Быстрорежущая сталь марки Р6М5 расшифровка, характеристики и применение, химический состав, термобработка, механические свойства

Содержание

• 1 Аналоги и заменители
• 2 Расшифровка стали Р6М5
• 3 Применение стали Р6М5
• 4 Вид поставки
• 5 Химический состав, % (ГОСТ 19265—73)
• 6 Термообработка стали Р6М5
  • 6.1 Закалка
  • 6.2 Температура закалки стали Р6М5
  • 6.3 Отпуск
• 7 Критические точки, °С
• 8 Механические свойства (ГОСТ 19265-73)
• 9 Технологические свойства
• 10 Узнать еще

Аналоги и заменители

Иностранные аналоги — HS 6-5-2 (Германия, DIN), 1.3343 (Европа, En)

Расшифровка стали Р6М5

Буква «Р» означает, что сталь является быстрорежущей.
Цифра 6 после буквы «Р» указывает содержание вольфрама в процентах, т.е. для стали Р6М5 содержание вольфрама 6%.
Буква «М» означает, что сталь легирована молибденом, а цифра 5 указывает содержание молибдена в процентах, т. е. молибдена в стали 5%.
Во всех быстрорежущих сталях содержится около 4% Хрома (Cr), но в обозначении марки буквы «Х» не указывается.

По требованию потребителей могут изготавливаться стали марок Р6М5 с легированием азотом (массовая доля азота от 0,05% до 0,10%). В этом случае марка стали будет обозначаться Р6АМ5.

Применение стали Р6М5

Сталь Р6М5 относится к вольфрамолибденовым сталям и применяется для изготовления — режущего инструмента всех видов для обработки при обычной скорости резания деталей из углеродистых и среднелегированных конструкционных сталей с пределами прочности до 90—100 МПа, а также зуборезных инструментов для обработки нержавеющих сталей.

Наиболее широко сталь Р6М5 применяется для изготовления сверл, метчиков, долбяков, протяжек и других инструментов. Прочность 315—325 кгс/мм² и вязкость 4—5 кгс*м/см² (для проката диаметром 25 мм). Теплостойкость немного ниже (в указанных пределах), чем вольфрамовых и Р8МЗ. Шлифуемость стали хорошая.

Недостатки:
а) повышенное обезуглероживание при нагреве выше 1000 С; ванны нагрева для закалки надо тщательно раскислять MgFa₂
б) чувствительность отдельных плавок к перегреву и росту зерна при нагреве для закалки, что затрудняет установление одинаковых температур закалки
для инструментов разных плавок.

Вид поставки

Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 19265—73, ГОСТ 2590-88, ГОСТ 2591-88.
Калиброванный пруток ГОСТ 19265-73, ГОСТ 7417-75.
Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 19265—73, ГОСТ 14955—77.
Поковки и кованые заготовки ГОСТ 19265—73, ГОСТ 1133—71.

Химический состав, % (ГОСТ 19265—73)

Термообработка стали Р6М5

Закалка

Инструменты подогревают при 800-850°С 10-15 мин или при 1050-1100°С 3-5 мин, а крупные инструменты предварительно при 550-600°С 15-20 мин.

Нагрев выполняют в смеси ВаСl₂ (78%) и NaCl (28%) при 800-850°С и в ВаСl₂ при нагреве выше 1050°С. Соли каждые 8-12 ч раскисляют добавками 2—3% буры по массе или MgFa₂ (4—5% по массе). Раскисление MgFa₂ создает лучшую защиту и обязательно для сталей, легированных молибденом или кобальтом, как более чувствительных к обезуглероживанию.

Выдержка при окончательном нагреве 10—12 с на 1 мм диаметра или наименьшей стороны (для стали В11М7К23 — 30—60 с).

Инструменты простой формы охлаждают в масле, а сложной — в горячих средах (KNO₃) при 400—250°С.

Может быть и более высокая температура выдержки — 650°С.

Выдержка в горячих средах 3—5 мин при более высоких температурах и 8—15 мин при более низких.

Инструменты небольшой толщины (прорезные фрезы, пилы и др.) при 600—650°С помещают под пресс, а сверла диаметром 8—20 мм охлаждают под катком или между роликами правильной машины для уменьшения деформации.

Температуры закалки понижают на 10—15°С для инструментов небольшого сечения или сложной формы.

Температура закалки стали Р6М5

Отпуск

После закалки выполняют многократный 2 раза для вольфрамомолибденовых.
Температуры первого отпуска 350—375°С, а второго 550—560°С для вольфрамомолибденовых сталей. Назначают также температуры первого отпуска 550—560°С, но твердость и теплостойкость в этом случае немного меньше.

Для инструментов небольшого сечения (сверл), нагреваемых в автоматизированных агрегатах с точной регулировкой температур, применяют краткосрочный отпуск в течение 20 мин при 580—590°С для вольфрамомолибденовых сталей.

Отпуск после шлифования выполняют при 400—450°С в течение 30—40 мин для снятия напряжений и повышения стойкости инструментов.

Критические точки, °С

Механические свойства (ГОСТ 19265-73)

Технологические свойства

Температура ковки, °С: начала — 1160, конца — 850.
Обрабатываемость резанием:
В отожженном состоянии при 255 HB
K_v = 0.8 (твердый сплав).
K_v = 0.6 (быстрорежущая сталь).
Для повышения твердости, износостойкости, коррозионной стойкости поверхностного слоя используют цианирование, азотирование, сульфидирование, обработку паром.
Флекеночувствительность — не чувствительна.
Склоность к отпускной хрупкости.
Не применяется для сварных конструкций.

Характеристика некоторых инструментальных сталей

Долговечность и надежность инструмента зависит от материала и его конструкционной прочности. Повышение эксплуатационных качеств инструмента достигается правильным выбором марки стали.

Материал для инструмента выбирается с обязательным учетом:

1) Условий эксплуатации, а именно:

— характера приложения нагрузки (статическая, динамическая, знакопостоянная, знакопеременная, контактная и т. д.) и ее максимальной величины;

— характера напряжений;

— температурных условий работы;

— наличия агрессивной среды;

— типа трения.

2) Механических свойств и в первую очередь сочетания высоких пределов усталости и циклической вязкости, обеспечивающих надежную и длительную работу данного изделия.

3) Технологических и структурных особенностей:

— закаливаемости и прокаливаемости в рабочих сечениях;

— устойчивость аустенита в процессах теплового воздействия и характера превращений;

— склонность к обезуглероживанию, окислению и росту зерна при длительном нагреве;

— обрабатываемости на различных стадиях формообразования.

4) Особенностей конструкции обеспечивающих коробление и противодействие к образованию трещин.

5) Экономические соображения:

— стоимости;

— минимального содержания легирующих элементов;

— необходимости селектирования отдельных элементов;

— условий поставки в соответствии с ГОСТами или отраслевыми нормативами.

Для изготовления дисковых фрез или металлорежущего инструмента используются инструментальные, легированные, теплостойкие быстрорежущие стали: Р6М5, Р12, Р18, Р8М3, Р12Ф3 и др.). Для сравнения возьмем три марки стали: Р12, Р18 и Р6М5.Химический состав сталей указан в таблице 1.1:

Таблица 1.1 — Химический состав сталей, %.

В таблице 1. 2 приведены механические свойства сталей, в таблице 1.3 — значения теплостойкости:

Таблица 1.2 — Механические свойства сталей.

Примечание. Закалка на зерно балла 10; трехкратный отпуск при 560 о С. Таблица 1.3 — Теплостойкость сталей

Быстрорежущие стали, в отличие от легированных и углеродистых сталей, имеют высокую теплостойкость, сохраняя мартенситную структуру и твердость более 60 HRC при нагреве до 600-650° С, более высокую прочность и повышенное сопротивление пластической деформации.

Проанализируем химические составы сталей Р6М5, Р18 и Р12.

Основными легирующими элементами быстрорежущих сталей, обеспечивающих высокую красностойкость, являются вольфрам, молибден, ванадий и кобальт. Кроме них все стали легируют хромом. Важным компонентом является углерод.

Содержание углерода в стали должно быть достаточным, чтобы обеспечить образование карбидов легирующих элементов. Так при содержании углерода меньше 0,7 % не получается высокой твердости в закаленном и в отпущенном состоянии. Влияние повышенного содержания углерода в сталях с молибденом более благоприятно, чем в вольфрамовых.

Карбидообразующие элементы образуют в стали специальные карбиды: Me6 С на основе вольфрама и молибдена, MeС на основе ванадия и Me23 С6 на основе хрома. Часть атомов Me составляет железо и другие элементы.

Вольфрам и молибден являются основными легирующими элементами, обеспечивающими красностойкость. Они образуют в стали карбид Me6 С, который при аустенитизации часто переходит в твердый раствор, обеспечивая получение после закалки легированного вольфрамом (молибденом) мартенсита. Вольфрам и молибден затрудняют распад мартенсита при нагреве, обеспечивая необходимую красностойкость. Нерастворенная часть карбида Me6 С приводит к повышению износостойкости стали. Молибден по влиянию на теплостойкость замещает вольфрам по соотношению Mo : W = 1 : 1,5.

Ванадий образует в стали наиболее твердый карбид VC (MeС). Максимальный эффект от введения в сталь ванадия достигается при условии, что содержание углерода в стали будет достаточным для образования большого количества карбидов и для насыщения твердого раствора. Карбид MeС, частично растворяясь в аустените, увеличивает красностойкость и повышает твердость после отпуска благодаря эффекту дисперсионного твердения. Нерастворенная часть карбида MeС увеличивает износостойкость стали.

Хром во всех быстрорежущих сталях содержится в количестве около 4%. Он является основой карбида Me23 С6 . При нагреве под закалку этот карбид полностью растворяется в аустените при температурах, значительно более низких, чем температуры растворения карбидов Me6 С и MeС. Вследствие этого основная роль хрома в быстрорежущих сталях состоит в придании стали высокой прокаливаемости. Он оказывает влияние и на процессы карбидообразования при отпуске.

Кобальт применяют для дополнительного легирования быстрорежущей стали с целью повышения ее красностойкости. Кобальт в основном находится в твердом растворе и частично входит в состав карбида Me6 С. К недостаткам влияния кобальта следует отнести ухудшение прочности и вязкости стали, увеличение обезуглероживания.

Марганец в небольших количествах может переводить серу в более благоприятное соединение.

Сера является вредной примесью, способствующая красноломкости. В ледебуритных сталях отрицательная роль образующихся сульфидов меньше из-за присутствия в структуре значительно большего числа избыточных карбидов, которые могут также ухудшать эти свойства. Кроме того, сульфиды при низких температурах начала затвердевания этих сталей часто служат центрами кристаллизации и присутствуют внутри крупных эвтектических карбидов. Их количество уменьшается на границе зерен. Для уменьшения количества серы (до 0,015 %) используют электрошлаковый переплав.

Фосфор также является вредной примесью. При содержании фосфора более чем 0,02-0,03 % заметно снижается вязкость и прочность, усиливаются искажения в решетке мартенсита.

Ранее наиболее широко применялась сталь P18. Она содержит больше вольфрама, чем другие стали, и поэтому имеет повышенное количество карбидов (22-25 % после отпуска). Основной карбид М6 С; доля карбида МС не более 2-3 % от общего количества карбидной фазы. Преимущества стали Р18: 1) малая чувствительность к перегреву (из-за влияния повышенного количества карбидов), и, в связи с этим, хорошая стабильность свойств сталей разных плавок; 2) хорошая шлифуемость; содержание ванадия в сталях с 18 % W меньше, чем в других сталях.

Сталь имеет немного лучшие режущие свойства при обработке сталей с избыточными карбидами (в частности, шарикоподшипниковых) и в инструментах относительно простой формы; это связано с более высоким сопротивлением пластической деформации из-за большего количества карбидов.

Резкое сокращение производства стали Р18 объясняется как дефицитностью вольфрама и созданием теперь сталей с более высокими свойствами, так и тем, что сталь Р18 имеет следующие недостатки: а) более крупные размеры избыточных карбидов: до 30 мкм, что снижает стойкость инструментов с тонкой рабочей кромкой и небольшого сечения; б) недостаточно высокие прочность и вязкость, сильно зависящие от профиля проката; они удовлетворительные лишь в небольшом сечении; прочность составляет 3000-3300 и 2000-2300 MПa в прутках диаметром 30 и 60-80 мм соответственно; в) пониженная горячая пластичность, особенно в крупном профиле. Это затрудняет также изготовление инструментов горячей пластической деформацией.

Сталь Р12, разработанная позже, заменяет сталь Р18. Основной карбид М6 С; количество карбида МС несколько больше (8 %), чем у стали Р18.

В твердом растворе стали Р12 больше ванадия, что позволяет устанавливать его содержание в стали более высоким; 1,5-1,9 % без заметного ухудшения шлифуемости. В этом случае теплостойкость стали Р12 немного выше, чем стали Р18.

При почти одинаковой карбидной неоднородности (в прокате равного профиля) размеры карбидных частиц и количество карбидов в стали Р12 меньше, чем у стали Р18.

Вследствие этого, а также и более низкого содержания хрома, горячая пластичность стали Р12 на 10-15 % выше, чем у стали Р18. По этой же причине прочность и вязкость стали Р12 в одинаковом профиле на 5-8 % выше, чем стали Р18.

Режущие свойства сталей Р18 и Р12 близки; они несколько выше у стали Р12 в инструментах с тонкой рабочей кромкой и немного ниже, чем у стали Р18 в инструментах простой формы, обрабатывающих более твердые материалы.

Сталь Р6М5 широко применяется для тех же назначений, как и сталь Р12. Теплостойкость этой стали лишь немного ниже, чем сталей Р12 и Р18.

Размеры карбидных частиц меньше, чем в стали Р18. Поэтому прочность стали Р6М5 после одинаковой деформации на 10-15 % больше, а вязкость на 50-60 % выше, чем у стали Р18. Это преимущественно наблюдается и в крупных сечениях.

С повышением температуры до 500-600 °С прочность стали Р6М5 снижается сильнее, а вязкость возрастает больше, чем у сталей Р18 и Р12. Пластичность стали Р6М5 при температурах деформирования выше, чем у стали Р18. Твердость после отжига ниже, что обеспечивает несколько лучшую обрабатываемость резанием. Ее шлифуемость хорошая и не ниже, чем у стали Р18.

У стали Р6М5 с 5 % Мо сохраняются (но в меньшей степени) недостатки, вносимые молибденом. Она чувствительна к обезуглероживанию и к разнозернистости. Для повышения стабильности свойств необходимо устанавливать содержание углерода в более узких пределах.

При увеличении содержания кремния до 0,8-0,9 % немного улучшаются вязкость и твердость стали[3,8].

Таким образом, проанализировав стали Р18, Р12 и Р6М5, можно сделать вывод, что, например, для дисковой фрезы наиболее целесообразно выбрать сталь Р6М5, учитывая выше перечисленные характеристики, и ее меньшую стоимость.

Источник: дипломный проект

на тему: «Проект участка термической обработки дисковых фрез»

Надточия Тимофея Сергеевича

Руководитель проекта:

доц. Протасенко Т.А.

Министерство образования и науки Украины

Национальный политехнический университет

«Харьковский политехнический институт»

Кафедра «Металловедение и термическая обработка металлов»

Похожие товары:Резьбонарезной инструментДопуски на диаметр разверткиСверлильный инструментКак работать микрометром

Как выбрать сверло по металлу

• Дизайн сверла по металлу
• Разновидности сверл по металлу
• Как выбрать сверло по металлу

Как выбрать сверло по металлу: разновидности и цены

Сверление металла и пластика – одна из необходимых операций, как в профессиональной работе, так и в домашних условиях. Как правило, выполняется одним сверлом, так как оба материала имеют монолитную структуру разной плотности. Таким образом, сверла по металлу применимы к пластику практически без износа.

Конструкция сверла по металлу

Все сверла по металлу имеют одинаковый вид — спиральный двухленточный стержень с двумя заостренными кромками. Такая конструкция позволяет ему выдерживать относительно большие нагрузки при бурении, перекосах и ударах. Канавки также необходимы для эвакуации стружки. Лезвие является режущим и выполняет вспомогательную операцию — отбор мелких остатков металла (переточку). Специальные сверла с одной кромкой и специальной заточкой встречаются в оружейной промышленности и других специализированных областях.

Как выбрать сверло по металлу: разновидности и цены

Разновидности сверл по металлу

В статье «Виды сверл. Сверла и сверла для разных материалов» был дан общий список различных сверл с краткими описаниями. Здесь мы более подробно раскроем тему и расположим разновидности в порядке распространения и популярности.

Сверло по металлу обычное

Термин «обычное» является условным, так как именно эта разновидность называется «сверло по металлу». Это самая простая и надежная конструкция сверла — кромки обоих поясков рабочей части заточены под углом 118° (+/- 30) друг к другу. Такая заточка позволяет быстро отремонтировать сверло, затачивая на любом инструменте абразив или просто напильник. Сломанное сверло также можно заточить и использовать за несколько минут.

Угол заточки лезвия можно варьировать в зависимости от потребностей, соответственно меняется его длина — чем острее угол лезвия, тем длиннее каждое из них. Режущая часть кромки – это место, где концентрируется температура, возникающая от силы трения. Следовательно, чем короче край, тем большую температуру он испытывает. Известно, что перегрев сверла приводит к его выходу из строя. Отсюда вывод: чем прочнее сверлимый материал, тем острее нужен угол между кромками (и тем длиннее режущая часть).

Сверло для листового металла

Имеет направляющий штифт и два конуса, образованные заточкой кромок кромок. Как вариант, края могут быть без угла, с минимальной площадью контакта. Это сверло не порвет край листа при сверлении и не застрянет в отверстии.

Как выбрать сверло по металлу: разновидности и цены

Ступенчатое или корончатое сверло

Выполнено в виде конической пирамиды, каждая ступень которой имеет диаметр. Через все ступени — от вершины конуса до низа — проходит режущая кромка. Такие сверла используются для направления кромок на отверстиях в деталях или для сверления отверстий в толстых листах на станке.

Как выбрать сверло по металлу: разновидности и цены

Нарезное или однолезвийное

Это сверло разрезано пополам для эффективной эвакуации стружки. Его конструкция не спиральная, а прямая. Также отличается хвостовиком Морзе, пригодным только для установки в патрон станка. Такими инструментами сверлят дульные срезы винтовок.

Как выбрать сверло по металлу: разновидности и цены

Для глубокого сверления

Представляют собой полую трубку с заостренными краями — это режущие кромки. Существуют коронки с режущим сегментом из высокопрочного металла. Стружка удаляется в полости трубы, что позволяет сверлить отверстия на значительную глубину, не вынимая сверла.

На этом разновидности не заканчиваются, а все остальное — исключительно фабричные инструменты, которые в домашней мастерской не пригодятся (в частном хозяйстве такой работы просто нет).

Как выбрать сверло по металлу

Выбирая набор или отдельное сверло, в первую очередь обращайте внимание на производителя. Все фирмы, производящие инструменты и станки, должны иметь для них свой инструмент – сверла, сверла, фрезы и т. д. Надежный производитель инструмента – самый простой способ сориентироваться в ассортименте. Такие компании, как Makita, DeWalt, BOSCH, Hilti и другие авторитетные производители предоставляют гарантию на свою продукцию.

С другой стороны, существует «армия» производителей, добросовестность которых можно поставить под сомнение. Приборы и приспособления со звучными промышленными названиями типа ЭнергоРесурс, ЦенроМаш, УралМаш, Энергия и др. * производятся на китайских заводах. Об этом свидетельствует абсолютно идентичный внешний вид и дизайн одних и тех же товаров под разными торговыми марками. Их качество несравнимо с продукцией Европы, Японии или «индустриального Китая».

* Названия даны в качестве примеров словосочетаний и не связаны с конкретным брендом.

Следующим фактором при выборе является цвет сверла. Предположим, что само сверло изготовлено из качественной стали нужной марки. При производстве их иногда дополнительно обрабатывают для улучшения рабочих свойств:

1. Стальной серый — сверло без покрытия. Не имеет дополнительной обработки. Подверженная коррозии и поломке сталь относительно слаба.
2. Черный свет — обработка паром. Такой вид обработки повышает прочность стали, продлевая срок службы изделия.
3. Золотистый оттенок является признаком «снятия напряжения» закаленного металла. Сверла из закаленного металла очень прочны, но внутреннее напряжение делает их хрупкими. Поэтому при периодическом изменении температуры это напряжение снимается и сверло приобретает прочность.
4. Ярко-золотистый цвет — обработка нитридом титана. Это покрытие снижает трение и придает изделию значительную прочность. Относится к высшему классу.

Как выбрать сверло по металлу: разновидности и цены

Идентификация сверла по буквенному обозначению унифицирована для мирового рынка. Латинские буквы этой маркировки также проставляются на продукции российских, белорусских и украинских заводов (где действует система ГОСТ). Качество продукции регламентируется ГОСТ 19.265-73 «Стали инструментальные быстрорежущие для изготовления сверл по металлу». Обычно используется сталь Р6М5 (с добавкой молибдена 5%).

Расшифровка маркировки сверла

Для домашней мастерской или профессиональных инструментов удобнее приобрести заводской набор, в который входят сверла разного диаметра. При этом отдельные сверла лучше приобретать с запасом под конкретную работу.

Цены на наборы сверл по металлу

Какое бы сверло вы ни выбрали, точная правильная работа и своевременная заточка станут залогом его долгой жизни.