Особенности стали Р6М5

Сплав железа, углерода и других дополнительных компонентов называют сталью. Полученный сплав получается прочнее и тверже других соединений. Сталь Р6М5 относится к классу инструментальных. Материал высокопрочный и устойчив к износу.

Такими характеристиками обладают не все инструментальные сплавы. Элементы из этого материала характеризуются долгим сроком службы, даже при больших нагрузках при использовании. Иногда сплав Р6М5 называют вольфрамо-молибденовым. Инструменты из нее поддерживают свою твердость даже после термического воздействия.

Сплав Р6М5 появился во времена британской промышленной революции. При обработке дерева и цветных металлов достаточно было инструментов из обычной стали. Но с развитием промышленности появилась потребность в обработке твердых металлов, имеющиеся инструменты деформировались и быстро выходили из строя из-за длительного и непрерывного использования на высоких скоростях. В 1858 году ученые-сталевары создали сплав, одним из элементов которого стал вольфрам, самый тугоплавкий элемент из таблицы Менделеева. Это стало первым вариантом стали Р6М5. Состав сплава Р6М5 схож со сталью Р18.

В формуле быстрореза Р6М5 молибден и вольфрам выступают легирующими элементами. Маркировку сплава можно расшифровать по буквам и цифрам. Первое число указывает на долю вольфрама, а последующие буквы и цифры на другие легирующие компоненты и их процентное содержание. Значение буквы Р – быстрорежущий сплав. Так, маркировка Р6М5 показывает, что сталь содержит 6% вольфрама и 5% молибдена. Присутствие иных индексов в названии инструментального сплава указывает на дополнительные компоненты. Например, К – кобальт, Т – титан и так далее. Современные технологии производства сплава предполагают использование азота в качестве дополнительного легирующего компонента. Такой сплав носит марку Р6АМ5.

Химический состав стали согласно ГОСТу:

• вольфрам;
• молибден;
• хром;
• стронций;
• ванадий;
• и менее 1% составляют примеси других металлов и элементов (медь, хром и другие).

Свойства стали обусловлены входящими в нее металлами. Главным является сопротивление накаливанию в условиях длительного использования при повышенной температуре. Материал не теряет своей твердости, лезвия из него долго сохраняют остроту режущей поверхности даже при вибрационных нагрузках. Сплав способен выдержать нагрев до +600 градусов Цельсия и сохранить свои свойства. Хром в сплаве необходим для увеличения термической стойкости, ванадий уменьшает хрупкость после накаливания.

Благодаря индивидуальным параметрам стали Р6М5 в область ее использования входит обработка твердых металлов. Сплав увеличивает скорость обработки деталей, их шлифовку, резку и сверление. Особенно это важно для инструментов для динамического и вибрационного воздействия. Из положительных качеств материала можно отметить:

• устойчивость к повышению температуры при использовании, продолжительность работы без снижения качества;
• твердость и хорошее сопротивление накаливанию;
• долгое сохранение остроты режущей поверхности;
• ударная вязкость;
• восприятие долгой и систематической механической, ударной и динамической нагрузки.

Ножи из такой стали долго сохраняют остроту и не требуют специального ухода. Они стойки к воздействию химических веществ и других микроэлементов. Например, лезвие не затупляется после соприкосновения с лимонной кислотой или щелочной средой. Клинки подходят для работы в условиях низкой влажности воздуха. Лезвие терпит недолгое воздействие открытого огня. Опалину можно удалить обычной тряпкой или смыть проточной водой.

Из других недостатков стоит отметить:

• сложность заточки режущих поверхностей из стали Р6М5 (особенно касается ножей и сверл);
• относительно высокая стоимость материала;
• тонкая режущая поверхность может нанести травмы при неосторожном использовании;
• ножи не годятся для нарезки мягких фруктов и овощей без упругой кожицы;
• острота заточки теряется при быстром охлаждении (заморозке) и прекращении использования инструмента на долгий период;
• без должного ухода лезвие начинает ржаветь;
• инструмент затупляется быстрее при эксплуатации при низких (минусовых) температурах и высокой влажности.

Для сохранения заточки и режущих качеств лезвия лучше хранить в сухом месте, после использования удалить загрязнения и протереть насухо. При чрезмерном нагреве охлаждать естественным способом без резких перепадов температур.

Отечественные производители обязаны строго соблюдать нормативы ГОСТа или ТУ, описывающие химическую формулу, механические свойства и основные требования. Импортируемая сталь также должна отвечать условиям ГОСТа или ТУ. Сталь быстрорез обладает редкими характеристиками и техническими нормативами:

• твердость по Роквеллу 62-65 HRC;
• плотность 7750 кг/м3;
• предел прочности на изгиб 2900-3400 МПа;
• температура плавления составляет 1320 градусов Цельсия;
• высокая износостойкость и механическая выносливость;
• повышенная вязкость.

Отечественный материал имеет зарубежные варианты (шведский, американский, французский, японский и немецкий). Все аналоги имеют маркировку HSS, которая расшифровывается High Speed Steel и переводится «высокоскоростная сталь».

Отечественными вариантами сплава Р6М5 являются Р12, Р10К5Ф5, Р18 и еще несколько вариантов. Их применяют при черновой переработке металла (сверление и фрезерование). Но в них процент вольфрама выше, что увеличивает их стоимость и редкость на рынке. Сталь Р6М5 благодаря особенностям закалки и отжига показывает более высокие показатели плотности и твердости. Материал опережает альтернативные варианты по уровню ударной вязкости и пластичности.

Ценные показатели материала определили сферу его потребления. Прежде всего это выпуск разнообразных металлообрабатывающих элементов. Материал также применяют для изготовления лезвий для клинков (как в промышленных масштабах, так и самодельных ножей). Лезвия для домашнего пользования из легированного сплава Р6М5 долговечны и долго остаются острыми. Они легко справятся как с нарезкой овощей и фруктов, так и с разделкой туш крупного рогатого скота. Нож с легкостью разрезает хрящи и мелкие кости. Походные варианты ножей пользуются популярностью у рыбаков, туристов и охотников. Лезвия могут даже перерезать мягкий металл. Но заточить вручную их не получится, они требуют профессионального токарного оборудования.

Нередко сталь применяют в производстве бытовых электроинструментов: различные сверла, развертки, плашки (лерки), полотна для ручных и механических ножовок, долбежные резцы и прочее. Детали широко применяются в быту. Инструменты из этого материала легкие и просты в эксплуатации. Их применяют для разного рода ремонтных и строительных работ:

• простые сверла для бытового использования;
• сверла в форме короны, используемые для кафеля;
• бор с наконечником в форме копья;
• дрель по металлу.

А также материал используют для изготовления резьбонарезных инструментов благодаря высокой степени износостойкости и способности к непрерывному использованию при постоянном нагревании.

Сталь Р6М5 является самозакаливающейся, но термообработка согласно технологическим процедурам улучшает показатели. Во время процесса важно соблюдать порядок всех пунктов закалки, которые продлят долговечность сплава и инструментов из него на 20-25%. Термообработка сплава протекает в серию этапов. Она занимает в несколько раз больше времени, чем для других аналогичных сплавов, но полученный результат этого стоит:

• сталь разогревают до 500 градусов в соленой ванне и удерживают ее 15-20 минут, процедуру повторяют при 800 градусов;
• сталь нагревают до температуры 1280 градусов, время нагрева зависит от толщины листа, во время нагрева периодически делают отпуск от нескольких минут до часа;
• затем сплав оставляют на 3 часа при 580 градусов (отпуск).

Период закалки рассчитывают, беря во внимание толщины прокатного листа. На каждый миллиметр стали необходимо 10 секунд времени. Довольно сложный технический процесс закалки стали отражается на ее стоимости. Но без него сплав не будет иметь таких уникальных термостойких характеристик.

После термообработки запускается процесс ковки. Ковку начинают при 1160 градусах с последующим понижением до 850 градусов. Для охлаждения пользуются специальными колодцами при температуре 750-780 градусов. При этом используют селитру, масла или просто воздух. Во время отпуска в материал внедряют легирующие добавки, которые улучшают прочность и износостойкость материала.

Перед процедурой тепловой обработки и ковки, материал проходит процесс отжига, что снижает хрупкость материала при заточке. Отжиг производят при предельной температуре 800 градусов с понижением на 500 каждый час. Заготовки проката остужают на воздухе. Количество циклов отжига может составлять до 10 для одного проката. При этом необходимо строго соблюдать температурный режим. Если превысить температуру, то уровень прочности резко снизится, в сплаве образуется повышенный уровень аустенита. А постепенное охлаждение проката рекомендуется проводить в масляных ваннах, так лист избежит трещин и сколов.

При закалке деталь с приваренным острием из стали проходит процедуру закалки в солевом растворе при положении сварного соединения выше уровня жидкости на 15-20 см. Для заточки режущих поверхностей инструментов используют эльбор. Заточка проходит в два шага с абразивами разной зернистости, для лучшего результата. Простые электрокорундовые камни не подходят для заточки таких инструментов. А при применении эльбора структура может изменяться, а частота быть недостаточной. Из-за этого используют два вида абразива, сначала более крупный для придания остроты, а затем мелкий (с 25-16 показателями крупности) для финишной шлифовки.