Теплостойкость инструментальных сталей

У сталей повышенной теплостойкости наибольшая устойчивость при нагреве на режущей кромке инструмента и повышение производительности резания обеспечиваются при дополнительном легировании сталей кобальтом и ванадием. Прочность и вязкость этих сталей несколько иначе, чем сталей без кобальта.

К первой группе относятся стандартные кобальтовые быстрорежущие стали Р9К5, Р9К10, Р18Ф2К5, содержащие 0,8…1 % углерода, имеющие после термической обработки твердость HRC 65… 67 и теплостойкость 640…650 °С. Особенностью кобальтовых сталей является их более высокая теплопроводность; она на 35…52 % выше, чем у остальных быстрорежущих сталей. 3начит, эти стали эффективнее применять для резания с повышенной скоростью обычных конструкционных сталей и малотеплопроводных аустенитных сталей и сплавов.

Стойкость инструментов для этих условий резания при правильном выборе состава стали может быть повышена до 3 раз по сравнению со сталями Р18, Р12 и Р6М5. При резании с умеренной скоростью обычных конструкционных сталей и чугунов с твердостью ниже HD 300 преимущества кобальтовых сталей значительно меньше и использование их в таких условиях нецелесообразно.

Сталь Р9К5 можно применять для изготовления черновых и получистовых инструментов (фрез, долбяков, метчиков), а стали Р9К10 и Р18Ф2К5 – для изготовления резцов, червячных фрез, зенкеров.

При рациональном легировании стали другими компонентами и подборе содержания углерода повышается ее теплостойкость (до 650 °С) и теплопроводность (на 20… 25 %). Стойкость инструмента возрастает в 2… 4 раза (по сравнению со сталью F18) при резании аустенитных сплавов и конструкционных сталей повышенной твердости (HRC 35… 45) и несколько меньше, при резании конструкционных сталей и чугунов более низкой твердости.
Влияние кобальта наиболее эффективно при увеличении содержания углерода до 1,0…1,1 % и условии, что содержание ванадия не превышает 1,7… 2,0 %. Содержание кобальта при этом должно составлять 8 %, а при увеличении содержания кремния до 0,8…1,0 % может быть снижено до 6 %. Тогда теплостойкость стали достигает 650 °С, а вторичная твердость ее – максимального значения НRС 70. Такие стали по уровню твердости занимают промежуточное положение между быстрорежущими сталями типа Р18, Р6М5 (HRC 63…65) и твердыми сплавами. К этой группе относятся стали типа Р8М3К6С ИР12М3Ф2К8.

Режущие свойства сталей указанной группы почти одинаковы. Однако следует учитывать различия в их технологических свойствах, главным образом чувствительность к обезуглероживанию, создаваемому молибденом и кобальтом. Лучшие свойства имеет сталь Р8М3К6С.

Для стали Р8М3К6С возможно регулирование твердости в достаточно широких пределах (HRC 65…70). Это достигается изменением температуры закалки и отпуска. Термическая обработка стали Р8М3К6С включает нагрев до 1200…1220 °С (1180… 1200 °С – для инструментов сложной формы), при котором сталь сохраняет мелкое зерно (10…12?го балла); охлаждение при закалке – в масле или, для уменьшения деформации, –» в горячих средах (250…650 °С) и отпуск при 550…580 °С (4 раза по 1 ч). Твердость стали после такой обработки составляет HRC 66… 70.