В настоящее время отечественная промышленность использует достаточно большое количество марок быстрорежущих сталей для высокопроизводительной обработки резанием. Поэтому необходимо дифференцированно подходить при назначении их для конкретного инструмента. Особенно это следует учитывать в условиях массового и автоматизированного производства, где каждая операция и позиция инструмента остаются длительный период неизменными и должны быть отлажены на максимальные стабильность и надежность.
Основные свойства быстрорежущей стали оказывают значительное влияние на работу режущего инструмента. Так, например, красностойкость быстрорежущей стали определяет допустимые скорости резания, а высокая вторичная твердость и износостойкость – возможность обработки труднообрабатываемых материалов. Благодаря высокому пределу прочности при изгибе и ударной вязкости можно вести механическую обработку с большими сечениями среза и ударными нагрузками.
Высокая абразивная износостойкость позволяет изготовлять метчики, фасонные резцы, дисковые фрезы с малыми задними углами; хорошая шлифуемость быстрорежущей стали особенно важна при изготовлении инструмента сложных профилей. Малая карбидная неоднородность повышает качество инструмента, особенно крупногабаритного.
Деление быстрорежущих сталей на стали умеренной и повышенной теплостойкости (производительности) весьма приближенно. Нельзя рекомендовать использование быстрорежущей стали повышенной производительности главным образом для обработки труднообрабатываемых и жаропрочных материалов или для работы на повышенных скоростях без учета конкретного вида инструмента.
Инструмент из стали повышенной производительности с высоким содержанием кобальта и ванадия, например, наиболее эффективен при работе на повышенных скоростях на новом и жестком оборудовании. При режимах резания, характерных для сталей умеренной производительности (типа Р18), стойкость инструмента из высоколегированных быстрорежущих сталей повышается незначительно, а в некоторых случаях (при прерывистом резании или изношенном оборудовании) она из-за повышенной хрупкости может быть даже ниже стойкости инструмента из стали Р18 или Р6М5.
При выборе марки стали прежде всего необходимо учитывать ее основные физико-механические свойства (табл. 8). Например, ударная вязкость сталей Р9К10 и Р10Ф5К5 в 2… 3 раза меньше, чем ударная вязкость стали Р18. Это не позволяет рекомендовать их при ударном характере нагружения инструмента. Применение сталей Р9К10 и Р9М4К8 для червячных фрез эффективно только при условии высоких точности и жесткости зубофрезерных станков. Сталь Р6М5 имеет на 30…50 % более высокую ударную вязкость, чем сталь Р18, а также значительно меньшую карбидную неоднородность, поэтому эта марка стали является наиболее целесообразной для инструментов, отличающихся пониженной прочностью (например, для метчиков и сверл) или работающих на станках с недостаточно жесткой системой СПИД. Однако для фасонных протяжек сталь марки Р6М5 оказалась непригодной.
Марка стали | Твердость после закалки и отпуска HRC | Предел прочности, МПа | Ударная вязкость (при 20 °С) после термообработки, кДж*м-2 | Красностойкость (при HRC 5 8), °С | ||
при растяжении | при сжатии | при изгибе | ||||
Р18 |
63… 64 |
2370 |
3450 |
3000 |
3,00… 4,00 |
620 |
Р9 |
2000 |
4450 |
3200 |
4,80 …5,00 |
||
Р12 |
64 …65 |
1870 |
3960 |
3250 |
3,50… 4,20 |
|
Р6М3 |
63… 65 |
2060 |
3990 |
3800 |
4,30 |
|
Р6М5 |
64… 65 |
2120 |
4050 |
5,20 |
||
Р9К5 |
65… 66 |
– |
– |
2700 |
2,60 |
635 |
Р9К10 |
66 |
2090 |
4660 |
2250 |
1,60 |
640 |
Р6М5К5 |
65… 66 |
3000 |
2,75 |
630 |
||
Р9М4К8 |
66 |
2350 |
1,60… 2,10 |
640 |
||
Р10Ф5К5 |
66…67 |
1990 |
4160 |
3500 |
1,00 |
|
10Р6М5 |
64 …66 |
– |
– |
4,80 |
620 |
|
Р10М4Ф3К10 |
67 |
2500 |
2,30 |
640 |