быстрорез р18 что это такое
Сталь Р18 инструментальная быстрорежущая
Заменитель
Иностранные аналоги
Расшифровка
Буква «Р» означает, что сталь является быстрорежущей.
Цифра 18 после буквы «Р» указывает среднее содержание вольфрама в процентах, т.е. для стали Р18 содержание вольфрама 18%.
Вид поставки
Характеристики и описание
Быстрорежущая сталь Р18 появилась на рубеже XIX-XX веков (изобретатели Ф. Тейлор и А. Уайт). Сталь Р18 характеризуется следующими свойствами:
Кроме того сталь Р18 характеризуется пониженной склонностью к перегреву при закалке.
В отожженном виде структура стали Р18 состоит из &alfa;-твердого раствора и карбидов. Все легирующие элементы (Cr, W, Mo, V). Основными карбидами в быстрорежущей стали являются карбиды М6С, МС, М23С6 и М3С приблизительно одинакового для всех сталей состава (смотри таблицу ниже).
В зависимости от состава стали, в первую очередь соотношение (W + Mo)/V меняется и соотношение М6С/МС. В стали Р18 почти нет карбида МС. Кроме этих
карбидов в отдельных случаях могут присутствовать в небольшом количестве карбиды M23C6, М3С, карбид М2С выделяется при отпуске.
B связи с дефицитом вольфрама в 70-х годах прошлого века сталь Р18 начали заменять на сталь марки Р6М5.
Назначение и применение
Быстрорежущая сталь Р18 применяется при изготовлении деталей и всех видов режущего инструмента для обработки конструкционных сталей с прочностью до 1000 МПа, от которых требуется сохранение режущих свойств при нагревании во время работы до 600 °С, например:
Температура критических точек, °С
Химический состав (ГОСТ 19265-73)
| Марка стали | Массовая доля элемента, % | |||||||||||||
| углерода | марганца | кремния | хрома | вольфрама | ванадия | кобальта | молибдена | никеля | меди | серы | фосфора | азота | ниобия | |
| не более | ||||||||||||||
| Р18 | 0,73-0,83 | 0,20-0,50 | 0,20-0,50 | 3,80-4,40 | 17,00-18,50 | 1,00-1,40 | Не более 0,50 | Не более 1,00 | 0,6 | 0,25 | 0,030 | 0,030 | — | — |
к содержанию ↑
Термообработка (закалка)
Для придания быстрорежущей стали наилучших режущих свойств необходимо перевести наибольшее количество легирующих элементов из карбидов в металлическую основу, в твердый раствор. Это осуществляется при нагреве под закалку.
Перлитно-аустенитное превращение при нагреве стали Р18 происходит при 780-820°С. Так как в перлите содержится 0,1-0,2% углерода, то закалка после такого нагрева приводит к получению малоуглеродистого мартенсита с низкой твердостью: HRC 45-50.
Рекомендуется следующий режим закалки стали Р18:
Температурные режимы термической обработки инструмента из стали Р18
| Закалка | ||
| температура, °C | Твердость HRC | количество аустенита, % |
| 1270-1290 | 62-64 | 25 |
| Отпуск | ||
| температура, °C | число отпусков | Твердость HRC |
| 560 | 3 | 63-65 |
Твердость стали Р18 (ГОСТ 19265-73)
Твердость стали Р18 в отожженном состоянии, твердость образцов после закалки и отпуска, температура закалки и отпуска должны соответствовать значениям, указанным в таблице ниже.
| Марка стали | Твердость | Температура, °C | |||
| после отжига | после закалки с отпуском HRC3 (HRC), не менее | закалки | отпуска | ||
| НВ, не более | диаметр отпечатка, мм, не менее | ||||
| Р18 | 255 | 3,8 | 63(62) | 1270 | 560 |
к содержанию ↑
Механические свойства стали в состоянии поставки (после отжига) при 20 °С (ГСССД 9-79)
| σ0,05, МПа | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | ψ % | σсж0,2, МПа | σсж, МПа | ε, % | τk, МПа | v, % | KCU, Дж/см 2 |
| 210(5) | 510(20) | 840(30) | 8(1) | 10(1) | 520(13) | 2600(80) | 50(1,5) | 560(17) | 50(0,7) | 19(1) |
Механические свойства стали в термообработанном состоянии (ГСССД 9-79)
| σ0,05, МПа | σв, МПа | σсж0,2, МПа | σсж, МПа | τк, МПа | σизг, МПа | КСU, Дж/см 2 |
| 2480(70) | 2150(110) | 3060(90) | 3820(120) | 1880(100) | 3000(200) | 30(3) |
Механические свойства стали в состоянии поставки (после отжига) при повышенных температурах (ГСССД 9-79)
| tисп, °С | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | ψ % | σсж, МПа | τк, МПа | KCU, Дж/см 2 | Твердость НВ |
| 200 | 450(50) | 830(80) | 13(2) | 22(4) | 1050(50) | 520(30) | — | 227(6) |
| 400 | 420(40) | 700(70) | 15(2) | 22(4) | 850(50) | 450(30) | — | 210(6) |
| 600 | 300(40) | 480(50) | 31(3) | 55(6) | 620(20) | 300(20) | — | 140(6) |
| 800 | 110(20) | 200(20) | 60(5) | 70(6) | 100(20) | 100(20) | — | 30(4) |
| 1000 | 90(20) | 100(20) | 42(4) | 55(6) | 50(10) | 50(10) | 100(10) | 24(4) |
| 1100 | — | — | — | — | — | — | 130(15) | — |
| 1200 | 30(10) | 30(10) | 12(3) | 25(5) | 40(10) | 40(10) | 45(5) | 4(1) |
к содержанию ↑
Механические свойства стали в термообработанном состоянии при повышенных температурах (ГСССД 9-79)
| tисп °С | σизг, МПа | Твердость | tисп °С | σизг, МПа | Твердость | ||
| HV | HRCэ | HV | HRCэ | ||||
| 200 | 3570(180) | 815(10) | 64 | 550 | 3060(150) | 661(10) | 58 |
| 400 | 3730(180) | 755(10) | 62 | 600 | 2430(120) | 615(10) | 56 |
| 500 | 3290(160) | 712(10) | 60 | 650 | 2180(110) | 504(10) | 51 |
к содержанию ↑
Механические свойства в зависимости от температуры отпуска
| tотп, °С | σв, МПа | KCU, Дж/см 2 | Твердость HRCэ |
| 400 | 1370 | 23 | 61 |
| 500 | 1470 | 19 | 63 |
| 550 | 2350 | 17 | 66 |
| 600 | 2210 | — | 65 |
ПРИМЕЧАНИЕ. Закалка с 1280 °С в масле; отпуск трехкратный по 1 ч.
Технологические свойства
Температура ковки, °С: начала 1200, конца 900. Охлаждение в колодцах при 750-800 °С.
Свариваемость — хорошая при стыковой электросварке со сталями 45 и 40Х.
Обрабатываемость — Kv тв.спл = 0,6 и Kv б.ст = 0,3 резанием при НВ 212-228.
Быстрорежущая сталь Р18
При изготовлении режущих инструментов могут применяться самые различные стали. Основные требования, которые предъявляются к ним, заключаются в высокой износоустойчивости, твердости и жаропрочности. Инструментальные быстрорежущие сплавы получили самое широкое распространение в сфере производства режущих инструментов. В эту категорию относится сталь Р18, которая характеризуется наличием ванадия в составе.
Характеристики и применение
Рассматривая марку Р18 характеристики следует учитывать, что она часто подвергается термической обработке. К основным качествам относят:
Существенным недостатком назовем карбидную неоднородность. При изготовлении больших инструментов и их применении режущая часть может выкрашиваться. Решают проблему путем увеличения количества карбидной фазы. Проводимая термическая обработка делает структуру мелкозернистой и более устойчивой к механическому воздействию.
Применение Р18 можно связать с физическими особенностями материала. Они следующие:
Ковка предусматривает нагрев заготовки до температуры 1200 градусов Цельсия. Свариваемость сплава хорошая, подогревать материал не нужно. Поверхность можно шлифовать при использовании обычных абразивных кругов.
Область применения стали Р18 весьма велика. В большинстве случаев она применяется при изготовлении режущих лезвийных инструментов, которые могут применяться для механической обработки металлов с различной твердостью.
При применении инструментов, которые изготовлены из рассматриваемого инструментального сплава, скорость обработки увеличивается в 4 раза.
Существенно расширить область применения можно за счет закалки и отпуска, в некоторых случаях проводится ковка.
Химический состав
Концентрация тех или иных элементов определяет основные свойства стали, а также его область применения. В состав стали Р18 входят следующие элементы:
Химический состав стали Р18 и других быстрорежущих сталей
На другие химические элементы приходится не более 1%. Особое внимание уделяется вредных примесям, повышение концентрации которых приводит к снижению основных эксплуатационных характеристик.
Расшифровка маркировки стали
Маркируется быстрорез Р18 при использовании определенных стандартов. В рассматриваемом случае расшифровка позволяет определить только содержанием вольфрама, концентрация которого указывается цифровой. Первая буква определяет группу быстрорежущих сталей. Концентрация других химических веществ определяет ГОСТом, не указывается при маркировке сплавов рассматриваемой группы.
Расшифровка маркировки быстрорежущей стали
Термическая обработка Р18
Как ранее было отмечено, для существенного повышения эксплуатационных характеристик материала проводится термическая обработка. Особенности химического состава определяют какие режимы при этом используются.
Быстрорежущая сталь Р18 улучшается следующим образом:
После термообработки нужно рассмотреть возможность улучшения эксплуатационных характеристик сплава. Для этого изменяется химический состав при проведении следующих процедур:
Подобное улучшение проводится также после заточки и шлифовки режущего инструмента или другого изделия. За счет этого поверхностному слою предается большая прочность. Для нагрева заготовки и внесения химических веществ может применяться специальное оборудование. Стоит учитывать, что высокая температура нагрева не позволяет выполнять обработку в домашних условиях.
Быстрорежущая сталь Р18: характеристика и область применения
Сплав Р18 относится к категории инструментальных быстрорежущих сталей. Калиброванные прутки Р18 еще называют серебрянкой. Характеризуется содержанием ванадия менее 2%. Хорошо подвергается обработке сваркой и шлифовке. Материал применяется для изготовления инструмента для металлорежущих станков: фрезы, сверла, резцы, протяжки, шеверы, долбяки и прочие. Высокие эксплуатационные характеристики инструменту придают карбидообразующие элементы, вводимые в сплав в качестве легирующих элементов.
Из быстрорежущей стали изготавливаются инструменты, работающие с большой производительностью и сопротивлением. При этом сохраняют свои режущие свойства при нагреве до 700 °C.
Р18, расшифровка маркировки стали
Обозначение марки сплава понятно просвященным. Оно расшифровывается следующим образом:
Кроме вольфрама в сплаве, также содержатся:
Характеристики и применение
Говоря о стали р18, характеристиках и применении, нужно отметить, что изготовленные из нее инструменты после термической обработки обладают твердостью HRC 62…65 единиц и высокой прочностью. Этого вполне достаточно для обработки конструкционных сталей обыкновенного качества. Длительная красностойкость без потери прочности позволяет производить длительную обработку деталей.
Но большим недостатком сплава считается карбидная неоднородность. Особенно это заметно в заготовках большого диаметра. В крупном инструменте данный недостаток проявляет себя снижением стойкости и выкрашиванием режущих элементов.
Проблему решают увеличением избыточного количества карбидной фазы. Термообработка делает внутреннюю структуру стали мелкозернистой.
Свойства материала
У стали р18 есть следующие физические свойства
| Параметр | Единица измерения |
| Плотность, | 8800 кг/см3 |
| Модуль упругости, Е | 220 ГПа |
| Модуль сдвига при кручении, G | 83 ГПа |
| Теплопроводность | 28 Вт/(м·градус) |
Удельное электрическое сопротивление зависит от температуры нагрева металла
| Удельное электрическое сопротивление | |
| Температура, град | Количество |
| 20 | 420 |
| 100 | 470 |
| 200 | 545 |
| 300 | 630 |
| 400 | 720 |
| 500 | 815 |
| 600 | 920 |
| 700 | 1035 |
| 800 | 1150 |
| 900 | 1175 |
Механические свойства выделяют от завода производителя и после термообработки
| Предел прочности при растяжении, Ϭ В | 830 МПа |
| Максимум текучести, Ϭ Т | 450 МПа |
| Линейное удлинение, δ 5 | 13% |
| Предел сужения, ψ | 22% |
| Предел прочности при сжатии, Ϭ СЖ | 1050 МПа |
| Твердость, НВ | 227 |
| Ударная вязкость, KCU | 100 кДж/м2 |
| Параметр | Значение, МПа |
| Ϭ В | 2150 |
| Ϭ Т | 2480 |
| Ϭ СЖ0,2 | 3060 |
| Ϭ СЖ | 3820 |
| Ϭ ИЗГ | 3000 |
| Тк | 1880 |
Теплостойкость (красностойкость). При температуре 610 °C твердость составляет HRC 59 на протяжении 4 часов.
| Температурный режим ковки | 900 °C — 1200°С |
| Охлаждение после ковки | 750 °C — 800 °C, колодец |
| Свариваемость | Хорошая, без ограничений |
| Обработка резанием | НВ до 228, К v = 0.3−0.6 |
| Обработка шлифованием | Повышенная |
| Флокеночувствительность | Отрицательная |
Область применения
Использование быстрорежущей стали Р18 характерно для режущих лезвийных инструментов, которые предназначены для обработки металлов с различной твердостью, в том числе нержавеющих и жаропрочных сталей.
Их твердость достигает HRC 70. Отличаются повышенной стойкостью к пластическим деформациям и износостойкостью при нагревании. В отличие от инструментальных сталей инструментами из Р18 скорость обработки повышается до 4 раз.
Улучшение эксплуатационных свойств достигается термической обработкой. Нагрев под закалку производится до температуры 1300 °C. Введенный в состав кобальт повышает температуру превращения внутренней структуры карбидов. Основным карбидом считается Fe3W3С. При нагревании и выдержке значительная часть карбида переходит в твердый раствор мартенсита ли аустенита.
Для получения мелкозернистой внутренней структуры используется низкий отпуск. Температура проведения 550 °C — 560 °C. В данной фазе происходит распад остаточного аустенита и выделение дисперсных карбидов.
Для предотвращения образования трещин нагрев под закалку производят ступенчато. Сначала подогревают до 500 °C, затем до 850 °C. Выдержка при температуре 1300 °C проводится в зависимости от толщины обрабатываемой детали. Время не более 15 секунд на 1 мм размера при диаметре не более 30 мм. Например, диаметр фрезы 10 мм. Время выдержки не должно превышать 150 секунд (2,5 минуты).
Время подогрева вдвое больше времени выдержки заготовки. Из-за избыточного количества карбидов остаточный аустенит не может полностью преобразоваться. Поэтому применяется многократный отпуск.
Режущий инструмент из быстрорежущей стали подвергается дополнительной обработке для повышения коррозионностойкости и изностойкости режущей кромки. В зависимости от типа обрабатываемого материала используется:
Данные операции производятся после термической обработки, заточки и шлифовки. Это помогает придать готовому инструменту большую прочность
Быстрорежущая сталь Р18. Расшифровка, состав и обработка
Химический состав стали Р18
Особенности производства режущего инструмента
Готовый инструмент, например, сверла, в соответствии с требованиями ГОСТ 2034-80 должны обладать твёрдостью на хвостовике 63 — 65 по HRC, а режущая часть должна иметь твердость 63 — 68 HRC.
После того как заготовки, прошли все процедуры термообработки, их отправляют на шлифование. Для этого применяют особо точные шлифовальные специализированные станки, способные обеспечить следующие допуски на сверла повышенной точности (А1, В1) — по h8, для свёрл класса В — h9.
Рейтинг: 0/5 — 0 голосов
Физические свойства Р18
| Химический элемент | % |
| Углерод (C) | 0,73 – 0,83 |
| Кремний (Si) | 0,2 – 0,5 |
| Марганец (Mn) | 0,2 – 0,5 |
| Никель (Ni) | до 0,6 |
| Фосфор (P) | до 0,03 |
| Хром (Cr) | 3,8 – 4,4 |
| Молибден (Mo) | до 1 |
| Вольфрам (W) | 17 – 18,5 |
| Ванадий (V) | 1 – 1,4 |
| Кобальт (Co) | до 0,5 |
| Сера (S) | до 0,03 |
| Медь (Cu) | до 0,25 |
| Железо (Fe) |
| Температура испытания, °С | 20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 |
| Модуль нормальной упругости E, ГПа | 228 | 223 | 219 | 210 | 201 | 192 | 181 | — | — | — |
| Плотность, pn, кг/см3 | 8800 | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| Коэффициент теплопроводности Вт/(м ·°С) | — | 26 | 27 | 28 | 29 | 28 | 27 | 27 | — | — |
| Удельное электросопротивление (p, НОм · м) | 419 | 472 | 544 | 627 | 718 | 815 | 922 | 1037 | 1152 | 1173 |
| Коэффициент линейного расширения (a, 10-6 1/°С) | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| Удельная теплоемкость (С, Дж/(кг · °С)) | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
Характеристики и применение
Рассматривая марку Р18 характеристики следует учитывать, что она часто подвергается термической обработке. К основным качествам относят:
Механические свойства стали Р18 при повышенных температурах
Механические и физические свойства стали Р18
Существенным недостатком назовем карбидную неоднородность. При изготовлении больших инструментов и их применении режущая часть может выкрашиваться. Решают проблему путем увеличения количества карбидной фазы. Проводимая термическая обработка делает структуру мелкозернистой и более устойчивой к механическому воздействию.
Применение Р18 можно связать с физическими особенностями материала. Они следующие:
Ковка предусматривает нагрев заготовки до температуры 1200 градусов Цельсия. Свариваемость сплава хорошая, подогревать материал не нужно. Поверхность можно шлифовать при использовании обычных абразивных кругов.
Диск бензопилы из стали Р18
Саморезы, изготовленные из стали Р18
Область применения стали Р18 весьма велика. В большинстве случаев она применяется при изготовлении режущих лезвийных инструментов, которые могут применяться для механической обработки металлов с различной твердостью.
При применении инструментов, которые изготовлены из рассматриваемого инструментального сплава, скорость обработки увеличивается в 4 раза.
Существенно расширить область применения можно за счет закалки и отпуска, в некоторых случаях проводится ковка.
Механические свойства Р18 в зависимости от температуры отпуска
| Температура отпуска, °С | 400 | 500 | 550 | 600 |
| Закалка 1280 °С, масло. Отпуск трехкратный по 1 ч | ||||
| σв (МПа) | 1370 | 1470 | 2350 | 2210 |
| KCU (Дж / см2) | 23 | 19 | 17 | — |
| HRC ∂ (HB) | 61 | 63 | 66 | 65 |
Плюсы
Механические свойства стали Р18 в термообработанном состоянии при повышенных температурах
| Температура испытания, °С | 200 | 400 | 500 | 550 | 600 | 650 |
| σизг. (МПа) | 3570 (180) | 3730 (180) | 3290 (160) | 3060 (150) | 2430 (120) | 2180 (110) |
| HV | 815 (10) | 755 (10) | 712 (10) | 661 (10) | 615 (10) | 504 (10) |
| HRC ∂ (HB) | 64 | 62 | 60 | 58 | 56 | 51 |
Минусы
Механические свойства стали Р18 в состоянии поставки (после отжига) при повышенных температурах
| Температура испытания, °С | 200 | 400 | 600 | 800 | 1000 | 1100 | 1200 |
| σ0,2 (МПа) | 450 (50) | 420 (40) | 300 (40) | 110 (20) | 90 (20) | — | 30 (10) |
| σв (МПа) | 830 (80) | 700 (70) | 480 (50) | 200 (20) | 100 (20) | — | 30 (10) |
| δ5 (%) | 13 (2) | 15 (2) | 31 (3) | 60 (5) | 42 (4) | — | 12 (3) |
| ψ % | 22 (4) | 22 (4) | 55 (6) | 70 (6) | 55 (6) | — | 25 (5) |
| σсж. (МПа) | 1050 (50) | 850 (50) | 620 (40) | 100 (20) | 50 (10) | — | 40 (10) |
| Τк (МПа) | 520 (30) | 450 (30) | 300 (20) | 100 (20) | 50 (10) | — | 40 (10) |
| KCU (Дж / см2) | — | — | — | — | 100 (10) | 130 (15) | 45 (5) |
| HB | 227 (6) | 210 (6) | 140 (6) | 30 (4) | 24 (4) | — | 4 (1) |
Особенности термической обработки
Термическая обработка при температуре порядка 1200 — 1300 ºC, с последующим отпуском, вызывает дисперсионное затвердевание. В процессе закаливания большая часть карбида Fe3W3C разлагается и переходит в твердый раствор аустенитного или мартенситного типа. Это приводит к насыщению сплава углеродом, вольфрамом и другими легирующими элементами. Отпуск, который выполняют при температурах в 550 — 560 ºC приводит к повышению твердости до максимальных параметров. Это происходит в следствии выделении карбидов и разложение остатков аустенита.
Инструмент сложной формы, в т.ч. тонколезвийный или работающий в условиях переменной нагрузки, например, на прерывистом точении должен обладать высокой прочностью и вязкостью.
Нагревание под закаливание сталей типа Р18 выполняют при таких температурах и временных паузах, которые обеспечат разложение карбидов и упрочнение аустенита. Это необходимо для получения необходимой теплостойкости.
Тонколезвийный инструмент, с размерами режущей части от 3 до 5 мм температура закаливания должна быть ниже на 10 — 20 ºC от максимальной (1250 ºC).
Высокие температуры, которые необходимы для проведения термической обработки впоследствии могут привести к появлению трещин и излишних напряжений. Для того, чтобы избежать этих неприятностей, подогрев материала выполняют в два этапа. Первый нагрев выполняют при уровне температуре 400 — 500 ºC, второй при 800 — 850 ºC. По достижении окончательной температуры, а это 1200 — 1300 ºC, время нахождения детали в зоне нагрева ограничивают. Допустимое время рассчитывают из соотношения 10 — 15 секунд на 1 мм толщины (диаметра). То есть сверло диаметром 5 мм может находиться при таком режиме порядка 50 — 75 секунд.
Время нахождения заготовки на подогреве может быть удвоено в сравнении с пиковой нагрузкой. То есть, то же сверло будет находиться на подогреве порядка 100 — 150 секунд.
Предварительный и финишный нагрев выполняют в соляной ванне. Она заполняется смесью из:
Для предохранения заготовок от окисления раствор раскисляют с помощью фтористого магния.
Отпуск стали проводят также в несколько этапов. Заготовки выдерживают при температуре 550- 570 ºC, причём необходимо провести два — три сеанса длительностью один час каждый
Расшифровка маркировки стали
Маркируется быстрорез Р18 при использовании определенных стандартов. В рассматриваемом случае расшифровка позволяет определить только содержанием вольфрама, концентрация которого указывается цифровой. Первая буква определяет группу быстрорежущих сталей. Концентрация других химических веществ определяет ГОСТом, не указывается при маркировке сплавов рассматриваемой группы.