Инструментальные быстрорежущие стали

Быстрорежущие стали Р18, Р18К5, Р18Ф2, Р6М5, Р9К5 и др.

применяются для изготовления режущего и штампового инструмента, должны обладать высокой твердостью (HRC 60÷65), теплостойкостью (способность сохранить твердость HRC 60 после четырехчасового нагрева), прочностью, износостойкостью, технологичностью (то есть стали должны обладать горячей пластичностью, необходимой при ковке, хорошо обрабатываться резанием в отожженном состоянии и шлифоваться в закаленном состоянии). Из быстрорежущих сталей изготавливают инструмент для скоростного резания. Эти стали теплостойкие ледебуритного класса.

В литом состоянии они содержат в структуре ледебурит, сорбит и карбиды. Ледебурит – эвтектическая фазовая смесь – состоит из аустенита и скелетообразных карбидных образований:Me₂C, MeC, Me₂₃C₆.

Эвтектика снижает механические свойства, поэтому перед отжигом слитки прокатывают, но и после больших деформаций карбидная неоднородность сохраняется. Окончательная термообработка быстрорежущих сталей заключается в высокотемпературном нагреве под закалку для растворения карбидов хрома, вольфрама, ванадия в аустените (1270÷1290 °С), охлаждении в масле, и трехкратном отпуске при 350÷560 °С. Для предотвращения выгорания углерода нагрев под закалку проводится в соляной ванне BaCl₂.

При температурах 600÷650 °С и 850÷900 °С замедляют нагрев для уменьшения термических фазовых напряжений. Чтобы предотвратить рост зерна аустенита, длительность выдержки при температуре закалки очень мала (~1 мин).

Структура после закалки: мартенсит, карбиды (10÷15%) и остаточный аустенит (до 30%). Структура после отпуска: мартенсит отпуска, карбиды, остаточный аустенит (1÷3%). Твердость в процессе отпуска высоколегированного мартенсита, претерпевающего дисперсионное твердение, повышается с 58 до 65 HRC.

Вольфрам, молибденпридают стали теплостойкость.

Кобальт и в меньшей степени ванадий повышают теплостойкость и твердость после термообработки.

Ванадий образует очень твердый карбид VC, повышает износостойкость инструмента, но ухудшает шлифуемость.

Штамповые стали в отличие от сталей, предназначенных для изготовления режущих инструментов, должны обладать повышенной вязкостью, а штамповые стали для горячего деформирования – повышенной теплостойкостью (способностью сохранять высокую твердость, прочность, износостойкость при повышенных температурах), окалиностойкостью (устойчивость к газовой коррозии при высоких температурах), разгаростойкостью (устойчивостью против образования трещин при многократном нагреве и охлаждении).