Выше были рассмотрены быстрорежущие стали с карбидным упрочнением. Их высокие вторичная твердость и упрочнение в результате дисперсионного твердения при отпуске достигаются выделением карбидов легирующих элементов.
В настоящее время применяют также быстрорежущие стали, дисперсионное твердение которых вызывается выделением интерметаллидных фаз при отпуске. Эти стали отличаются от быстрорежущих сталей с карбидным упрочнением составом, многими основными и технологическими свойствами, а следовательно, и областью применения.
К новым дисперсионнотвердеющим быстрорежущим сталям относятся безуглеродистые или низкоуглеродистые высоколегированные стали, дополнительно легированные никелем, хромом и титаном (табл. 7).
Таблица 7
Группа стали | Содержание элементов (среднее), % | ||||||
С | V | Мо | Ni | Сr | Со | Ti | |
Пониженной теплостойкости (стойкая против коррозии): 03Н10Х11М2Т2 | 0,03 | 2,0 | 10,0 | 11 | 2,0 | ||
Высокой теплостойкости: | |||||||
В11М7К23 | 0,10 | 11 | 7,5 | – | – | 23,0 | 0,1 |
В4М121С23 | 0,10 | 4 | 12,5 | – | – | 23,0 | 0,1 |
Повышенной теплостойкости: | – | ||||||
Н8К14М18Т | 0,03 | – | 17,5 | 7,8 | – | 13,5 | 0,6 |
Для улучшения технологической пластичности и механических свойств стали В11М7К23 и В4М7К23 выплавляют в вакууме, а остальные – электрошлаковым переплавом. Стали кристаллизуются без образования эвтектики. Интерметаллиды главным образом вторичного происхождения, выделяющиеся из легированного аустенита, более мелкие (до 2-3 мкм), чем карбиды в известных быстрорежущих сталях.
Стали с интерметаллидным и карбидным упрочнением имеют общие особенности: необходимость высокого нагрева под закалку для растворения возможно большего количества упрочняющей фазы; дисперсионное твердение при отпуске (старение). Однако эффект упрочнения сталей с интерметаллидами выше, чем с карбидами, в результате твердость стали увеличивается на HRC 2-3.
Все стали с интерметаллидным упрочнением имеют следующие общие свойства: отсутствие заметных объемных изменений, а следовательно, и деформации при закалке (вследствие низкого содержания углерода) и отпуске; незначительное влияние обезуглероживания.
Однако они различаются по теплостойкости. Наиболее высокая теплостойкость (720-730 °С) у быстрорежущих сталей. Таким образом, по теплостойкости дисперсионно – твердеющие стали занимают промежуточное положение между быстрорежущими сталями с карбидным упрочнением и твердыми сплавами.
Вторичная твердость сталей высокая – HRC 68-69. Теплопроводность сталей, не содержащих углерода, выше, чем сталей с карбидным упрочнением. Горячая пластичность (ковкость) – удовлетворительная. Обрабатываемость резанием пониженная, так как твердость сталей после отжига HRC 32-35, вследствие влияния повышенного количества интерметаллидов. Твердость в этих пределах более низкая у стали В14М11К23. Шлифуемость хорошая, поскольку твердость интерметаллидов сравнительно невысокая.
При повышенном содержании молибдена (вместо вольфрама) достигаются немного меньшие размеры интерметаллидов и лучшая вязкость (например, у стали В4М12К23). Кобальт в этих сталях обеспечивает перекристаллизацию, так как сталь содержит много ферритообразуюших элементов вольфрама и молибдена (при 0,1 % С). Кроме того, кобальт непосредственно участвует в дисперсионном твердении, уменьшая растворимость вольфрама и молибдена при температурах отпуска. Оптимальное содержание кобальта в сталях составляет 22-23 %, а его содержание в них свыше 24-25 % излишне, так как возрастает количество интерметаллидов и ухудшаются механические свойства без значительного повышения твердости и теплостойкости.