Hitro jeklo: GOST, sestava, trdota, toplotna obdelava

Da bi delovna površina orodja dolgo ohranila določene lastnosti, je treba za izdelavo takšnih elementov uporabiti posebne zlitine in jekla. Do sedaj so izdelani deli rezalnega orodja trde zlitine vrste orodnih jekel. Za rezalnike, dleta, dleta se uporabljajo predvsem hitrorezna jekla.

Osnovne zahteve za rezalne orodje

Podrobnosti te vrste za dolgo časa delajo v pogojih trenja in povišanih temperatur. Vendar mora delovna površina ohraniti svoje lastnosti, imeti visoko odpornost proti obrabi in trdoto. Pri visokih hitrostih, ki jih orodje dvigne med rezanjem, se segrejejo tako rob kot del, kot tudi čipi. Glavna značilnost, ki jo mora imeti visokohitrostno jeklo, je odpornost na toploto. Za materiale, ki jih je težko obdelovati, se uporabljajo jeklo za visoke hitrosti. Imajo višje rezalne lastnosti. Pomanjkljivost takih zlitin je težka obdelava slepih vzorcev. Vse potrebne lastnosti se dosežejo z uvedbo določenih legirnih elementov in posebno toplotno obdelavo.

Označevanje jekla

Hitro jeklo je označeno s črko P, ki je postavljena spredaj. Glavni legirni elementi so volfram, krom. Dodatno uvajamo tudi elemente, kot je vanadij, molibden. Številka za črko P označuje odstotek volframa v jeklu. Praviloma sestava hitrega jekla vsebuje približno 4% kroma. Ta element na oznaki ni naveden. Če so številke pred črko P, potem označujejo odstotek ogljika (na primer 11P3AM3F2 jeklo vsebuje 1,1% ogljika). Na splošno so jekla te skupine visoko legirana.

Vpliv legiranih elementov na lastnosti jekla

Volfram, molibden zagotavljajo visoko odpornost proti visoki hitrosti jekla. Na njihovi osnovi nastanejo karbidi, ki se delno pretvorijo v trdno raztopino. Po toplotni obdelavi je zagotovljena struktura martenzita. Volfram, molibden in vanadij upočasnjujejo njegov razpad. To zagotavlja potrebno rdečico. Dolgo časa je bilo uporabljeno hitrorezno jeklo, legirano z volframom. Vendar pa se je zaradi pomanjkanja te kovine začela delno nadomestiti z molibdenom. Ta element ima tudi pozitiven učinek na težnjo kakovosti volframovega jekla do karbidne heterogenosti. Najtežji karbid tvori vanadij. Vendar mora vsebnost ogljika zadostovati za večjo nasičenost trdne raztopine. Več kot je vanadij, več je ogljika v zlitini. Glavna naloga krom - kaljenje jekla. Rdečica prav tako poveča kobalt.

Hitro jeklo (trdota pri legiranju s tem elementom se poveča na 70 HRC) bo v tem primeru imela manjšo moč. Treba je omeniti, da se uvedba kroma ne uporablja pogosto zaradi visokih stroškov elementa.

Toplotna obdelava hitroreznega jekla

Te jeklene vrste so v stanju kovanja (temperatura je okoli 1200 ° C). Ogrevamo na 860 ° C, nato pa kovino vzdržujemo pri temperaturi okoli 760 ° C. Orodja za toplotno obdelavo vključujejo utrjevanje in popuščanje. Opozoriti je treba, da ima taka obdelava svoje značilnosti. Najprej je potrebno počasno, postopno ogrevanje. Ker je jeklo visoko legirano, je njegova toplotna prevodnost precej nizka, hitro segrevanje lahko povzroči nastanek razpok. Zelo pomembno je, da se obdelovanec enakomerno segreje. Uporabljajo se električne peči, solne kopeli. Predelava visokohitrostnega jekla je precej zamudna, zahteva strogo upoštevanje vseh faz procesa.

Kaljenje jekla za rezalna orodja

Glavna naloga kaljenja je raztapljanje karbidov v avstenitu. Praviloma se volfram in karbidi na osnovi kroma raztopijo pri 1200 ° C, vanadij pa zahteva višje temperature. Po tej fazi ima struktura presežne (tiste, ki se ne raztopijo) karbidov. Omejujejo rast zrn. Visoke temperature zagotavljajo finozrnati avstenit. Hlajenje poteka v olju ali staljenih solih. Temperatura na preseku delov je poravnana. Takšna obdelava hitrega jekla preprečuje nastanek razpok. Po kaljenju ima jeklo naslednjo strukturo: martenzit, preostali avstenit, karbidi.

Hitro kaljenje jekla

Kaljenje jekla prispeva k preoblikovanju kaljenega martenzita v kaljenje martenzita, austenita v martenzit (ker prvi nima zadostne trdote) in odstranitev preostalih napetosti. Praviloma toplotna obdelava hitrega jekla vključuje večkratno kaljenje. Ta postopek se začne pri temperaturi 150 ° C. Nadalje se pri 550 ° C pojavi padavinsko utrjevanje (karbidi se oborijo iz trdne raztopine). Posledično se poveča trdota zlitine. Višje temperature popuščanja so nezaželene, saj se bo zgodil proces razkroja martenzita in s tem zmanjšanje trdote. Po enkratnem temperiranju so volframova jekla rezidualni avstenit. V drugem prazniku se popolnoma spremeni v martenzit. Preostale napetosti se odstranijo v procesu tretjih počitnic. Jeklo z vsebnostjo kobalta je lahko že četrto leto izpostavljeno kaljenju.

Neuspeh toplotne obdelave

Zmanjšanje količine ogljika na površini obdelovanca je lahko posledica slabe slanosti solne kopeli in pregrevanja med avstenizacijo. Presežna temperatura vodi do taljenja meja zrn. Tudi strojno obdelan del ima lahko razpoke. Do tega pojava pride zaradi hitrega segrevanja kovine. Drug razlog je pospešeno hlajenje. Nizka trdota je lahko posledica nezadostnega dopiranja strukture martenzita, ki je v nasprotju s temperaturnim režimom med temperiranjem, v katerem ostane ostanek avstenita. Druga možna napaka obdelovanca - lom mothballa.

Najpogostejše vrste jekla za visoke hitrosti

Hitro jeklo (GOST 19265-73) je razdeljeno na zlitine normalne in visoke toplotne odpornosti. V prvo skupino spadajo blagovne znamke, kot so R18, R6M5. Njihova trdota doseže 63 HRC. Njihov glavni namen - predelava litega železa, bakra, aluminijevih zlitin. Volframova jekla imajo višjo toplotno odpornost. Uporabljajo se za izdelavo vrtalnikov, nožev, nožev. Jeklo R6M5, ki vsebuje molibden, je nekoliko slabše pri rezalnih lastnostih, vendar je bistveno cenejše. Poleg tega je njegova plastičnost nekoliko višja, težnja po nastanku razpok pa ni tako visoka. Več toplotno odpornih jekel sestavljajo vanadij in kobalt (10Р6М5, Р9Ф5). Njihova trdota doseže 66 HRC. Uporabljajo se za obdelavo trajnejših konstrukcijskih jekel, visokotemperaturnih zlitin pri izdelavi orodij za končno obdelavo. Značilno je, da imajo te blagovne znamke višjo odpornost proti obrabi (zaradi prisotnosti vanadija v sestavku). V zadnjem času se vedno bolj uporablja metoda prašne metalurgije. Takšna orodja imajo višje rezalne lastnosti.