Быстрорежущие стали

Быстрорежущая сталь ("быстрорез") - высоколегированная инструментальная сталь (5,5-19% W, а также Cr, V, Mo, С, иногда Со), предназначенная для изготовления металлорежущего инструмента.

Быстрорежущая сталь обладает высокой теплостойкостью или красностойкостью (600 - 700 ° С) при наличии высокой твердости (63 - 70 HRC) и износостойкости инструмента. Уникальные свойства быстрореза достигаются посредством специального легирования (главным образом, благодаря присутствию карбида вольфрама) и сложной термической обработки, обеспечивающих определенный фазовый состав. Для быстрорежущих сталей по ГОСТ 19265 - 73 принято использовать термин «красностойкость» вместо «теплостойкость».

Быстрорежущая сталь в режиме работы инструмента обладает повышенной скоростью обработки материала (примерно в 3-5 раз больших,), по сравнению с инструментом из углеродистых сталей.Возможность получения такой скорости резания обусловлена красностойкостью быстрорежущих сталей. Инструмент из быстрорежущей стали размягчается при нагреве выше 550-600°С, в то время как из углеродистой инструментальной стали - при 200 °С. Красностойкость стали обеспечивают легирующие элементы - вольфрам (W), хром (Cr), ванадий (V), которые образуют карбиды высокой устойчивости. Для получения нужной структуры и свойств инструмент из быстрорежущей стали подвергается специальной термической обработке, состоящей в закалке после нагрева до температуры 1240-1300°С и многократного (обычно 3 раза) отпуска при температуре 560-620 °С. Для повышения стойкости быстрорежущей стали применяется цианирование, обработка холодом, ступенчатая закалка и др.

Применяются также быстрорежущие стали с повышенным содержанием ванадия или с добавкой кобальта, обладающие более высокими режущими свойствами.

Быстрорежущие стали иногда используют в машиностроении для нагревающихся до 500-650°С деталей, особенно для так называемых теплостойких шарикоподшипников. Кроме твёрдости и прокаливаемости, важна чистота быстрореза. (сведение к минимуму неметаллических включений, карбидной ликвации и отсутствие дефектов металлургического происхождения).

 Быстрорежущая сталь обычно имеет особую систему обозначений и начинается с буквы «Р». Цифра после буквы «Р» обозначает среднее содержание в ней вольфрама (в процентах от общей массы). Остальные принципы маркировки такие же, как и у остальных сталей.

Наиболее массовым употреблением пользуются марки стали:

Р6М5 (W 5.5-6.5%, Mo 4.8-5.3, Cr  3.8-4.4, V 1.7-2.1, C 0.82-0.9, Mn≤0.5, Si≤0.5,Ni≤0.4, S≤0.025, P≤0.03, Co≤0.5)

Р9 (W 8.5-9.5%, Mo≤1.0, Cr  3.8-4.4, V 2.3-2.7, C 0.85-0.95, Mn≤0.5, Si≤0.5,Ni≤0.4, S≤0.03, P≤0.03, Co≤0.5)

Р18 (W 17-18.5%, Mo≤ 1.0, Cr  3.8-4.4, V 1.0-1.4, C 0.73-0.83, Mn≤0.5, Si≤0.5,Ni≤0.4, S≤0.03, P≤0.03, Co≤0.5)

Для изготовления режущих инструментов используют также стали Р12, Р6М3, Р9Ф5, Р14Ф4, Р18Ф2, Р9К5, Р9К10, Р6М5К5, Р10К5Ф5. Режущий инструмент из быстрорежущей стали после термической обработки (HRC 62-65) имеет красностойкость 600-630 °C и обладает повышенной износостойкостью, может работать со скоростями резания до 80 м/мин.