4.2 Быстрорежущая сталь (Р9, Р18, Р6М5, Р9К10, Р9М4К8, Р18К5Ф2, Р12Ф2К8М3)
Кокорин Н.А.
Краткий справочник материалов, воспринимающих криогенное воздействие.
Ижевск: ООО «НПЦ «КриоТехРесурс», 2021.
4.2 Быстрорежущая сталь
(Р9, Р18, Р6М5, Р9К10, Р9М4К8, Р18К5Ф2, Р12Ф2К8М3)
Применение инструмента из быстрорежущих сталей позволяет повысить скорость резания (в 2 – 4 раза) и стойкость инструментов (в 10 – 30 раз) [10]. Криогенную обработку быстрорежущих сталей проводят в комбинации с различными видами закалки. Влияние криогенного воздействия на структуру и твердость стали Р9, Р18 показано в таблице 25 и 26 соответственно. В результате криогенной обработки повышается стойкость инструмента сталей Р9 и Р18 на 32 – 34%.
Влияние охлаждения на структуру и твердость стали Р9 [11]
Таблица 25
|
Условия охлаждения при закалке |
Содержание структурных составляющих, % |
Твердость, HRC | |||
|
карбиды |
аустенит |
бейнит |
мартенсит | ||
|
Закалка с непрерывным охлаждением в масло или на воздухе и ступенчатая закалка в расплавах селитры и щелочи или в расплавах солей |
5 |
25 - 30 |
- |
65 - 70 |
61 - 63 |
|
Закалка с непрерывным охлаждением в масло или на воздухе и ступенчатая закалка в расплавах селитры и щелочи или в расплавах солей + обработка холодом |
10 - 15 |
- |
80 - 85 |
63 - 66 | |
|
Изотермическая закалка в расплаве селитры и щелочи |
65 - 70 |
25 - 30 |
- |
50 - 55 | |
|
Изотермическая закалка в расплаве селитры и щелочи + обработка холодом |
30 - 35 |
25 - 30 |
30 - 40 |
59 - 62 | |
Влияние охлаждения на структуру и твердость стали Р18 [11]
Таблица 26
|
Условия охлаждения при закалке |
Содержание структурных составляющих, % |
Твердость, HRC | ||
|
карбиды |
аустенит
|
мартенсит | ||
|
Закалка с непрерывным охлаждением в масло или на воздухе и ступенчатая закалка в расплавах селитры и щелочи или в расплавах солей |
13 |
25 - 30 |
57 - 62 |
62 - 64 |
|
Закалка с непрерывным охлаждением в масло или на воздухе и ступенчатая закалка в расплавах селитры и щелочи или в расплавах солей + обработка холодом |
10 - 15 |
72 - 77 |
63 - 65 | |
Схема закалки и отпуска крупного инструмента из быстрорежущей стали Р6М5 приведена на рис. 2.
В результате криогенной обработки твердость быстрорежущей стали Р6М5 повышается на 4–5 единицы HRC, а после однократного отпуска несколько понижается, однако инструмент после отпуска становится менее хрупким и получает более стабильные размеры. Во многих случаях криогенная обработка повышает производительность инструмента из быстрорежущей стали на 10–20%, так как переход остаточного аустенита в мартенсит при отрицательной температуре не сопровождается обеднением углеродом и частичным распадом основной мартенситной структуры, как это происходит по технологии с многократным отпуском [5].
Применение охлаждения до криогенных температур непосредственно после закалки приводит к сокращению продолжительности производственного цикла термической обработки инструмента из стали Р6М5 и уменьшению расхода электроэнергии за счет сокращения количества и длительности операций отпуска и старения.
Сравнительные испытания на абразивный износ образцов из стали Р6М5, обработанных по различным технологическим схемам, показали:
- износостойкость образцов с криогенной обработкой выше на 33% по сравнению с термообработанными образцами из стали Р6М5;
- износостойкость образцов с PVD-покрытием выше на 63% по сравнению с термообработанными образцами и на 44% выше по сравнению с образцами, прошедшими криогенную обработку;
- износостойкость образцов с наибольшей добавленной стоимостью с PVD-покрытием и дополнительной криогенной обработкой (PVD+КО) выше на 32% относительно износостойкости образцов с PVD-покрытием и на 75% превышает износостойкость термообработанных образцов [7].
Рис. 2 - Схема закалки и отпуска крупного инструмента из стали Р6М5 [5]
Высокопроизводительные быстрорежущие стали Р9К10, Р9М4К8, Р18К5Ф2, Р12Ф2К8М3 для резания трудно обрабатывающихся титановых сплавов, нержавеющих, жаропрочных и высокопрочных сталей с повышенной твердостью до 50 единиц HRC отличаются повышенным содержанием кобальта. Криогенную обработку данных сталей применяют для стабилизации размеров таких инструментов, как червячные фрезы и протяжки.
