Сталь р18 состав химический

Обновлено: 01.05.2024

Обработка металла включает в себя не только точение или фрезерование. К резанию относят и обработку отверстий, и нарезание наружной и внутренней резьбы. Для обработки конструкционных или легированных сталей необходим инструмент, изготовленный из металла, который превосходит их по твердости и прочностным характеристикам. К таким материалам можно смело отнести сталь Р18.

Химический состав и основные эксплуатационные свойства

Марку Р18 относят инструментальным быстрорежущим сталям.

В состав входят следующие химические элементы:

C 0,73 - 0,83;
Si до 0,5;
Mn до 0,5;
Ni до 0,4;
S до 0,03;
P до 0,03;
Cr 3,8 - 4,4;
Mo до 1;
W 17 - 18,5;
V 1 - 1,4;
Co до 0,5;
Fe ~73.

Набор этих веществ придает этой стали определенные свойства, которые позволяют применять для производства режущего инструмента для станков токарно - фрезерной группы, резьбообразующих, для получения и обработки отверстий. Этим инструментом обрабатывают детали из легированных, углеродистых и конструкционных сталей с пределом прочности до 1000 МПа. Кроме того, таким инструментом можно обрабатывать цветные металлы.

Во время процессов резания инструмент, произведенный из стали Р18, сохраняет свои эксплуатационные параметры при температурах до 600 ºC.

Производители стали выпускают следующую номенклатуру продукции:

Прокат разного сечения - ГОСТ 1133-71;
Полосы разной формы- ГОСТ 4405-75;
Прутки, в т.ч. калиброванные - ГОСТ 4405-75;
Профиль ТУ 14-11-245-88.

Перечислена только малая часть ассортимента выпускаемых проката из стали.

Аналоги стали Р18

Среди отечественных сталей, предназначенных для производства инструмента, можно подобрать аналог - Р12. За рубежом выпускают следующие марки:

Быстрорежущая сталь с маркировкой Р18, содержащая в своем составе 18% вольфрама, длительное время применялась для производства большинства режущего инструмента. После прохождения термической обработки ее твёрдость составляла 62 - 65 по HRC и обладает хорошей прочностью. Недостатком этого материала по праву считают карбидную неоднородность, особенно это касается прутков большого диаметра.

Особенности использования стали Р18 при резании

Использование стали в механической обработке металла позволило увеличить скорость, например, точения в 2 - 4 раза.

Р18 используют для изготовления режущего инструмента, который работает при значительных силовых нагрузках и нагрева режущей кромки.

Резцы, фрезы и сверла изготовленные из этой инструментальной стали обладают стабильными свойствами - это особенно важно при организации гибких автоматизированных производств.

Качество реза, выполняемого резцом из стали марки Р18 обеспечивает наличие в составе таких легирующих компонентов, как вольфрам, кобальт и некоторые другие.

Для заточки инструмента можно использовать обыкновенные наждаки, но для этого необходимо устранить биение кругов.

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

Особенности производства режущего инструмента

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.

Сталь марки Р18

Расшифровка марки стали Р18: буква Р говорит о том, что перед нами инструментальная быстрорежущая сталь, в которой присутствует вольфрам в количестве около 18%.

Применение стали Р18 и термообработка изделий: свёрла изготовляют из быстрорежущей стали Р18, легированных сталей и углеродистых.

Свёрла из быстрорежущей стали нагревают с промежуточным подогревом. При подогреве в камерной печи свёрла рекомендуется устанавливать в вертикальное положение хвостовиком в специальные отверстия, высверленные в огнеупорном кирпиче. Этот способ подогрева обеспечивает равномерный нагрев и наименьшую поводку при закалке. При подогреве свёрл в горизонтальном положении необходимо пользоваться подставками из огнеупорного кирпича со специальными углублениями (см. рисунок справа).

При отсутствии возможности закалки в горячих средах и вследствие трудности правки свёрла больших диаметров охлаждают на воздухе в клещах в подвешенном состоянии. Отпускают двукратно при температуре 540-580° по 1 часу. Проверяют на твёрдость тарированным напильником. Твёрдость R_c = 62-65, а для свёрл до 5 мм R_c = 60-64. Свёрла диаметром свыше 6 мм с коническим хвостовиком и 8 мм с цилиндрическим хвостовиком согласно ГОСТ 2034-80 изготовляют с приваренными хвостовиками из Ст5, Ст6 и из сталей 45 и 50. Цилиндрические хвостовики закалке не подвергаются. В конических хвостовиках калят лапку путём нагрева её в свинцовой ванне до температуры 830-850° и охлаждения в масле. Требуемая твёрдость лапки R_c=30-45.

Развёртки и зенкеры изготоеляют из углеродистой, легированных 9ХС, X, ХВГ, ШХ12 и быстрорежущей сталей. Из быстрорежущей стали в основном изготовляют развёртки и зенкеры, работающие на высоких скоростях резания и обрабатывающие твёрдые стали. Из легированных и углеродистых сталей изготовляют машинные развёртки и зенкеры, работающие с умеренной скоростью резания, а также ручные.

При изготовлении развёрток со вставными ножами корпус изготовляют из сталей 45, 50 или из стали 40Х, а ножи - из быстрорежущей или легированной. В сварных развёртках для хвостовиков применяют Ст6 и стали 45, 50.

Нагрев развёрток и зенкеров из быстрорежущей стали под закалку должен производиться с подогревом. Окончательный нагрев для всех марок стали производят в соляной печи. Развёртки из быстрорежущей стали надо охлаждать в селитре при температуре 450-500° или же в масле до температуры 150-200° с последующим остыванием на воздухе. Длинные развёртки охлаждают на воздухе в подвешенном состоянии для уменьшения коробления. Развёртки из легированной стали охлаждают в горячем масле, а из углеродистой - в воде с переносом в масло. Развёртки из углеродистой стали малых диаметров (до 6-8 мм) охлаждают в масле. Специальные развёртки с двумя и более переходами следует изготовлять из стали, принимающей закалку в масле или на воздухе.

Отпуск развёрток из быстрорежущей стали производят двукратно, с выдержкой по 1 часу по достижении температуры 540-580°. Развёртки из углеродистых и легированных сталей отпускают в масляной ванне при температуре 150- 180° с выдержкой от 1 до 2 час. Контроль на твёрдость зубьев развёрток и зенкеров производится тарированным напильником, а торцов развёрток алмазным конусом. Твёрдость режущей части: для развёрток из быстрорежущей стали до диаметра 6 мм R_c = 61-63, а свыше 6 мм R_c = 62-65; для развёрток из легированной и углеродистой сталей R_c = = 59-64.

Хвостовые развёртки из быстрорежущей стали диаметром свыше 10 мм изготовляют сварными. Хвостовики изготовляют из сталей 45 , 50 и Ст. 6. Цилиндрические хвостовики развёрток закалке не подвергают. Квадраты и лапки хвостовиков закаливают на твёрдость R_c = 30-45. Корпуса развёрток со вставными ножами закаливают на твёрдость R_c = = 30-40. В развёртках из углеродистой и легированной сталей вначале калят квадраты и лапки, а затем режущую часть. Продолжительность нагрева развёрток под закалку приведена в табл. 18.

Из быстрорежущей стали Р18 (и некоторых других) изготавливают также разнообразный инструмент: протяжки, метчики и т.д.

Технологический процесс изготовления протяжек из быстрорежущей стали:

1) ковка (при отсутствии мерного материала);

2) изотермический отжиг для поковок;

3) предварительная механическая обработка;

4) первая термическая обработка: а) нагрев до температуры закалки с промежуточным подогревом, б) охлаждение в масле, в) отжиг при температуре 770 - 790° и г) правка;

5) чистовая механическая обработка;

6) вторая термическая обработка: а) подогрев до температуры 800-850° и обкатка в буре при нагреве в камерной печи, б) окончательный нагрев, в) охлаждение до температуры 300-400°, г) правка при температуре 300-400°, д) охлаждение на воздухе в подвешенном состоянии, е) отпуск двукратный по 1 часу после достижения 540-580° и ж) правка при охлаждении от температуры отпуска;

7) очистка на пескоструйном аппарате или травлением;

8) нормализация хвостовой части в свинцовой ванне при температуре 800-850° (для протяжек, нагреваемых полностью);

10) отпуск в масляной ванне при температуре 200-250° для снятия внутренних напряжений, возникших при шлифовании. Твёрдость режущей части R_c = 62-65.

Протяжки из быстрорежущей стали изготовляются сварными. Материалом для хвостовиков служит сталь 40Х, допускается и сталь 50. Твёрдость передней хвостовой части R_c = 35 - 45. Если при нормализации не получают требуемой твёрдости, то следует произвести закалку передней части хвостовика путём нагрева в свинцовой ванне до температуры 840-850° и охлаждения в масле. Отпуск хвостовика производить в селитре.

Метчики из быстрорежущей стали нагревают под закалку с подогревом. Окончательный нагрев производят в соляной ванне. Охлаждают в селитре с температурой 450-500° или в масле до температуры 150-200° с последующим охлаждением на воздухе. Длинные метчики охлаждают на воздухе в подвешенном состоянии. Отпускают двукратно с выдержкой по 1 часу после достижения температуры 540-580°.

Метчики из быстрорежущей стали диаметром свыше 12 мм изготовляют сварными. Хвостовики изготовляют из сталей 45 и 50. Закалку квадратов хвостовиков метчиков из углеродистых и легированных сталей производят до закалки режущей части, а в метчиках из быстрорежущей стали после закалки режущей части. Твёрдость квадрата хвостовика R_с= 30 - 45. Метчики диаметром до 4 мм можно калить полностью с одинаковой твёрдостью режущей части и хвостовика.

Зубила для насечки напильников изготовляют из быстрорежущей стали Р18 или Р9. Закаливают рубящую часть (лезвие) на длине 20-30 мм с последующим двукратным отпуском при температуре 540-580°. При закалке нельзя допускать перегрева, так как перегретое зубило выкрашивается, требует частой переточки и этим значительно снижает производительность труда рабочего.

Тангенциальные плашки также изготовляют из быстрорежущей стали. Нагрев плашек под закалку производят в соляной ванне с предварительным подогревом. В случае окончательного нагрева в камерной печи, при подогреве до температуры 800° плашки покрывают слоем буры. Охлаждать плашки можно в селитре при температуре 450 -500° или в масле до температуры 150-200°, а затем на воздухе. Отпускают двукратно по 1 часу при температуре 540-580°. Контролируют твёрдость на приборе РВ. Требуемая твёрдость R_c = 62 -65.

Для цилиндрических фрез из быстрорежущей стали следует применять предварительный подогрев. Окончательный нагрев лучше всего вести в соляной печи. При нагреве в камерной печи нагретую фрезу перед окончательным нагревом следует обкатывать в буре.

Продолжительность нагрева цилиндрических фрез из быстрорежущей стали под закалку приведена в таблице:

Охлаждение производится в селитре при температуре 450 - 500° в течение 5-10 мин., а потом на воздухе или же в масле до температуры 150-200° и затем на воздухе. Время пребывания в масле устанавливается опытным путём для каждого размера фрезы. При нагреве фрез большого диаметра в соляных ваннах следует выключать ток во избежание прикосновения к электродам и пригара фрезы. Отпуск производится двукратный с выдержкой по 1 часу при температуре 540-580°. Твёрдость R_c = 62-65. Твёрдость замеряют на торце возле зуба. Контроль сплошной.

Фрезы дисковые тонких сечений во избежание деформации охлаждают зажатыми между закалочными металлическими плитами до полного охлаждения.

Электрошлаковая наплавка стали Р18: сталь Р18 склонна к образованию закалочных трещин, поэтому заготовку необходимо предварительно подогревать до температуры 550° С. После наплавки изделие загружают в печь при температуре 600° С, выдерживают при этой температуре 1,5 ч и затем охлаждают на воздухе. После этого необходимо подвергнуть изделие двукратному отпуску при температуре 560-580°С (выдержка 1,5 ч). Твердость наплавленного слоя после полной термообработки составляет HRC 63-64.

Краткие обозначения:
σ_в	- временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа	ε	- относительная осадка при появлении первой трещины, %
σ_0,05	- предел упругости, МПа	J_к	- предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа
σ_0,2	- предел текучести условный, МПа	σ_изг	- предел прочности при изгибе, МПа
δ₅,δ₄,δ₁₀	- относительное удлинение после разрыва, %	σ_-1	- предел выносливости при испытании на изгиб с симметричным циклом нагружения, МПа
σ_сж0,05 и σ_сж	- предел текучести при сжатии, МПа	J_-1	- предел выносливости при испытание на кручение с симметричным циклом нагружения, МПа
ν	- относительный сдвиг, %	n	- количество циклов нагружения
s _в	- предел кратковременной прочности, МПа	R и ρ	- удельное электросопротивление, Ом·м
ψ	- относительное сужение, %	E	- модуль упругости нормальный, ГПа
KCU и KCV	- ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами соответственно вида U и V, Дж/см 2	T	- температура, при которой получены свойства, Град
s _T	- предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), МПа	l и λ	- коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), Вт/(м·°С)
HB	- твердость по Бринеллю	C	- удельная теплоемкость материала (диапазон 20 o - T ), [Дж/(кг·град)]
HV	- твердость по Виккерсу	p_n и r	- плотность кг/м 3
HRC_э	- твердость по Роквеллу, шкала С	а	- коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20 o - T ), 1/°С
HRB	- твердость по Роквеллу, шкала В	σ t _Т	- предел длительной прочности, МПа
HSD	- твердость по Шору	G	- модуль упругости при сдвиге кручением, ГПа

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Сталь Р18 инструментальная быстрорежущая

Буква «Р» означает, что сталь является быстрорежущей.
Цифра 18 после буквы «Р» указывает среднее содержание вольфрама в процентах, т.е. для стали Р18 содержание вольфрама 18%.

Вид поставки

Характеристики и описание

Быстрорежущая сталь Р18 появилась на рубеже XIX-XX веков (изобретатели Ф. Тейлор и А. Уайт). Сталь Р18 характеризуется следующими свойствами:

Вязкость — хорошая,
Сопротивление износу — хорошее,
Шлифуемость — повышенная
Красностойкость 59HRC_э при отпуске в течении 4ч, °C — 620

Кроме того сталь Р18 характеризуется пониженной склонностью к перегреву при закалке.

В отожженном виде структура стали Р18 состоит из &alfa;-твердого раствора и карбидов. Все легирующие элементы (Cr, W, Mo, V). Основными карбидами в быстрорежущей стали являются карбиды М₆С, МС, М₂₃С₆ и М₃С приблизительно одинакового для всех сталей состава (смотри таблицу ниже).

В зависимости от состава стали, в первую очередь соотношение (W + Mo)/V меняется и соотношение М₆С/МС. В стали Р18 почти нет карбида МС. Кроме этих
карбидов в отдельных случаях могут присутствовать в небольшом количестве карбиды M₂₃C₆, М₃С, карбид М₂С выделяется при отпуске.

B связи с дефицитом вольфрама в 70-х годах прошлого века сталь Р18 начали заменять на сталь марки Р6М5.

Назначение и применение

Быстрорежущая сталь Р18 применяется при изготовлении деталей и всех видов режущего инструмента для обработки конструкционных сталей с прочностью до 1000 МПа, от которых требуется сохранение режущих свойств при нагревании во время работы до 600 °С, например:

резцы,
сверла,
фрезы,
резьбовые фрезы,
долбяки,
развертки,
венкеры,
метчики,
протяжки

Температура критических точек, °С

Химический состав (ГОСТ 19265-73)

Марка стали

Массовая доля элемента, %

углерода

марганца

кремния

хрома

вольфрама

ванадия

кобальта

молибдена

никеля

меди

серы

фосфора

азота

ниобия

не более

Р18

0,73-0,83

0,20-0,50

3,80-4,40

17,00-18,50

1,00-1,40

Не более 0,50

Не более 1,00

0,6

0,25

0,030

—

Термообработка (закалка)

Для придания быстрорежущей стали наилучших режущих свойств необходимо перевести наибольшее количество легирующих элементов из карбидов в металлическую основу, в твердый раствор. Это осуществляется при нагреве под закалку.

Перлитно-аустенитное превращение при нагреве стали Р18 происходит при 780-820°С. Так как в перлите содержится 0,1-0,2% углерода, то закалка после такого нагрева приводит к получению малоуглеродистого мартенсита с низкой твердостью: HRC 45-50.

Рекомендуется следующий режим закалки стали Р18:

скорость нагрева v_ср = 50-100 °C/c (индукционный нагрев);
температура нагрева 1280-1320 °C
охлаждение в масле или на воздухе

Температурные режимы термической обработки инструмента из стали Р18

Закалка
температура, °C	Твердость HRC	количество аустенита, %
1270-1290	62-64	25
Отпуск
температура, °C	число отпусков	Твердость HRC
560	3	63-65

Твердость стали Р18 (ГОСТ 19265-73)

Твердость стали Р18 в отожженном состоянии, твердость образцов после закалки и отпуска, температура закалки и отпуска должны соответствовать значениям, указанным в таблице ниже.

Марка стали	Твердость			Температура, °C
	после отжига		после закалки с отпуском HRC3 (HRC), не менее	закалки	отпуска
	НВ, не более	диаметр отпечатка, мм, не менее
Р18	255	3,8	63(62)	1270	560

Механические свойства стали в состоянии поставки (после отжига) при 20 °С (ГСССД 9-79)

Механические свойства стали в термообработанном состоянии (ГСССД 9-79)

σ_0,05, МПа	σ_в, МПа	σ_сж0,2, МПа	σ_сж, МПа	τ_к, МПа	σ_изг, МПа	КСU, Дж/см 2
2480(70)	2150(110)	3060(90)	3820(120)	1880(100)	3000(200)	30(3)

Механические свойства стали в состоянии поставки (после отжига) при повышенных температурах (ГСССД 9-79)

t_исп, °С	σ_0,2, МПа	σ_в, МПа	δ₅, %	ψ %	σ_сж, МПа	τ_к, МПа	KCU, Дж/см 2	Твердость НВ
200	450(50)	830(80)	13(2)	22(4)	1050(50)	520(30)	—	227(6)
400	420(40)	700(70)	15(2)	22(4)	850(50)	450(30)	—	210(6)
600	300(40)	480(50)	31(3)	55(6)	620(20)	300(20)	—	140(6)
800	110(20)	200(20)	60(5)	70(6)	100(20)	100(20)	—	30(4)
1000	90(20)	100(20)	42(4)	55(6)	50(10)	50(10)	100(10)	24(4)
1100	—	—	—	—	—	—	130(15)	—
1200	30(10)	30(10)	12(3)	25(5)	40(10)	40(10)	45(5)	4(1)

Механические свойства стали в термообработанном состоянии при повышенных температурах (ГСССД 9-79)

t_исп °С	σ_изг, МПа	Твердость		t_исп °С	σ_изг, МПа	Твердость
t_исп °С	σ_изг, МПа	HV	HRC_э	t_исп °С	σ_изг, МПа	HV	HRC_э
200	3570(180)	815(10)	64	550	3060(150)	661(10)	58
400	3730(180)	755(10)	62	600	2430(120)	615(10)	56
500	3290(160)	712(10)	60	650	2180(110)	504(10)	51

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

t_отп, °С	σ_в, МПа	KCU, Дж/см 2	Твердость HRC_э
400	1370	23	61
500	1470	19	63
550	2350	17	66
600	2210	—	65

ПРИМЕЧАНИЕ. Закалка с 1280 °С в масле; отпуск трехкратный по 1 ч.

Технологические свойства

Температура ковки, °С: начала 1200, конца 900. Охлаждение в колодцах при 750-800 °С.

Свариваемость — хорошая при стыковой электросварке со сталями 45 и 40Х.

Обрабатываемость — K_{v тв.спл} = 0,6 и K_{v б.ст} = 0,3 резанием при НВ 212-228.

Быстрорежущая сталь Р18

При изготовлении режущих инструментов могут применяться самые различные стали. Основные требования, которые предъявляются к ним, заключаются в высокой износоустойчивости, твердости и жаропрочности. Инструментальные быстрорежущие сплавы получили самое широкое распространение в сфере производства режущих инструментов. В эту категорию относится сталь Р18, которая характеризуется наличием ванадия в составе.

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.

Механические свойства стали Р18 при повышенных температурах Механические и физические свойства стали Р18

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/см 3 .
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.

Охотничий нож из стали Р18 Диск бензопилы из стали Р18 Саморезы, изготовленные из стали Р18

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.

Химический состав

Концентрация тех или иных элементов определяет основные свойства стали, а также его область применения. В состав стали Р18 входят следующие элементы:

Большая часть состава приходится именно на железо, концентрация которого составляет около 73%.
Добавляется небольшое количество хрома. За счет повышения его концентрации до 4% создаваемый инструмент становится более устойчивым к коррозионному воздействию.
Особыми элементами, которые увеличивают эксплуатационные характеристики материала, становятся ванадий и молибден (не более 1,4%).
Углерод является основным химическим элементом практически всех металлов, в данном случае концентрация составляет 0,8%. Относительно небольшое количество углерода в составе определяет высокую свариваемость. Повышенная твердость достигаются за счет включения в состав других химических элементов.

Химический состав стали Р18 и других быстрорежущих сталей

На другие химические элементы приходится не более 1%. Особое внимание уделяется вредных примесям, повышение концентрации которых приводит к снижению основных эксплуатационных характеристик.

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.

Расшифровка маркировки быстрорежущей стали

Термическая обработка Р18

Как ранее было отмечено, для существенного повышения эксплуатационных характеристик материала проводится термическая обработка. Особенности химического состава определяют какие режимы при этом используются.

Быстрорежущая сталь Р18 улучшается следующим образом:

При закалке заготовка нагревается до температуры 1300 градусов Цельсия. это связано с тем, что кобальт существенно повышает температуру перестроения структуры. Для того чтобы исключить вероятность появления структурных трещин проводится ступенчатый нагрев. Продолжительность выдержки зависит от толщины заготовки и ее линейных размеров. Охлаждение заготовки проводится на открытом воздухе в случае больших размеров. Вода в качестве охлаждающей среды практически не применяется, так как неравномерность охлаждения приводит к появлению поверхностных и структурных дефектов. В последнее время для охлаждения применяется масло, которое обеспечивает равномерность охлаждения.
Получить мелкозернистую структуру можно путем проведения отпуска при температуре 560 градусов Цельсия. Охлаждение в данном случае проводится на открытом воздухе.

После термообработки нужно рассмотреть возможность улучшения эксплуатационных характеристик сплава. Для этого изменяется химический состав при проведении следующих процедур:

Сульфидирование.
Азотирование.
Цианирование.
Пропаривание.

Подобное улучшение проводится также после заточки и шлифовки режущего инструмента или другого изделия. За счет этого поверхностному слою предается большая прочность. Для нагрева заготовки и внесения химических веществ может применяться специальное оборудование. Стоит учитывать, что высокая температура нагрева не позволяет выполнять обработку в домашних условиях.

Сталь Р6М5 инструментальная быстрорежущая

Буква «Р» означает, что сталь является быстрорежущей.
Цифра 6 после буквы «Р» указывает содержание вольфрама в процентах, т.е. для стали Р6М5 содержание вольфрама 6%.
Буква «М» означает, что сталь легирована молибденом, а цифра 5 указывает содержание молибдена в процентах, т.е. молибдена в стали 5%.
Во всех быстрорежущих сталях содержится около 4% Хрома (Cr), но в обозначении марки буквы «Х» не указывается.

По требованию потребителей могут изготавливаться стали марок Р6М5 с легированием азотом (массовая доля азота от 0,05% до 0,10%). В этом случае марка стали будет обозначаться Р6АМ5.

Применение стали Р6М5

Сталь Р6М5 относится к вольфрамолибденовым сталям и применяется для изготовления — режущего инструмента всех видов для обработки при обычной скорости резания деталей из углеродистых и среднелегированных конструкционных сталей с пределами прочности до 90—100 МПа, а также зуборезных инструментов для обработки нержавеющих сталей.

Наиболее широко сталь Р6М5 применяется для изготовления сверл, метчиков, долбяков, протяжек и других инструментов. Прочность 315—325 кгс/мм 2 и вязкость 4—5 кгс*м/см 2 (для проката диаметром 25 мм). Теплостойкость немного ниже (в указанных пределах), чем вольфрамовых и Р8МЗ. Шлифуемость стали хорошая.

Недостатки:
а) повышенное обезуглероживание при нагреве выше 1000 С; ванны нагрева для закалки надо тщательно раскислять MgFa₂
б) чувствительность отдельных плавок к перегреву и росту зерна при нагреве для закалки, что затрудняет установление одинаковых температур закалки
для инструментов разных плавок.

Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 19265—73, ГОСТ 2590-88, ГОСТ 2591-88.
Калиброванный пруток ГОСТ 19265-73, ГОСТ 7417-75.
Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 19265—73, ГОСТ 14955—77.
Поковки и кованые заготовки ГОСТ 19265—73, ГОСТ 1133—71.

Химический состав, % (ГОСТ 19265—73)

Термообработка стали Р6М5

Закалка

Инструменты подогревают при 800-850°С 10-15 мин или при 1050-1100°С 3-5 мин, а крупные инструменты предварительно при 550-600°С 15-20 мин.

Выдержка при окончательном нагреве 10—12 с на 1 мм диаметра или наименьшей стороны (для стали В11М7К23 — 30—60 с).

Инструменты простой формы охлаждают в масле, а сложной — в горячих средах (KNO₃) при 400—250°С.

Может быть и более высокая температура выдержки — 650°С.

Выдержка в горячих средах 3—5 мин при более высоких температурах и 8—15 мин при более низких.

Инструменты небольшой толщины (прорезные фрезы, пилы и др.) при 600—650°С помещают под пресс, а сверла диаметром 8—20 мм охлаждают под катком или между роликами правильной машины для уменьшения деформации.

Температуры закалки понижают на 10—15°С для инструментов небольшого сечения или сложной формы.

Температура закалки стали Р6М5

Инструменты	Температура нагрева стали Р6М5, °С	Балл зерна	Твердость HRC после отпуска при 560°С и нагрева при 620°С (4 ч)
Крупные сверла и резцы	1220-1240	10-8,5	60-61
Остальные режущие инструменты	1210-1230	10,5-9,5	59-60
Остальные режущие инструменты	1180-1200	12	56-57

Отпуск

После закалки выполняют многократный 2 раза для вольфрамомолибденовых.
Температуры первого отпуска 350—375°С, а второго 550—560°С для вольфрамомолибденовых сталей. Назначают также температуры первого отпуска 550—560°С, но твердость и теплостойкость в этом случае немного меньше.

Для инструментов небольшого сечения (сверл), нагреваемых в автоматизированных агрегатах с точной регулировкой температур, применяют краткосрочный отпуск в течение 20 мин при 580—590°С для вольфрамомолибденовых сталей.

Отпуск после шлифования выполняют при 400—450°С в течение 30—40 мин для снятия напряжений и повышения стойкости инструментов.

Критические точки, °С

Механические свойства (ГОСТ 19265-73)

Режим термообработки	HRCz после отпуска	σ_изг, МПа	Красностойкость (HRC58), °С
Закалка с 1200-1230 °С, охл. на воздухе, в масле, в расплаве солей; отпуск при 540- 560 °С, охл. в соляных ваннах	63-65	320-360	620

Температура ковки, °С: начала — 1160, конца — 850.
Обрабатываемость резанием:
В отожженном состоянии при 255 HB
K_v = 0.8 (твердый сплав).
K_v = 0.6 (быстрорежущая сталь).
Для повышения твердости, износостойкости, коррозионной стойкости поверхностного слоя используют цианирование, азотирование, сульфидирование, обработку паром.
Флекеночувствительность — не чувствительна.
Склоность к отпускной хрупкости.
Не применяется для сварных конструкций.

Читайте также: