Быстрорежущая сталь

Быстрорежущая сталь (HSS или HS ) - это подмножество инструментальных сталей, обычно используемых в качестве материала для режущего инструмента.

Он часто используется в дисках для мотопил и сверла. Он превосходит старые инструменты из высокоуглеродистой стали, широко использовавшиеся в 1940-х годах, в том, что он может выдерживать более высокие температуры, не теряя при этом своего состояния (твердости). Это свойство позволяет HSS резать быстрее, чем высокоуглеродистая сталь, отсюда и название быстрорежущей стали. При комнатной температуре при обычно рекомендуемой термообработке марки HSS обычно демонстрируют высокую твердость (выше твердость по Роквеллу 60) и стойкость к истиранию (обычно связана с вольфрамом и ванадием <58.>содержание, часто используемое в HSS) по сравнению с обычными углеродистыми и инструментальными сталями.

• 1 История
• 2 Типа
  • 2.1 Вольфрамовые стали
  • 2.2 Молибден быстрорежущие Стали (HSS)
  • 2.3 Кобальтовые быстрорежущие стали (HSS)
• 3 Модификация поверхности
• 4 Формовка
• 5 Области применения
• 6 См. Также
• 7 Ссылки

В 1868 году английский металлург Роберт Форестер Мушет разработал сталь Мушет, которая считается предшественницей современных быстрорежущих сталей. Он состоял из 2% углерода (C), 2,5% марганца (Mn) и 7% вольфрама (W). Основным преимуществом этой стали было то, что она затвердевала при охлаждении на воздухе от температуры, при которой большинство сталей приходилось закаливать для закалки. В течение следующих 30 лет наиболее значительным изменением была замена марганца (Mn) на хром (Cr).

В 1899 и 1900 годах Фредерик Уинслоу Тейлор и Мансель Уайт, работая с группой помощников в Bethlehem Steel Company в Вифлееме, Пенсильвания, США, провели серию экспериментов по термообработке существующих высоких -качественные инструментальные стали, такие как сталь Mushet, нагревают их до гораздо более высоких температур, чем обычно считалось желательным в отрасли. Их эксперименты характеризовались научным эмпиризмом в том, что было сделано и проверено множество различных комбинаций, без учета общепринятых взглядов или алхимических рецептов, и подробные записи, сделанные для каждой партии. Результатом стал процесс термообработки, в результате которого существующие сплавы были преобразованы в новый вид стали, которая могла сохранять свою твердость при более высоких температурах, что позволило значительно увеличить скорость и скорость резания при обработке.

Процесс Тейлора-Уайта был запатентован и произвел революцию в обрабатывающей промышленности. Чтобы использовать новую сталь в полной мере, потребовались более тяжелые станки с более высокой жесткостью, что потребовало модернизации и замены установленного оборудования завода. Патент был оспорен и в конечном итоге аннулирован.

Первый сплав, который был официально классифицирован как быстрорежущая сталь, известен под обозначением T1 AISI, которое было введено в 1910 году. Он был запатентован Crucible Steel Co. в начале 20-го века.

Хотя быстрорежущие стали с высоким содержанием молибдена, такие как AISI M1, нашли некоторое применение с 1930-х годов, это была нехватка материалов и высокие затраты, вызванные Второй мировой войной, что стимулировало разработку менее дорогих сплавов, заменяющих вольфрам молибденом. Достижения в области быстрорежущих сталей на основе молибдена в этот период поставили их на один уровень, а в некоторых случаях и лучше, чем на быстрорежущие стали на основе вольфрама. Это началось с использования стали M2 вместо стали T1.

Быстрорежущие стали - это сплавы, которые приобретают свои свойства за счет добавления различных легирующих металлов в углеродистую сталь, обычно включая вольфрам и молибден или их комбинация, часто также с другими сплавами. Они относятся к системе многокомпонентных сплавов Fe – C – X, где X представляет собой хром, вольфрам, молибден, ванадий или кобальт. Как правило, компонент X присутствует в количестве более 7%, а также более 0,60% углерода.

. В единой системе нумерации (UNS) марки вольфрама (например, T1, T15) присвоены номера в серии T120xx, а молибдену (например, M2, M48) и промежуточным типам - T113xx. Стандарты ASTM признают 7 типов вольфрама и 17 типов молибдена.

Добавление примерно 10% вольфрама и молибдена в сумме максимально эффективно увеличивает твердость и ударную вязкость быстрорежущих сталей и сохраняет эти свойства на должном уровне. высокие температуры, возникающие при резке металлов.

Вольфрамовые стали

T1

Первоначальная быстрорежущая сталь (HSS) была заменена на M2.

Молибденовая быстрорежущая сталь (HSS)

Объединение молибдена, вольфрама и хромистой стали дает несколько сплавов, обычно называемых " HSS », измеряющая твердость 63–65« C »по Роквеллу.

M1

M1 не обладает некоторыми свойствами твердости в красном, чем M2, но он менее восприимчив к ударам и будет больше изгибаться.

M2

M2 - это «стандартная» и наиболее широко используемая в промышленности HSS. Он имеет мелкие и равномерно распределенные карбиды, обеспечивающие высокую износостойкость, хотя его чувствительность к обезуглероживанию немного высока. После термообработки его твердость такая же, как у Т1, но прочность на изгиб может достигать 4700 МПа, а вязкость и термопластичность выше Т1 на 50%. Обычно он используется для изготовления различных инструментов, таких как сверла, метчики и развертки. 1.3343 - это эквивалентное числовое обозначение для материала M2, определенного в ISO 4957.

M7

M7 используется для изготовления более тяжелых строительных сверл, где одинаково важны гибкость и увеличенный срок службы сверла.

M50

M50 подходит для не обладают твердостью в красном, чем другие марки вольфрамовой быстрорежущей стали, но очень хороши для сверл, где поломка является проблемой из-за изгиба сверла. Обычно подходит для хозяйственных магазинов и подрядчиков. Он также используется в высокотемпературных шарикоподшипниках. Эти стали получают путем легирования вольфрама, хрома, ванадия, кобальта и молибдена со сталью.

Кобальтовые быстрорежущие стали (HSS)

Добавление кобальта увеличивает термостойкость и может дать твердость по Роквеллу до 70 мин.

M35

M35 аналогичен M2, но с добавлением 5% кобальта. M35 также известен как кобальтовая сталь, HSSE или HSS-E. Он будет резать быстрее и служить дольше, чем M2.

M42

M42 - это сплав быстрорежущей стали молибденового ряда с дополнительными 8% кобальта. Он широко используется в металлообрабатывающей промышленности из-за своей превосходной красной твердости по сравнению с более традиционными быстрорежущими сталями, что позволяет сократить время цикла в производственных условиях из-за более высоких скоростей резания или увеличения времени между сменой инструмента. M42 также менее склонен к выкрашиванию при прерывистом резании и стоит меньше по сравнению с тем же инструментом из твердого сплава. Инструменты, изготовленные из кобальтсодержащих быстрорежущих сталей, часто можно обозначить буквами HSS-Co.

Лазеры и электронные лучи могут использоваться в качестве источников сильного тепла на поверхности для термообработка, переплав (остекление ) и изменение состава. Можно достичь различных форм и температур ванны расплава, а также скорости охлаждения в диапазоне от 10 до 10 К с. Благоприятно, что образование трещин или пористости практически отсутствует.

Хотя возможности термообработки на поверхности должны быть очевидны, другие применения требуют некоторого объяснения. При скорости охлаждения, превышающей 10 K s, эвтектические микрокомпоненты исчезают, и возникает крайняя сегрегация замещающих легирующих элементов. Это дает эффект обеспечения преимуществ глазурованной детали без связанного с ней износа при приработке.

Состав сплава детали или инструмента также может быть изменен для образования быстрорежущей стали на поверхности бедный сплав или для образования слоя, обогащенного сплавом или карбидом, на поверхности детали из быстрорежущей стали. Можно использовать несколько методов, таких как фольга, борирование пакетов, порошки плазменного напыления, полосы с порошковой сердцевиной, устройства подачи инертного газа и т. Д. Хотя этот метод, как сообщается, является одновременно полезным и стабильным, он еще не получил широкого коммерческого использования. 74>

HSS сверла , сформированные посредством прокатки, обозначены HSS-R. Шлифовка используется для создания сверл из быстрорежущей стали, кобальта и карбида.

В основном быстрорежущие стали по-прежнему используются в производстве различных режущие инструменты: сверла, метчики, фрезы, насадки, зубофрезерные (зубчатые) фрезы, полотна пилы, полотна строгальных и фуговальных., биты маршрутизатора и т. д., хотя использование штампов штампов и штампов увеличивается.

Быстрорежущие стали также нашли рынок в тонком ручном инструменте, где их относительно хорошая вязкость при высокой твердости в сочетании с высокой стойкостью к истиранию сделали их подходящими для низкоскоростных применений, требующих прочной острой (острой) кромки, например файлы, долота, ручные рубанки лезвия и дамаск кухонные ножи и карманные ножи.

Инструменты из быстрорежущей стали являются наиболее популярными для токарных станков по дереву, так как скорость движения детали за кромку относительно высока для ручных инструментов, а HSS удерживает кромку намного дольше, чем инструменты из высокоуглеродистой стали.

• Хромованадиевая сталь (Cr-V)
• Список производителей стали