch можно не сомневаться в их превосходном качестве. Инструмент этой компании удобно и выгодно приобретать в наборе.

Какой бы набор сверл вы ни выбрали, он будет состоять только из самых качественных продуктов, которые прослужат долгие годы. много лет, при условии правильного хранения и использования.

2. Зубр – отечественный производитель, продукция которого максимально оптимизирована по соотношению цена-качество. Купить продукцию этой компании можно как в единичном экземпляре, так и в виде набора. Второй вариант позволит значительно сэкономить, несмотря на немалую стоимость набора.

3. Сверла советского производства — эту категорию режущих инструментов можно отнести к «исчезающим видам». При должном уходе можно получить раритет, обладающий непревзойденными техническими свойствами.

Свойства термической обработки

Результатом высокотемпературной обработки быстрорежущих сталей является изменение структуру материала для получения определенных физико-механических свойств, необходимых при работе с этим инструментом.

Отжиг

Быстрорежущая сталь приобретает более высокую твердость и внутреннее напряжение после процесса прокатки и ковки. В связи с этим заготовки предварительно отжигают. Отжиг снимает внутреннее напряжение материала, улучшает обрабатываемость и подготавливает его к закалке.

Процесс отжига происходит при температуре примерно 850-900°С. Однако следует соблюдать осторожность и чрезмерно увеличивать температуру и время выдержки, так как твердость стали может увеличиться. Из-за низкой теплопроводности сплава нагрев происходит медленно и равномерно.

Изделия помещают в печь при температуре 200-300оС, при этом последующий нагрев увеличивается со скоростью 150-200оС. /час. . Процесс завершается медленным охлаждением: сначала в печи при 650 °С, а затем при комнатной температуре на воздухе.

Для защиты от обезуглероживания отжиг проводят в закрытых боксах с нейтральной средой.

Машиностроительные заводы подвергают изотермическому отжигу небольшое количество заготовок. Их кратковременно нагревают до 880-900°С, а затем переносят на 2-3 часа в печь с температурой не выше 720-730°С. Для предотвращения чрезмерных внутренних напряжений заготовки охлаждают в печи до 400-450°С, а затем оставляют на воздухе.

Обычный отжиг занимает больше времени, чем изотермический отжиг. Затем заготовки подвергаются механической обработке, после чего инструмент подвергается окончательной термической обработке: закалке и отпуску.

Закалка

Инструменты из быстрорежущей стали закаляются при температурах выше 1300 °С. После процесса закалки проводят повторный отпуск при 550-560°С. Такая температура необходима для растворения большого количества карбидов в аустените для получения высоколегированного аустенита.

Дальнейшее охлаждение приводит к высоколегированному мартенситу, содержащему большое количество вольфрама, ванадия и хрома. Мартенсит не разлагается при нагреве до 600 °C, что придает быстрорежущей стали твердость до красного цвета.

Для достижения высокой твердости до красного цвета температура при охлаждении должна быть очень высокой. Однако есть предел, за которым быстрорежущая сталь начинает быстро расти и происходит плавление.

Отпуск

Закаленная быстрорежущая сталь обязательно подвергается отпуску. При температуре 550-560°С проводят многократный процесс с интервалом в 1 час. Целью отпуска является превращение аустенита в мартенсит. Быстрорежущая сталь проходит два внутренних процесса:

1. При нагреве и последующей закалке измельченный карбид избавляется от остаточного аустенита. В результате происходит восстановление аустенитного сплава, что способствует легкому превращению в мартенсит.
2. При охлаждении до 100-200 °С получается мартенсит. Это также снимает внутреннее напряжение, возникшее при затвердевании.

В настоящее время на большинстве заводов применяется ускоренный процесс отпуска стали, который осуществляется при повышенных температурах.

Улучшение характеристик Изделия из быстрорежущей стали

Чтобы сделать материал твердым, устойчивым к износу и коррозии, поверхность инструментов подвергается дополнительной обработке. Эти методы включают:

1. Азотирование. Насыщение поверхностного слоя азотом проводят в газовой среде, состоящей из 80 % азота и 20 % аммиака или 100 % аммиака. Технологический процесс продолжается от 10 до 40 минут при температуре 500-600°С и приводит к упрочнению поверхностного слоя.
2. Цианирование. Насыщение осуществляется в жидкой или газообразной среде, в состав которой входит химический элемент — цинк. Процесс высокотемпературного цианирования занимает от 5 до 45 минут при температуре 800-900°С. Низкотемпературный процесс протекает при 500-600°С и обеспечивает инструменту износостойкость и высокую твердость.
3. Сернистый. Насыщение поверхностей стальных изделий серой проводят при 550-600°С путем нагревания в серо-азотных солях в течение 2-3 часов. В результате процесса повышается износостойкость стальных изделий.

Суть химико-термической обработки заключается во внедрении различных химических элементов в атомарную кристаллическую решетку железа при нагреве стальных деталей в среде, насыщенной необходимыми элементами.

Высокая Быстрорежущие легированные стали предназначены для изготовления режущих инструментов из металлов, применяемых при высокоскоростных работах. Сплавы HSS характеризуются способностью сохранять износостойкость и вязкость разрушения при повышенных температурах. Добавление молибдена, вольфрама, кобальта и ванадия в состав стали обеспечивает твердость в красном и горячем состоянии.

Источник