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 |