Сталь Р9: характеристики, расшифровка, химический состав
| Страна | Стандарт | Описание | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Россия | ГОСТ 19265-73 | Прутки и полосы из быстрорежущей стали. Технические условия | ||||||||||
Характеристики стали Р9
| Классификация | Сталь инструментальная быстрорежущая |
| Применение | Во всех областях промышленности: производство инструментария несложной конфигурации (которые не требуют большой площади шлифовки), служащих для обработки различных металлов большой твёрдости. |
Поставляется – в виде сортового проката, в том числе фасонного, калиброванного и шлифованного прутка, толстых и тонких листов, ленты и полосы, поковок, слябов и кованых заготовок.
Маркировка любой стали-быстрореза начинается с буквы «Р». Это обусловлено её созданием в Англии, в которой такие стали называли «rapid steel» - «быстрая» сталь. Цифра 9 означает содержание в сплаве вольфрама.
Химический состав Р9
Массовая доля элементов стали Р9 по ГОСТ 19265-73
|
C (Углерод) |
Si (Кремний) |
Mn (Марганец) |
P (Фосфор) |
S (Сера) |
Cr (Хром) |
Mo (Молибден) |
Ni (Никель) |
V (Ванадий) |
W (Вольфрам) |
Co (Кобальт) |
Fe (Железо) |
| 0,85 - 0,95 | < 0,5 | < 0,5 | < 0,03 | < 0,03 | 3,8 - 4,4 | < 1 | < 0,4 | 2,3 - 2,7 | 8,5 - 9,5 | < 0,5 | остальное |
Высокая твердость мартенсита в Р9 обусловлена процессом растворения углерода в α-железе, так как в процессе отпуска из мартенсита выделяются мельчайшие частицы карбида. Чтобы сталь Р9 не теряла твердость при нагревании, в сплав добавляют такие легирующие элементы, которые способны приостанавливать процесс коагуляции карбидов. Это выполняют карбиды хрома, вольфрама, молибдена, ванадия (при температурах более 500 °C).
Чтобы обеспечить изделиям из Р9 высокие режущие способности, в сплав добавляют вольфрам, ванадий и молибден. А для повышения температуры превращения – алюминий и кобальт.
Кроме того, добавление в сплав Р9 вольфрама, ванадия, хрома и молибдена, которые связывают в специальные карбиды весь углерод, существенно повышают красностойкость.
А при наличии в составе кобальта, Р9 превосходит по режущей способности любую другую сталь (хотя это сильно увеличивает стоимость).
В последней версии ГОСТа материал отсутствует.
Механические свойства стали Р9
Вольфрамовая сталь Р9 относится к быстрорежущим сталям нормальной производительности.
Прежде всего, данный сплав сочетает высокую теплостойкость (600-650 °С) с твердостью, достигающей 68–79 HRC. Причём твёрдость сохраняется даже в горячем состоянии, так называемая «горячая твёрдость».
К основным свойствам изделий из Р9 также относятся:
- износостойкость даже в сложных условиях эксплуатации - при высоких температурных режимах;
- повышенное сопротивление пластической деформации;
- высокие режущие свойства;
- хорошие механические свойства;
- средняя способность к шлифовке;
- хорошая свариваемость методом стыковой электросварки.
Такой параметр, как повышенная красностойкость Р9, является очень важным для быстрорежущей стали, так как фиксирует тот период времени, на протяжении которого изделие из данной стали будет выдерживать высокие температуры без потери своих свойств. Этот параметр быстрорезов уникален.
Такая характеристика Р9, как сопротивление разрушению, отвечает за прочность и высокие механические способности стали. Этот показатель даёт возможность эксплуатировать инструменты из Р9 на большой глубине (сверление) и на больших скоростях (резцы, метчики и свёрла).
|
Механические свойства при температуре 20oС |
|||||
| Термообработка | Предел прочности, МПа | Предел текучести, Мпа | Относительное удлинение, % | Относительное сужение |
Ударная вязкость , кДж / м2 |
| Состояние поставки | 840 | 490 | 10 | 29 | 260 |
Физические свойства Р9
Плотность: 8,81 г/см3
Технологические свойства марки Р9
Технологические способы производства Р9 и обработка
При изготовлении инструментов из быстрорежущей стали Р9 применяют два технологических метода:
- классический метод - разливка расплавленного металла для формования слитков, которые впоследствии подвергают ковке;
- порошковая металлургия - расплавленный металл распыляют, используя струю азота.
Это даёт возможность подвергнуть изделие предварительному отжигу с последующей закалкой. Важно, что такая технология производства предупреждает «нафталиновый излом» (получение крупнозернистой структуры), который может привести к проблемам готового изделия – инструмент с подобным изломом, характеризуется повышенной хрупкостью, легко ломается и крошится.
Закалку готовых инструментов из Р9 выполняют при температурах, которые не увеличивают зернистость структуры.
А чтобы снизить количество аустенита в сплаве до возможного минимума, применяют такие технологические процессы:
- несколько циклов нагревания изделия, при выдержках определенного температурного режима, последующее охлаждение с многократным отпуском;
- а до отпуска, изделие подвергают охлаждению до -800 ˚С.
Способы улучшения свойств изделий из Р9
Высокие режущие свойства быстрорежущих сталей повышают, используя специальную термическую обработку – закалка при 1200-1300 °С, и отпуск, создающий дисперсионное твердение.
Для повышения таких свойств инструментов из Р9, как высокая твёрдость, стойкость к коррозии, износостойкость, их подвергают обработке определёнными методами.
- Азотирование - насыщение слоя поверхности инструмента азотом. Использование газовой среды с азотом и аммиаком способствует созданию менее хрупкого поверхностного слоя.
- Цианирование - насыщение поверхностного слоя изделия цинком.
- Сульфидирование - проводят в жидких расплавах сульфидов с добавлением соединений серы.
- Обработка паром.
Нужно учитывать, что все процессы выполняют для инструментов из Р9 после заточки, шлифовки, термической обработки их режущих участков.
