3.1.2. Быстрорежущие стали

Быстрорежущие стали обозначаются буквами, соответствующими карбидообразующим легирующим элементам (Р – вольфрам, М – молибден, Ф – ванадий, А – азот, К – кобальт, Т – титан, Ц – цирконий). За буквой следует цифра, обозначающая среднее содержание элемента в процентах (содержание хрома до 4% в обозначении марок не указывается) Цифра, стоящая в начале обозначения, определяет процентное содержание углерода, деленное на 10. Например, в быстрорежущей стали марки 11Р3АМ3Ф2 содержание углерода составляет 1,1%, вольфрама – 3%, азота – до 1% , молибдена – 3%, ванадия – 2%, остальное – железо.

Быстрорежущие стали разделяются на три группы по производительности (табл. 3.1).

Быстрорежущие стали могут работать при скоростях резания 20 – 40 м/мин. Их производительность определяется теплостойкостью. В теплостойких сталях (высокая производительность) при нагреве в процессе резания из мартенсита выделяются карбиды вольфрама, молибдена или ванадия, при этом твердость инструментальной стали не снижается, а наоборот, повышается. Такой эффект принято называть вторичной твердостью или дисперсионным твердением. Поэтому теплостойкие стали способны работать в более тяжелых условиях и при резании более прочных материалов.

Табл. 3.1. Классификация быстрорежущих сталей по производительности

Нормальной производительности	Повышенной производительности	Высокой производительности
Р18, Р12, Р6М5, А11Р3М3Ф2	Р9К5, Р9К10, Р12Ф3, Р6М5К5-МП	В3М12К23, Ф14М7К25, В3М12К23-МП
МП – спекание из порошкового материала

Теплостойкость стали оценивается температурой отпуска в течение 4 часов, после которого твердость стали будет составлять HRC 58.

Сущность метода порошкового получения сталей заключается в том, расплавленный металл превращается в порошок определенной дисперсности. Затем порошок прессуют в течение 5 – 6 час при большом давлении до 250 МПа, а затем спекают при температуре примерно 1150º С, не доведя до температуры плавления. При таком способе получения образуется однородная структура с повышенной стойкостью материала.

Общим недостатком инструментальных материалов из легированных и быстрорежущих сталей является их низкая скорость резания и, следовательно, малая производительность обработки. Значимым отрицательным фактором является низкая стойкость и высокие затраты на инструменты.

Основным видом режущих материалов в практике металлообработки ведущих машиностроительных фирм является инструменты из твердого сплава.

3.1.3. Инструментальные твердые сплавы

Твердые сплавы выполнены на основе карбидов вольфрама WC, титана TiC, и тантала TaC. Эти сплавы получают методом порошковой металлургии в виде пластинок или коронок путем спекания при температуре около 1500º С . В качестве связки используют кобальт.

В зависимости от карбидной фазы и связки обозначение твердых сплавов включает буквы, характеризующие карбидообразующие элементы (В – вольфрам, Т – титан, вторая буква Т – тантал и связку (буква К – кобальт). Массовые доли элементов выражаются в процентном отношении, сумма которых составляет 100%. Например, ВК8 (однокарбидный сплав) содержит 8% кобальта и остальные 92% – карбид вольфрама WC. Марка Т5К10 (двухкарбидный сплав) содержит 5% карбидов титана TiC, 10% кобальта, а остальные 85% составляет карбид вольфрама WC. Марка ТТ8К6 (трехкарбидный сплав) содержит 6% кобальта, 8% карбидов титана и тантала, 86% карбидов вольфрама.

Основные параметры и области применения твердых сплавов представлены в табл. 3.2.

Табл. 3.2. Физико-механические параметры и области применения титановольфрамовой группы сплавов

Марка сплава	Предел прочности, МПа	Плотность, кг/м3	Твердость, НRС	Область применения
Т30К6	980	9500- 9800	92,0	Чистовая обработка незакаленных и закаленных углеродистых сталей (точение, нарезание резьбы, развертывание)
Т15К6	1176	11100- 11600	90,0	Получистовое точение (непрерывное резание), чистовое точение (прерывистое резание), нарезание резьбы резцами и вращающимися головками, получистовое и чистовое фрезерование сплошных поверхностей; растачивание, чистовое зенкерование, развертывание при обработке углеродистых и легированных сталей
Т14К8	1274	11200- 11600	89,6	То же, что для сплава Т15К6, а также черновая обработка при неравномерном сечении и непрерывном резании
Т5К10	1421	12400- 13100	88,5	Черновое точение и фрезерование при неравномерном сечении и прерывистом резании; фасонное точение, отрезка резцами, чистовое строгание и другие виды обработки углеродистых и легированных сталей преимущественно в виде поковок, штамповок и отливок по корке и окалине
Т5К12	1666	13100- 13500	87,0	Тяжелое черновое точение при неравномерном сечении стальных поковок, штамповок и отливок по корке с раковинами при наличии следов песка, шлака и других примесей после литья; все виды строгания, сверления углеродистых и легированных сталей