0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Сталь р18 характеристики и применение

Содержание

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

  • Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 19265-73, ГОСТ 2590-88, ГОСТ 2591-88.
  • Калиброванный пруток ГОСТ 19265-73, ГОСТ 7417-75.
  • Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 19265-73, ГОСТ 14955-77.
  • Лист толстый ТУ 14-1-1408-75.
  • Лист тонкий ТУ 14-1-1706-76, ТУ 14-1-1408-75.
  • Полоса ГОСТ 19265-73, ГОСТ 4405-75.
  • Проволока ТУ 14-1-1096-74.
  • Поковки и кованые заготовки ГОСТ 19265-73, ГОСТ 1133-71.

Характеристики и описание

Быстрорежущая сталь Р18 появилась на рубеже XIX-XX веков (изобретатели Ф. Тейлор и А. Уайт). Сталь Р18 характеризуется следующими свойствами:

  • Вязкость — хорошая,
  • Сопротивление износу — хорошее,
  • Шлифуемость — повышенная
  • Красностойкость 59HRCэ при отпуске в течении 4ч, °C — 620

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:

Сталь марки Р18: характеристики и применение

Обработка металла включает в себя не только точение или фрезерование. К резанию относят и обработку отверстий, и нарезание наружной и внутренней резьбы. Для обработки конструкционных или легированных сталей необходим инструмент, изготовленный из металла, который превосходит их по твердости и прочностным характеристикам. К таким материалам можно смело отнести сталь Р18.

Химический состав и основные эксплуатационные свойства

Марку Р18 относят инструментальным быстрорежущим сталям.

В состав входят следующие химические элементы:

  • C 0,73 — 0,83;
  • Si до 0,5;
  • Mn до 0,5;
  • Ni до 0,4;
  • S до 0,03;
  • P до 0,03;
  • Cr 3,8 — 4,4;
  • Mo до 1;
  • W 17 — 18,5;
  • V 1 — 1,4;
  • Co до 0,5;
  • Fe

Набор этих веществ придает этой стали определенные свойства, которые позволяют применять для производства режущего инструмента для станков токарно — фрезерной группы, резьбообразующих, для получения и обработки отверстий. Этим инструментом обрабатывают детали из легированных, углеродистых и конструкционных сталей с пределом прочности до 1000 МПа. Кроме того, таким инструментом можно обрабатывать цветные металлы.

Во время процессов резания инструмент, произведенный из стали Р18, сохраняет свои эксплуатационные параметры при температурах до 600 ºC.

Производители стали выпускают следующую номенклатуру продукции:

  • Прокат разного сечения — ГОСТ 1133-71;
  • Полосы разной формы- ГОСТ 4405-75;
  • Прутки, в т.ч. калиброванные — ГОСТ 4405-75;
  • Профиль ТУ 14-11-245-88.

Перечислена только малая часть ассортимента выпускаемых проката из стали.

Аналоги стали Р18

Среди отечественных сталей, предназначенных для производства инструмента, можно подобрать аналог — Р12. За рубежом выпускают следующие марки:

  • США — Т1;
  • Германия — HS18-0-1;
  • Европейский союз — 1.3355;
  • Китай — W18Cr4V.

Быстрорежущая сталь с маркировкой Р18, содержащая в своем составе 18% вольфрама, длительное время применялась для производства большинства режущего инструмента. После прохождения термической обработки ее твёрдость составляла 62 — 65 по HRC и обладает хорошей прочностью. Недостатком этого материала по праву считают карбидную неоднородность, особенно это касается прутков большого диаметра.

Особенности использования стали Р18 при резании

Использование стали в механической обработке металла позволило увеличить скорость, например, точения в 2 — 4 раза.

Р18 используют для изготовления режущего инструмента, который работает при значительных силовых нагрузках и нагрева режущей кромки.

Резцы, фрезы и сверла изготовленные из этой инструментальной стали обладают стабильными свойствами — это особенно важно при организации гибких автоматизированных производств.

Качество реза, выполняемого резцом из стали марки Р18 обеспечивает наличие в составе таких легирующих компонентов, как вольфрам, кобальт и некоторые другие.

Для заточки инструмента можно использовать обыкновенные наждаки, но для этого необходимо устранить биение кругов.

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:

  • 78 % ВаСl2 (хлорид бария);
  • 22 % NaCl (натрий хлор).

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

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.

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:

  • Р — сталь быстрорежущая;
  • 18 — содержание вольфрама.

Кроме вольфрама в сплаве, также содержатся:

  • Fe (железо) — 73%;
  • Cr (хром) — 4%;
  • V (ванадий) — не более 1,4%;
  • Мо (молибден) — менее 1%;
  • С (углерод) — 0,8%
  • Si (кремний) — 0,5%;
  • Mn (марганец) — 0,5%;
  • Со (кобальт) — 0,5%;
  • Ni (никель) — 0,4%;
  • S (сера) — 0,03%;
  • Р (фосфор) — 0,03%.

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

Удельное электрическое сопротивление зависит от температуры нагрева металла

Механические свойства выделяют от завода производителя и после термообработки

Теплостойкость (красностойкость). При температуре 610 °C твердость составляет HRC 59 на протяжении 4 часов.

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:

  • азотирование, снижающее хрупкость поверхностного слоя;
  • цианирование, увеличивающее вязкость;
  • сульфидирование;
  • пропаривание.

Данные операции производятся после термической обработки, заточки и шлифовки. Это помогает придать готовому инструменту большую прочность

Быстрорежущая сталь Р18. Расшифровка, состав и обработка

Марка стали Р18 относится к быстрорежущему классу с нормальной производительностью. В ее состав входит 18% вольфрама, что обеспечивает улучшение технических качеств: повышение твердости до HRC 62-65, красностойкости до 600 градусов, прочности. Она пользуется высокой популярностью, из нее часто изготавливают ножи и прочий режущий инструмент. Преимуществом изделий является простота механической обработки, а недостатком – карбидная неоднородность, которая усугубляется с увеличением толщины детали.

В качестве основных методов обработки стали выступают фрезеровка и заточка, также используется резка, сверловка, нарезка резьбы. Обработка конструкционной и легированной стали осуществляется с использованием инструмента, изготовленного из более прочного и твердого металла, в качестве которого может выступать быстрорежущая сталь Р18.

Расшифровка

В наименовании содержится информация о виде стали – быстрорежущем инструментальном (Р), в состав которой входит 18% вольфрама (18).

Химсостав

В составе металла содержится:

  • 73% феррума;
  • 17,75±0,75% вольфрама;
  • 15% молибдена;
  • 4,1±0,3% хрома;
  • 1,2±0,2% ванадия;
  • 0,78±0,05% углерода;
  • по 0,5% кобальта, марганца и кремния;
  • 0,4% никеля;
  • по 0,03% серы и фосфора.

Соответствие состава стали Р18 указанным нормам обеспечивает ее прочность, надежность и долговечность, позволяет использовать для изготовления инструментов и деталей для токарных, фрезерных станков, нарезки резьбы внутреннего и наружного типа, создания и обработки отверстий. Металл подходит для мехобработки легированной, углеродистой, конструкционной стали с пределом прочности до 1 ГПа, цветных металлов.

Сохранение рабочих параметров обеспечивается при температуре менее 600 С.

Где применяется?

Металл широко распространен при создании лезвийного режущего инструмента, предназначенного для мехобработки материалов на основе железа и углерода с разной степенью твердости. К ним относятся жаростойкие и нержавеющие стали, твердость которых достигает HRC70. Использование стали Р18 обеспечивает увеличение скорости обработки, исключает пластические деформации и изменение характеристик в результате нагрева.

Повышение технических параметров материала обеспечивается за счет термической обработки. Одним из способов является закалка, которая осуществляется при температуре 1300 градусов. За счет присутствия в составе кобальта происходит рост температуры, при которой изменяется внутренняя структура карбидов, основным из которых является Fe3W3C. Во время закалки большая часть данного вещества превращается в твердый мартенсит или аустенит.

Низкий отпуск быстрорежущей стали Р18 при t = 550-560 градусов позволяет получить мелкозернистую структуру. Это обусловлено разложением остаточной аустенитной формы и образованием дисперсных карбидных соединений.

Чередование режимов термообработки позволяет исключить риск трещинообразования. При этом чаще всего используют порядок:

  • нагрев до 500 градусов;
  • повышение температуры до 850 градусов;
  • установка температуры на 1300 градусов на протяжении определенного количества времени в зависимости от толщины элемента (1-30 мм, 15 секунд на каждый миллиметр).

После этого осуществляется ступенчатый отпуск, что обеспечивает полное преобразование остаточной аустенитной структуры стали Р18.

Устойчивость к коррозии и износу обеспечивается за счет дополнительной обработки режущей части. Для этого может применяться один из методов:

  • пропарка;
  • покрытие сульфидами;
  • цианирование для увеличения вязкости;
  • азотирование для снижения хрупкости.

Они осуществляются после термообработки, заточки и шлифования, что гарантирует повышение прочности.

Технические характеристики

Основными характеристиками стали Р18 являются:

Сортамент

Выпуск продукции осуществляется в соответствии с нормативными документами, в качестве которых выступают ГОСТ:

  • №1133-71 – прокатные элементы;
  • №4405-75 – полосы и прутья;
  • ТУ 14-11-245-88 – профили.

Также существуют и другие виды проката.

Применение при резании

Заточка инструмента осуществляется в 2-4 раза быстрее при использовании марки стали Р18. Она применяется для изготовления режущего инструментария, эксплуатируемого в сложных условиях, в то числе при нагреве и высокой нагрузке. При этом обеспечивается сохранение основных технических характеристик изделий, что является преимуществом. Такой параметр необходим при создании автоматизированных цехов.

Высокое качество реза обусловлено присутствием легирующих компонентов в составе материала. Заточка осуществляется с помощью наждачных кругов, но во время процесса важно исключить динамические и вибрационные воздействия.

Производство режущего инструмента

Цена стали Р18 определяется типом проката, при этом учитывается вес изделия и объем заказа. Одним из видов готовых продуктов является сверло, которое изготавливается на основании требований Госстандарта 2034-80. К ним относится необходимость обеспечения твердости на хвостовике 63-68 HRC.

Шлифовка является последующей стадией после температурной обработки. Для этого используются специальные станки, способные гарантировать соблюдение допусков на продукт обработки – А1 и В1 по h8, В – h9.

Термообработка

Закалка и отпуск являются причинами дисперсного затвердевания. При этом происходит распад основной части карбидных соединений, и образуется твердый раствор аустенита и мартенсита. В результате металл насыщается углеродом и легирующими компонентами. Термообработка стали Р18 включает закалку при температуре 1200-1300 градусов и отпуск при 550-560 градусах. Это обеспечивает предельную прочность состава за счет выделения карбидных соединений и распада аустенита.

Инструменты сложной геометрической формы, с тонким лезвием, эксплуатируемые при изменяемой нагрузке, должны быть прочными и вязкими. Для этого термическая обработка включает различные режимы и типы нагрева и отпуска, что приводит к распаду карбидов и упрочнению аустенитной формы. Это также положительно сказывается на устойчивости к действию температуры. Тонкое лезвие с шириной режущей кромки 3-5 мм проходит закалку при температуре 1250 градусов.

Марка Р18 имеет характерную особенность – при бесступенчатом нагреве после термообработки могут образоваться трещины и прочие дефекты на поверхности. Чтобы исключить данный негативный фактор, нагрев осуществляют ступенчато, на первой стадии температура повышается до 500 градусов, на втором – 850 градусов, на третьем – 1300 градусов. Для определения продолжительности закалки необходимо учитывать толщину изделия. На каждый миллиметр сечения требуется порядка 10-15 секунд. Во время первых двух стадий можно увеличить данную продолжительность в два раза.

Предварительный и окончательный нагрев осуществляется в соляной ванне, заполненной смесью хлоридов бария (78%) и натрия (22%). Раскисляется раствор посредством введения фтористого магния, что не допускает образования на поверхности металла оксидной пленки.

Отпуск также происходит ступенчато, продолжительность каждой ступени составляет 1 час, всего предусмотрено 3 этапа.

Аналоги стали Р18

К аналогам стали Р18 относятся:

  • российская Р12;
  • китайская W18Cr4V;
  • европейская 1.3355;
  • немецкая HS18-0-1;
  • американская Т1.

На протяжении долгого времени данный материал использовался для изготовления режущего инструмента. Твердость его обусловлена температурной обработкой, что также обеспечивает прочность металла. К недостаткам его относится только карбидная неоднородность, которая отчетливо видна в прутьях большого сечения.

Читать еще:  Чертежи фрезерного станка по дереву своими руками
Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:

Adblock
detector