Виды HSS-стали и сферы ее применения

В настоящее время существует множество различных видов стали. Есть такие металлы, которые входят в отдельную группу HSS. Подобные материалы обычно задействуются для создания разнообразных металлорежущих инструментов. В этой статье расскажем о существующих подвидах HSS-сталей, а также разберемся в сферах их применения.

HSS является обозначением целой группы металлов быстрой резки. Рассматриваемый сплав активно используется во многих производствах, является востребованным. Расшифровка указанной группы материалов – High Speed Steel, что означает в переводе «сталь для работы на высоких скоростях».

Быстрорежущую сталь сегодня производят традиционными методами – посредством залива сплава в слитки. После этого осуществляется прокат подобных заготовок и их проковка. Кроме того, HSS-материалы изготавливаются методом порошковой металлургии. В данном варианте осуществляется распыление стальных струй с азотом.

Рассматриваемые категории металлов относятся к группе высокоуглеродистых. В основном качественный инструментарий, произведенный из HSS-сплава, характеризуется уровнем твердости, который равняется 62-64 HRc. Главное достоинство в сравнении с большинством инструментов твердосплавного вида заключается в неплохих характеристиках прочности, а также более доступной стоимости готовых инструментов высокого качества. Рассматриваемый тип стали замечательно демонстрирует свои характеристики в условиях прерывистой резки.

Сталь, входящая в группу HSS, является высокоуглеродистой. Она характеризуется повышенным содержанием такого химического элемента, как углерод. Некоторые марки такого металла также имеют в своем составе вольфрам в тех или иных пропорциях.

Сегодня из рассматриваемого материала производят множество изделий, среди которых встречаются очень хорошие сверла. Узнаем на примере таких продуктов, чем они первоочередно отличаются от аналогов из твердых сплавов.

• Сталь типа HSS возможно получить посредством внесения в углеродистую сталь таких химических элементов, как вольфрам, хром, молибден и так далее. Сырье современных HSS-сверл характеризуется повышенными прочностными характеристиками.

• Сплав твердого типа является материалом композитной категории. Он производится в соответствии с порошковой техникой. Структура рассматриваемых металлов складывается из частичек, отличающихся микронными размерами. Главный компонент твердосплавных сплавов – это вольфрамовый карбид. В составе материалов имеются и вспомогательные элементы, такие как карбид титана или тантала.

Обозначим общие характеристики современных металлов, входящих в группу HSS.

• Для рассматриваемого сырья характерной является горячая твердость при условии прогрева до 500-600 градусов Цельсия. Современные металлы быстрорежущего типа могут легко сохранять повышенные показатели твердости даже при условии очень сильных перегревов режущей кромки.

• Для рассматриваемой стали характерна красностойкость до 4-х часов. Подобная отличительная черта металла свидетельствует о том, что он может в течение 4-х часов выдерживать воздействие повышенных температурных значений, сохраняя на этом фоне нормальную степень жесткости. Кобальт, хром, молибден и вольфрам, а вместе с тем и ванадий, имеющиеся в составе сплавов HSS, способствуют тому, что режущие кромки могут перенести длительный нагрев, достигающий 600 или даже 650 градусов Цельсия.

• Материал характеризуется эффективным сопротивлением разрушениям. Современные быстрорежущие разновидности сталей являются стойкими к хрупким видам разрушений режущей кромки. Сверла и прочие продукты из HSS-сплавов могут беспроблемно выдерживать очень большие усилия при резании, а также высокие подачи и внушительные глубины резки.

Существует 3 основных подвида рассматриваемой стали: вольфрамовые, молибденовые и высоколегированные. Каждая из указанных категорий имеет свои отличительные характеристики, а также дополнительные подтипы со своими особенностями.

Вольфрамовая категория HSS-стали известна 4 подтипами металлов – Т1, Т2, Т3, Т15. Присутствие вольфрама в составе указанных сплавов делает инструменты из них красностойкими, за счет чего возможно сохранение твердости и остроты режущих кромочных элементов даже под действием высоких температурных значений.

• T1. Сплав характеризуется повышенным уровнем прочности, является стойким к изнашиванию. Чаще всего такой материал используется в производстве качественных сверл и прочего инструментария, применяемого для работ с легированными и углеродистыми подвидами сплавов.

• T2. В рассматриваемом сплаве имеет место содержание ванадия в количестве 2%. Из Т2 производят чистовые и получистовые сверла, которые рассчитаны на обрабатывание сырья среднелегированной категории.

• Т3. Этот материал может быть задействован в качестве аналога марки Р18К5Ф2. Он предусматривает включение таких химических элементов, как вольфрам – 18%, кобальт – 5% и ванадий – 2%. Инструментарий, созданный из подобного сплава, отличается повышенным уровнем стойкости к износу и жесткости, но характерен сниженной шлифуемостью.

• Т15. В составе сырья этой марки есть вольфрам, ванадий, кобальт. Из него производят качественные рабочие приспособления, отличающиеся достаточной прочностью. Не подвержены быстрому изнашиванию.

Подобная группа быстрорежущих металлов распространена очень широко. В сплавах молибденового типа тоже предусматриваются такие составляющие, как кобальт и вольфрам.

Те продукты, что могут сохранять максимально высокие показатели твердости по ходу проведения работ на фоне повышенных температур, делают именно из рассматриваемых молибденовых материалов с маркировкой выше М41.

Рассмотрим несколько отдельных марок молибденовых быстрорежущих сплавов.

• М1. В этом материале молибден имеется в количестве 8%. Сверла, которые отливают из него, наделяются внушительной гибкостью, легкой переносимостью больших нагрузок.

• М2. В содержании указанного сплава присутствуют вольфрам, молибден. Сырье является высокопрочным, теплоустойчивым.

• М3. В этом материале имеется 3% ванадия. Приспособления, отлитые из подобного сплава, являются стойкими к шлифовке.

• М7. Рассматриваемая марка производится из комбинации ванадия, вольфрама и молибдена. Подходит для производства сверл, заточенных на взаимодействие с твердыми материалами, а также металлами с толстыми стенками.

• М35. Материал имеет 5% кобальта, молибдена и вольфрама. А также имеются скромные проценты никеля, марганца и кремния. Главный плюс сырья заключен в том, что он имеет неплохую вязкость, отличную шлифуемость, тепловую стойкость, сопротивляемость изнашиванию.

Высоколегированная категория стальных материалов также имеет отношение к молибденовой группе. Металлы, что претерпели особую термическую обработку, зачастую берутся для изготовки инструментов с очень серьезной ударной вязкостью.

Рассмотрим марки HSS-сталей высоколегированного типа.

• М74. Эта марка имеет в своем содержании молибден и кобальт. Материал характеризуется высокой склонностью к утрате углерода и перегреву по ходу закаливания. Кроме того, М74 отличается сниженной шлифуемостью.

• М42. Сверла, сделанные из указанного сплава, являются высокостойкими к истиранию. Их возможно смело задействовать для обрабатывания даже самых сложных металлов высокой вязкости.

Ознакомимся с рядом условных обозначений – опираясь на них, возможно частично определить сырье, из которого произведен тот или иной продукт.

• HSS-R. Указанное обозначение есть практически на всех сверлах, которыми был пройден процесс проката роликового типа вместе с термообработкой. Стойкость подобных изделий является самой низкой.

• HSS-G (аналог P6M5). Маркировка, проставляемая на приспособлениях, сделанных из рассматриваемых сплавов, где режущая составляющая отшлифована посредством кубического нитрида бора. Изделия повышенной устойчивости, с минимальным биением радикального характера.

• HSS-E (аналог P6M5K5). Так обозначаются продукты, сделанные из металла с маркировкой М35, в котором имеется добавленный кобальт. Такие приспособления подойдут для обрабатывания трудных и сильно вязких металлов.

• HSS-G TiN. Верхняя часть подобного инструмента покрывается титановым нитридом в виде напыления. Благодаря этому возрастает жесткость поверхностей.

• HSS-TiAiN. В инструментарии и приспособлениях из подобных сплавов имеется покрытие из титан-алюминий-нитрида.

• HSS-E VaP. Инструменты с этим обозначением обычно задействуются для работы с нержавейкой.

Современные разновидности сталей быстрой резки HSS имеют множество аналогов, к примеру:

• для марки Т1 можно использовать отечественный аналог Р18;

• для Т2 – марка Р18Ф2;

• для Т4 – Р18К5Ф2;

• для Т15 – подойдет аналог с маркировкой Р12Ф5К5;

• для М3 – Р6М5Ф3;

• для М35 – Р6М5К5;

• для М47 – Р2АМ9К5 и так далее.

Рассмотрим детально, для производства каких изделий может задействоваться популярный металл группы HSS:

• инструментарий общего назначения и разнообразные конструкции;

• сверла различных характеристик;

• инструменты для чистовой обработки деталей из труднообрабатываемых металлов;

• инструменты, рассчитанные на черновые обработки;

• фасонные и сложные инструменты;

• режущие кромки резцов;

• фрезы, плашки, ножи, а также пильные полотна.

Узнаем особенности термообработки HSS-металлов.

• Отжиг. Этот этап реализуется на фоне показателей в 850-900 градусов Цельсия. Повышения температурных значений быть не должно, как и лишней продолжительности выдержки.

• Заготовленные детали запускают в печку при установленных параметрах от 200 до 300 градусов, затем увеличивают дальнейший подогрев со скоростью 150-200 градусов в час. Заканчивают операцию остужением до 650 градусов, а потом до комфортных температурных показателей на воздухе.

• Закалка. Осуществляется при значениях выше 1300 градусов. Затем следует многократный отпуск на фоне 550-560 градусов.

• Отпуск. На фоне температур 550-560 градусов проводят несколько процедур отпуска с промежутками, составляющими не меньше часа. Охлаждение производится при температурах 100-200 градусов.

Чтобы улучшить качество стали, прибегают к нижеперечисленным методикам.

• Азотирование. Питание стали азотом в среде газового вида. Сама операция производится при 500-600 градусах.

• Цианирование. Насыщение металла проходит в среде жидкого или газового типа, составленной из цинка. На процесс уходит 5-45 минут при температурах 500-600 градусов.

• Сульфидирование. Насыщение заготовок серой при температурах от 550 до 600 градусов. Реализуется при прогреве в солях азотно-серного типа 2-3 часа.