www.wikidata.uk-ua.nina.az

Швидкорізальна сталь Швидкорі зальна ста ль високолегована інструментальна сталь що застосовується головним чином для ви

Швидкорізальна сталь

Швидкорі́зальна ста́ль — високолегована інструментальна сталь, що застосовується, головним чином, для виготовлення різального інструменту, що працює на швидкостях, приблизно в 3-5 разів більших, ніж інструмент з вуглецевої інструментальної сталі. Можливість отримання такої швидкості різання обумовлена червоностійкістю швидкорізальної сталі. Інструмент з швидкорізальної сталі пом'якшується при нагріванні вище 550…650 °С (в залежності від складу і обробки), в той час як з вуглецевої інструментальної сталі — при 200 °C. Червоностійкість сталі забезпечують легувальні елементи — вольфрам (W), хром (Cr), ванадій (V), які утворюють карбіди високої витривалості. Для отримання потрібної структури і властивостей інструмент з швидкорізальної сталі піддається спеціальній термічній обробці, що полягає в гартуванні після нагрівання до температури 1240—1300°С і багаторазовому (зазвичай 3 рази) відпусканні при температурі 560…620 °С. Для підвищення стійкості швидкорізальної сталі застосовується ціанування, обробка холодом, ступеневе гартування тощо.

Циліндрична фреза із швидкорізальної сталі

Історія створення Редагувати

Для механічної обробки деталей з дерева, кольорових металів різці зі звичайної вуглецевої інструментальної сталі були цілком придатним, але при обробці сталевих заготовок такий різець швидко нагрівався та зношувався, що не давало змоги вести обробку зі швидкістю різання вищою за 5 м/хв.

Бар'єр цей вдалось подолати після того, як у 1858 році англійський металург Роберт Мюшет отримав сталь, що містила 1,85 % вуглецю, 7 % вольфраму і 2,5 % мангану. При додаванні до звичайної інструментальної сталі вольфраму вона набувала теплостійкості, що не втрачалась при зростанні контактних температур до 250…300 °C. Десять років по тому Р. Мюшетт отримав нову сталь, що загартовувалась при охолодженні на повітрі. Вона містила 2,15 % вуглецю, 0,38 % мангану, 5,44 % вольфраму і 0,4 % хрому. Ще через три роки на заводі Самуеля Осберна у Шеффілді було розпочате виробництво мюшетової (самогартівної) сталі. Вона не втрачала різальної здатності при нагріванні до 300 °C, що дозволяло у півтора рази (до 7,5 м/хв.) збільшити швидкість різання металу. Упродовж наступних 30 років найсуттєвішою зміною стала заміна марганцю у складі сплаву хромом.

У 1899 і 1900 рр. Фредерік Тейлор і Мансел Вайт, працюючи з командою асистентів у компанії «Bethlehem Steel Company» у місті Бетлегем (штат Пенсільванія, США), провели серію експериментів з термообробкою відомих на той час високоякісних інструментальних сталей, таких як мюшеттова сталь, нагріваючи їх до набагато вищих температур, ніж це зазвичай було прийнятим у промисловості. Їхні експерименти мали емпіричний характер, оскільки було виготовлено та випробувано безліч різних комбінацій за складом та режимами термообробки з детальним описом кожної партії металу. Результатом став процес термічної обробки, який дозволив перетворити існуючі сплави на новий вид сталі, що міг зберігати свою твердість при вищих температурах, дозволяючи набагато вищі (до 18 м/хв.) швидкості різання при механічній обробці.

Технологічний процес Тейлора-Вайта було запатентовано і він зробив революцію в обробній промисловості. Для використання нової інструментальної сталі повною мірою були потрібні важчі верстати з більшою жорсткістю, що спонукало до переробки конструкцій та заміни встановлених заводських машин. Але патент згодом було оскаржено і врешті-решт його було анульовано

Перший сплав, який офіційно класифікували як швидкорізальну сталь, відомий під позначенням Т1, яке було запроваджене у 1910 році AISI[en]. Сталь було запатентовано компанією «Crucible Steel Co.» на початку XX століття. Завдяки використанню вольфраму допустима швидкість різання сягала 35 м/хв. Аналогом цієї сталі у вітчизняній промисловості була сталь Р18 (за ГОСТ 19265-73).

Хоча леговані молібденом швидкорізальні сталі такі як AISI M1 знаходили певне застосування починаючи з 1930-х, саме дефіцит матеріалів та високі ціни, спричинені Другою світовою війною, спонукали до розробки менш дорогих сплавів, що замінюють вольфрам молібденом. Покращені швидкорізальні сталі на основі молібдену за цей період поставили їх нарівні з, а в деяких випадках і вище, ніж швидкорізальні на основі вольфраму. Це почалося із використання сталі М2 (її аналог — Р6М5) замість сталі Т1.

У 1970-х роках через дефіцит вольфраму швидкорізальна сталь марки Р18 була повністю замінена на сталь марки Р6М5, яка у свою чергу витісняється безвольфрамовими сплавами Р0М5Ф1 і Р0М2Ф3.

Хімічний склад і маркування Редагувати

Швидкорізальні сталі можуть мати 8,5…18 % вольфраму, 3,8…4,4 % хрому, 2…10 % кобальту і ванадію, 0,5…5,5 % молібдену. Для виготовлення різальних інструментів використовують сталі Р9, Р12, Р18, Р6МЗ, Р9Ф5, Р14Ф4, Р18Ф, Р9К10, Р10К5Ф5, Р18К5Ф2, Р9М4К8. Різальний інструмент після термообробки має твердість (HRC 62…65), підвищену зносостійкість, теплостійкість 600…630 °С і може працювати з швидкостями до 50 м/хв при обробці вуглецевих конструкційних сталей.

У марках сталі букви і цифри позначають Р — швидкорізальна (від англ. слова «rapid» — швидкий), розповсюджена також її назва рапід, цифра, наступна за буквою — середня масова частка вольфраму, М — молібден; цифри, наступні за буквами, означають відповідно масову частку молібдену.

Розповсюджені в Україні марки швидкорізальної сталі: Р18, Р6М5, Р6М5Ф3 тощо.

Застосування Редагувати

Головним чином швидкорізальні сталі застосовуються для виготовлення різних різальних інструментів: свердел, фрез, пил тощо. Іноді їх використовують в машинобудуванні для деталей, що нагріваються до 500—650°С, особливо для так званих теплотривких кулькопідшипників. Крім твердості й прогартовуваності, важлива чистота швидкорізальної сталі (зведення до мінімуму неметалічних включень, карбідної ліквації і відсутність дефектів металургійного походження).

Рекомендції по застосуванню:

Сталь Р9 рекомендують для виготовлення інструментів простої форми (різці, фрези, зенкери). Для фасонних, складних інструментів, які повинні мати високу зносостійкість використовують сталь Р18.

Кобальтові швидкорізальні сталі (Р9К5, Р18К5Ф2, Р9К10) застосовують при обробці деталей з важкооброблюваних, корозійностійких, жаростійких сталей і сплавів, в умовах важкого перервного різання, вібрацій, при поганих умовах охолодження.

Ванадієві швидкорізальні сталі (Р9Ф5, Р14Ф5) рекомендують для виготовлення інструментів призначених для чистової обробки (протяжки, розвертки, шевери), а також важкооброблювальних матеріалів при зрізанні стружок з малим поперечним перерізом.

Вольфрамомолібденові сталі (Р9М4, Р6МЗ, Р6М5) використовують для виготовлення інструментів, що працюють в умовах чорнової і чистової обробки, (протяжок, довбяків, шеверів, фрез та інших інструментів).

Див. також Редагувати

Примітки Редагувати

  1. ↑ Boccalini, M.; H. Goldenstein (February 2001). Solidification of high speed steels. International Materials Reviews 46 (2): 92–115 (24). doi:10.1179/095066001101528411. 
  2. Kanigel, Robert (1997). The One Best Way: Frederick Winslow Taylor and the Enigma of Efficiency. Viking Penguin. ISBN 0-670-86402-1. 
  3. Misa, Thomas J. (1995). A Nation of Steel: The Making of Modern America 1865–1925. Baltimore and London: Johns Hopkins University Press. ISBN 978-0801860522. 
  4. . Webster's Revised Unabridged Dictionary. MICRA, Inc. Архів оригіналу за 1 липня 2013. Процитовано 13 квітня 2013. 
  5. The High-Speed Tool-Steel Patent Decision. Electrochemical and Metallurgical Industry 7. March 1909. «Відомий патентний позов компанії «Bethlehem Steel» проти компанії «Niles-Bement-Pond» за порушення двох основних патентів Ф.Тейлора і М.Вайта (№668369 і №668270, обидва від 16 лютого 1907) вирішено на користь відповідача... У рішенні суду підкреслюється, що у винаходах Тейлора та Вайта відсутній новий склад сталі...»  
  6. Roberts, George (1998) Tool Steels, 5th edition, ASM International, ISBN 1615032010
  7. ↑ ГОСТ 19265-73 Прутки и полосы из быстрорежущей стали. Технические условия.
  8. The Metals Society, London, «Tools and dies for industry», 1977

Джерела Редагувати

  • Родин Р. Металлорежущие инструменты. — Київ. Вища школа, 1986. — 455с.
  • Справочник по обработке металлов резанием Ф. Н. Абрамов, В. В. Коваленко, В. Е. Любимов и др.-К.: Техніка, 1983. — 239 с.
  • ДСТУ 2233-93 Інструменти різальні. Терміни та визначення.
  • ГОСТ 19265-73 Прутки и полосы из быстрорежущей стали. Технические условия.

Посилання Редагувати

Ця стаття є заготовкою. Ви можете допомогти проєкту, доробивши її. Це повідомлення варто замінити точнішим.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри
Дата публікації:
Shvidkori zalna sta l visokolegovana instrumentalna stal sho zastosovuyetsya golovnim chinom dlya vigotovlennya rizalnogo instrumentu sho pracyuye na shvidkostyah priblizno v 3 5 raziv bilshih nizh instrument z vuglecevoyi instrumentalnoyi stali Mozhlivist otrimannya takoyi shvidkosti rizannya obumovlena chervonostijkistyu shvidkorizalnoyi stali Instrument z shvidkorizalnoyi stali pom yakshuyetsya pri nagrivanni vishe 550 650 S v zalezhnosti vid skladu i obrobki v toj chas yak z vuglecevoyi instrumentalnoyi stali pri 200 C Chervonostijkist stali zabezpechuyut leguvalni elementi volfram W hrom Cr vanadij V yaki utvoryuyut karbidi visokoyi vitrivalosti Dlya otrimannya potribnoyi strukturi i vlastivostej instrument z shvidkorizalnoyi stali piddayetsya specialnij termichnij obrobci sho polyagaye v gartuvanni pislya nagrivannya do temperaturi 1240 1300 S i bagatorazovomu zazvichaj 3 razi vidpuskanni pri temperaturi 560 620 S Dlya pidvishennya stijkosti shvidkorizalnoyi stali zastosovuyetsya cianuvannya obrobka holodom stupeneve gartuvannya tosho Cilindrichna freza iz shvidkorizalnoyi stali Zmist 1 Istoriya stvorennya 2 Himichnij sklad i markuvannya 3 Zastosuvannya 4 Div takozh 5 Primitki 6 Dzherela 7 PosilannyaIstoriya stvorennya RedaguvatiDlya mehanichnoyi obrobki detalej z dereva kolorovih metaliv rizci zi zvichajnoyi vuglecevoyi instrumentalnoyi stali buli cilkom pridatnim ale pri obrobci stalevih zagotovok takij rizec shvidko nagrivavsya ta znoshuvavsya sho ne davalo zmogi vesti obrobku zi shvidkistyu rizannya vishoyu za 5 m hv Bar yer cej vdalos podolati pislya togo yak u 1858 roci anglijskij metalurg Robert Myushet otrimav stal sho mistila 1 85 vuglecyu 7 volframu i 2 5 manganu Pri dodavanni do zvichajnoyi instrumentalnoyi stali volframu vona nabuvala teplostijkosti sho ne vtrachalas pri zrostanni kontaktnih temperatur do 250 300 C Desyat rokiv po tomu R Myushett otrimav novu stal sho zagartovuvalas pri oholodzhenni na povitri Vona mistila 2 15 vuglecyu 0 38 manganu 5 44 volframu i 0 4 hromu She cherez tri roki na zavodi Samuelya Osberna u Sheffildi bulo rozpochate virobnictvo myushetovoyi samogartivnoyi stali Vona ne vtrachala rizalnoyi zdatnosti pri nagrivanni do 300 C sho dozvolyalo u pivtora razi do 7 5 m hv zbilshiti shvidkist rizannya metalu Uprodovzh nastupnih 30 rokiv najsuttyevishoyu zminoyu stala zamina margancyu u skladi splavu hromom 1 U 1899 i 1900 rr Frederik Tejlor i Mansel Vajt pracyuyuchi z komandoyu asistentiv u kompaniyi Bethlehem Steel Company u misti Betlegem shtat Pensilvaniya SShA proveli seriyu eksperimentiv z termoobrobkoyu vidomih na toj chas visokoyakisnih instrumentalnih stalej takih yak myushettova stal nagrivayuchi yih do nabagato vishih temperatur nizh ce zazvichaj bulo prijnyatim u promislovosti 2 3 Yihni eksperimenti mali empirichnij harakter oskilki bulo vigotovleno ta viprobuvano bezlich riznih kombinacij za skladom ta rezhimami termoobrobki z detalnim opisom kozhnoyi partiyi metalu Rezultatom stav proces termichnoyi obrobki yakij dozvoliv peretvoriti isnuyuchi splavi na novij vid stali sho mig zberigati svoyu tverdist pri vishih temperaturah dozvolyayuchi nabagato vishi do 18 m hv shvidkosti rizannya pri mehanichnij obrobci Tehnologichnij proces Tejlora Vajta 4 bulo zapatentovano i vin zrobiv revolyuciyu v obrobnij promislovosti Dlya vikoristannya novoyi instrumentalnoyi stali povnoyu miroyu buli potribni vazhchi verstati z bilshoyu zhorstkistyu sho sponukalo do pererobki konstrukcij ta zamini vstanovlenih zavodskih mashin Ale patent zgodom bulo oskarzheno i vreshti resht jogo bulo anulovano 5 Pershij splav yakij oficijno klasifikuvali yak shvidkorizalnu stal vidomij pid poznachennyam T1 yake bulo zaprovadzhene u 1910 roci AISI en 6 Stal bulo zapatentovano kompaniyeyu Crucible Steel Co na pochatku XX stolittya 1 Zavdyaki vikoristannyu volframu dopustima shvidkist rizannya syagala 35 m hv Analogom ciyeyi stali u vitchiznyanij promislovosti bula stal R18 za GOST 19265 73 7 Hocha legovani molibdenom shvidkorizalni stali taki yak AISI M1 znahodili pevne zastosuvannya pochinayuchi z 1930 h same deficit materialiv ta visoki cini sprichineni Drugoyu svitovoyu vijnoyu sponukali do rozrobki mensh dorogih splaviv sho zaminyuyut volfram molibdenom Pokrasheni shvidkorizalni stali na osnovi molibdenu za cej period postavili yih narivni z a v deyakih vipadkah i vishe nizh shvidkorizalni na osnovi volframu Ce pochalosya iz vikoristannya stali M2 yiyi analog R6M5 zamist stali T1 1 8 U 1970 h rokah cherez deficit volframu shvidkorizalna stal marki R18 bula povnistyu zaminena na stal marki R6M5 yaka u svoyu chergu vitisnyayetsya bezvolframovimi splavami R0M5F1 i R0M2F3 Himichnij sklad i markuvannya RedaguvatiShvidkorizalni stali mozhut mati 8 5 18 volframu 3 8 4 4 hromu 2 10 kobaltu i vanadiyu 0 5 5 5 molibdenu Dlya vigotovlennya rizalnih instrumentiv vikoristovuyut stali R9 R12 R18 R6MZ R9F5 R14F4 R18F R9K10 R10K5F5 R18K5F2 R9M4K8 Rizalnij instrument pislya termoobrobki maye tverdist HRC 62 65 pidvishenu znosostijkist teplostijkist 600 630 S i mozhe pracyuvati z shvidkostyami do 50 m hv pri obrobci vuglecevih konstrukcijnih stalej U markah stali bukvi i cifri poznachayut R shvidkorizalna vid angl slova rapid shvidkij rozpovsyudzhena takozh yiyi nazva rapid cifra nastupna za bukvoyu serednya masova chastka volframu M molibden cifri nastupni za bukvami oznachayut vidpovidno masovu chastku molibdenu Rozpovsyudzheni v Ukrayini marki shvidkorizalnoyi stali R18 R6M5 R6M5F3 tosho Zastosuvannya RedaguvatiGolovnim chinom shvidkorizalni stali zastosovuyutsya dlya vigotovlennya riznih rizalnih instrumentiv sverdel frez pil tosho Inodi yih vikoristovuyut v mashinobuduvanni dlya detalej sho nagrivayutsya do 500 650 S osoblivo dlya tak zvanih teplotrivkih kulkopidshipnikiv Krim tverdosti j progartovuvanosti vazhliva chistota shvidkorizalnoyi stali zvedennya do minimumu nemetalichnih vklyuchen karbidnoyi likvaciyi i vidsutnist defektiv metalurgijnogo pohodzhennya Rekomendciyi po zastosuvannyu 7 Stal R9 rekomenduyut dlya vigotovlennya instrumentiv prostoyi formi rizci frezi zenkeri Dlya fasonnih skladnih instrumentiv yaki povinni mati visoku znosostijkist vikoristovuyut stal R18 Kobaltovi shvidkorizalni stali R9K5 R18K5F2 R9K10 zastosovuyut pri obrobci detalej z vazhkoobroblyuvanih korozijnostijkih zharostijkih stalej i splaviv v umovah vazhkogo perervnogo rizannya vibracij pri poganih umovah oholodzhennya Vanadiyevi shvidkorizalni stali R9F5 R14F5 rekomenduyut dlya vigotovlennya instrumentiv priznachenih dlya chistovoyi obrobki protyazhki rozvertki sheveri a takozh vazhkoobroblyuvalnih materialiv pri zrizanni struzhok z malim poperechnim pererizom Volframomolibdenovi stali R9M4 R6MZ R6M5 vikoristovuyut dlya vigotovlennya instrumentiv sho pracyuyut v umovah chornovoyi i chistovoyi obrobki protyazhok dovbyakiv sheveriv frez ta inshih instrumentiv Div takozh RedaguvatiInstrumentalna stal Legovana stal Hromovo vanadiyeva stalPrimitki Redaguvati a b v Boccalini M H Goldenstein February 2001 Solidification of high speed steels International Materials Reviews 46 2 92 115 24 doi 10 1179 095066001101528411 Kanigel Robert 1997 The One Best Way Frederick Winslow Taylor and the Enigma of Efficiency Viking Penguin ISBN 0 670 86402 1 Misa Thomas J 1995 A Nation of Steel The Making of Modern America 1865 1925 Baltimore and London Johns Hopkins University Press ISBN 978 0801860522 taylor white process Webster s Revised Unabridged Dictionary MICRA Inc Arhiv originalu za 1 lipnya 2013 Procitovano 13 kvitnya 2013 The High Speed Tool Steel Patent Decision Electrochemical and Metallurgical Industry 7 March 1909 Vidomij patentnij pozov kompaniyi Bethlehem Steel proti kompaniyi Niles Bement Pond za porushennya dvoh osnovnih patentiv F Tejlora i M Vajta 668369 i 668270 obidva vid 16 lyutogo 1907 virisheno na korist vidpovidacha U rishenni sudu pidkreslyuyetsya sho u vinahodah Tejlora ta Vajta vidsutnij novij sklad stali Roberts George 1998 Tool Steels 5th edition ASM International ISBN 1615032010 a b GOST 19265 73 Prutki i polosy iz bystrorezhushej stali Tehnicheskie usloviya The Metals Society London Tools and dies for industry 1977Dzherela RedaguvatiRodin R Metallorezhushie instrumenty Kiyiv Visha shkola 1986 455s Spravochnik po obrabotke metallov rezaniem F N Abramov V V Kovalenko V E Lyubimov i dr K Tehnika 1983 239 s DSTU 2233 93 Instrumenti rizalni Termini ta viznachennya GOST 19265 73 Prutki i polosy iz bystrorezhushej stali Tehnicheskie usloviya Posilannya RedaguvatiShvidkorizalna stal Terminologichnij slovnik dovidnik z budivnictva ta arhitekturi R A Shmig V M Boyarchuk I M Dobryanskij V M Barabash za zag red R A Shmiga Lviv 2010 S 213 ISBN 978 966 7407 83 4 nbsp Cya stattya ye zagotovkoyu Vi mozhete dopomogti proyektu dorobivshi yiyi Ce povidomlennya varto zaminiti tochnishim Otrimano z https uk wikipedia org w index php title Shvidkorizalna stal amp oldid 40469084