HSS-сталь -основные характеристики, особенности, марки стали и условные обозначения

Химический состав и характеристики

В зависимости от легирующих элементов стали HSS делятся на три основных группы:

Т – с высоким содержанием вольфрама.
М – для легирования использован молибден.
Высоколегированная группа.

Аналогами отечественных марок стали являются Р18, Р6М5 и другие сплавы Р, широко применяемые для изготовления инструментов.

HSS-стали с высоким содержанием вольфрама применяются редко по причине высокой стоимости. Наибольшее применение получили марки Т1 и Т15, первый относится к сплавам общего назначения, второй, помимо вольфрама, содержит ванадий и кобальт, что обеспечивает высокую стойкость к износу и работе в высокотемпературном режиме.

Стали группы М более доступны по цене и, соответственно, более распространены в современной металлообработке. Помимо молибдена, для легирования может использоваться ванадий, кобальт и вольфрам, что обеспечивает высокую стойкость к абразивному износу. При изготовлении инструментов с высокими требованиями к температурной стойкости используют марки стали начиная с М41.

Особенности термической обработки

Результатом высокотемпературной обработки быстрорежущих сталей становится изменение структуры материала для получения определенных физико-механических свойств, требуемых при работе с данным инструментом.

Отжиг

HSS-сталь после процесса прокатки и ковки приобретает повышенную твердость и внутреннее напряжение. В связи с этим заготовки предварительно подвергаются отжигу. Отжиг снимает внутреннее напряжение материала, улучшает обрабатываемость и подготавливает ее для закалки.

Процесс отжига происходит при температуре около 850-900оС. Тем не менее следует опасаться излишнего повышения температуры и длительности выдержки, потому что сталь при этом может получить повышенную твердость. В связи с пониженной теплопроводностью сплава нагрев осуществляется медленно и равномерно.

Изделия загружают в печь при температуре 200-300оС, при этом увеличивают последующий нагрев со скоростью 150-200о/час. Процесс оканчивается медленным охлаждением: сначала в печи до 650оС, а затем до комнатной температуры на открытом воздухе.

Для защиты от обезуглероживания отжиг производят в закрытых ящиках с нейтральной средой.

Машиностроительные заводы небольшое количество заготовок подвергают изотермическому отжигу. Их нагревают до 880-900оС короткое время, а затем переносят в печь с температурой не выше 720-730оС на 2-3 часа. Для защиты от появления излишних внутренних напряжений заготовки охлаждают в печи до 400-450оС, а затем оставляют на открытом воздухе.

Обычный отжиг длится дольше, чем изотермический процесс. В последующем заготовки проходят механическую обработку, а затем инструмент подвергается окончательному процессу термической обработки — закалке и отпуску.

Закалка

Инструменты, выполненные из быстрорежущей стали, подвергаются закаливанию при температурах свыше 1300оС. После процесса закалки происходит многократный отпуск при 550-560оС. Такая температура необходима для растворения в аустените большого количества карбидов для получения высоколегированного аустенита.

При дальнейшем охлаждении получается высоколегированный мартенсит, который содержит большое количество вольфрама, ванадия и хрома. Мартенсит не распадается во время нагрева до 600оС, что придает быстрорежущей стали красностойкость.

Для получения высоких показателей красностойкости температура во время закалки должна быть очень высокой. Однако есть предел, при повышении которого в быстрорежущей стали начинается быстрый рост зерна и происходит оплавление.

Марки стали

При выборе инструмента, изготовленного из HSS-сталей, необходимо учесть характеристики отдельных марок стали. Так, сверла широкого применения чаще всего изготавливаются из стали М1, которая отличается высокой гибкостью и стойкостью к ударным нагрузкам. Но по красностойкости этот сплав уступает М2, который используется для изготовления широкого ассортимента инструментов различного назначения, предназначенных для использования в станках. Данный сплав отличается высокой стойкость режущих кромок к истиранию и хорошей стойкостью к высоким температурам.

Для крупных сверл подвергающихся высокой нагрузке более всего подходит сплав М7, характеризуемый высокой гибкостью и надежностью. Изготовленный из него инструмент отлично подходит для сверления отверстий в твердых материалах.

Также широко используются следующие марки сталей группы HSS:

М50 – гибкий сплав, используемый для инструмента, предназначенного для работы с ручным электроинструментом. Уступает по температурной стойкости другим маркам.
М35 – сплав HSSE с повышенным содержанием кобальта и высокой стойкостью к температурной нагрузке, превышая по данному показателю М2. Недостатком является пониженная стойкость к ударным нагрузкам.
М42 – сплав с максимальным содержанием кобальта, что обеспечивает высокую красностойкость и устойчивость к абразивному износу. Отлично подходит для работы с вязкими и твердыми материалами.

Чем отличаются HSS-сверла от твердосплавных моделей

В первую очередь, HSS-сверла отличаются от твердосплавных по технологии изготовления материала.

Быстрорежущую сталь получают путем добавления в углеродистую сталь вольфрама, хрома, молибдена и иных компонентов. Материал HSS-сверл обладает высокой прочностью.
Твердый сплав — это композитный материал, изготовленный по технологии порошковой металлургии. Он состоит из частиц микронного размера. Основной компонент — карбид вольфрама. К дополнительным относятся карбид титана, карбид тантала и пр.

Твердосплавные инструменты от HSS-сверл отличаются более высокими твердостью и термостойкостью. Однако твердые сплавы имеют меньшую прочность. Они боятся вибраций и силовых нагрузок. Это не позволяет использовать твердосплавные сверла для прерывистой обработки заготовок на высоких скоростях.

Из-за сложной технологии изготовления твердосплавные инструменты стоят дорого. Цены на сверла из быстрорежущей стали значительно ниже.

Это интересно: Марки нержавеющей стали — классификация, расшифровка

Условные обозначения

Химический состав марок стали HSS не указывается в маркировке и доступен лишь в каталоге. Но есть условные обозначения групп материалов, на которые можно ориентироваться при подборе инструмента:

HSS или HSS R. Материал с наименьшей стойкостью подвергнутый термообработке.
HSS G – инструмент шлифованный с помощью боразона с высокими показателями стойкости.
HSS E – сплав с содержанием кобальта. Подходит для обработки вязких и твердых материалов.
HSS G TiN – инструмент с напылением из нитрида титана.

HSS-стали широко применяются в современной металлообработке для инструментов различного типа, в первую очередь благодаря оптимальному сочетанию цены и качества.

Область применения быстрорежущих сталей

Состав материала определяет область применения и рабочие характеристики. Инструменты, изготовленные из данного металла, способны выдержать длительную эксплуатацию.

HSS-сталь применяют:

для изготовления сверл со сложной формой и конструкцией, получаемой с помощью литья;
при производстве режущей кромки резцов для повышения износостойкости;
для формирования напаек режущего инструмента;
для изготовления фрез, зенкеров, метчиков, плашек, ножей или пильных полотен.

Советы по выбору

Чтобы выбрать нужное сверло, необходимо обратить внимание на важные моменты.

Изучить характеристики материала и возможности сверла, чтобы инструмент удовлетворял требованиям выполняемой работы.
Посмотреть на цвет изделия. Он может говорить о том, как был обработан металл.
желтый – металл обработан, устранено внутреннее напряжение в материале;
ярко-золотой оттенок говорит о наличии нитрида титана, что повышает износостойкость;
черный – металл обработан горячим паром.
Изучить маркировку, чтобы узнать тип стали, диаметр, твердость.
Узнать о производителе, проконсультироваться со специалистами.
Изучить вопрос заточки инструмента.

Часто сверла продаются наборами, например, с различным диаметром. Вопрос приобретения такого инструмента требует понимания, для каких целей требуется сверло и как много вариантов может быть использовано.

Зарубежная маркировка HSS-сверл

Как мы уже отметили выше, маркировка HSS означает, что сверло по металлу, изготовлено из быстрорежущей стали. Зарубежные производители инструментов добавляют различные дополнительные обозначения, которые говорят об используемых технологиях и иных особенностях. Расскажем о маркировках распространенных HSS-сверл.

На выбор сверл HSS напрямую влияют следующие факторы.

Оборудование, которое нужно оснастить сверлом. Покупайте сверла с хвостовиками, подходящими к имеющейся в наличии технике.
Частота использования. Если ищете HSS-сверло для разовых работ, подойдут недорогие модели. Если же инструментом будете пользоваться часто, не экономьте на качестве.

Подробную информацию о выборе сверл по металлу для различных работ вы найдете в этой статье (поставить ссылку на страницу со статьей №1).

and1111

15-12-2009 19:12

привет сообществу! вот, поимел обрезок ножа от фуганка из этого. знаю, что быстрорезная сталь с вольфрамом, а годится ли она на клинок, можно ли к ней хвост приварить, чем, сильно ли ржавеет — ничего не знаю. пытался у сержанта спросить через личку, поскольку тут и так тем про металл хватает, но ганза в своем репертуаре…

AAAAA

15-12-2009 19:26

р18. мне клин из этого очень понравился. а так на любителя.

Borz87

15-12-2009 19:44

вчера тоже в магазине увидел, думаю брать-не брать, короткий 200мм 400руб стоит, длинный с метр- больше тышши, а люди порой просють именно быстрорезину- фрезы доканали, пол дня потратишь пока из нее полосу выточишь.. там кста закалка не зонная, надеюсь?

Udod

15-12-2009 20:15

У меня еще в детстве клинок из Р18 на три части раскололся (правда его в забор метнули.) А в студенческие годы у товарища в походе из режущей кромки несколько кусков выкололось. В общем,самая хрупкая из всех быстрорезов, но режет хорошо.

and1111

15-12-2009 20:52

ага. подходяще. метать-рубить не собираюсь, закален целиком. давно хотел для дорогого андрей василича ножик сделать из хорошей углеродки, надоело мыло нержавеющее. хочу, чтобы — вжик! а хвост от сварки не отскочит? или надо погреть предварительно? а перезакалить его можно?

sheb

15-12-2009 21:08

А с чего вы решили, что это Р18?К примеру у меня на станке стоят ножи «FABA»,там тоже написано HSS18%W,строгают здорово, но пробовал для ножа рез супермыльный, выкинул на помойку.

Ножедел

15-12-2009 21:09

С Р18 уже больше года работаю. Отменная сталюка!! Но я её на клинки из квадрата 18мм кую.

Хвост приварить?! Ничего не скажу, ибо не пробовал!

Перекалить? Там температура нужна порядка 1250-1280С. Без опыта и экспериментов ничего путного не выйдет.

А так, можно и из ножа рубаночного отслесарить. Но ничего особенного ожидать не приходится.

dblsav

15-12-2009 21:49

Делал ножик из этой сталюки. Не скажу, что рез отличный, но и не скажу, что супермыльный. «Пацанских тестов» при поводах в 0 не выдержит, выкрошится. Рыбалку десятидневную ножик отпахал честно. Есть мнение, что точить ножи из этой стали надо не как обычно, а без полирования РК. Удачи.

sheb

15-12-2009 22:02

quote: Есть мнение, что точить ножи из этой стали надо не как обычно, а без полирования РК.

Типа чтоб была не микропила, а макро?
dblsav

15-12-2009 22:10

quote: Originally posted by sheb: Типа чтоб была не микропила, а макро?

«Типа да»…. алмазом 20-40 микрон и хорош.

boroda-fish

16-12-2009 12:21

quote: «Типа да»…. алмазом 20-40 микрон и хорош.

присоединяюсь, почему-то на Р18 И Р9 поправка после алмазной «20-ки» «пятёркой»-бреет лучше ,а рез-мыльнеет не по детски… а полировка «единичкой»-вообще пмсм портит рез а почему считается что HSS 18%W-это р18?
—————— С уважением, БородатыйРыб

anatoly

16-12-2009 04:32

quote: а почему считается что HSS 18%W-это р18?

Потому, что в Р18 тоже 18% вольфрама. Делал нож из нее, дома еще кусок лежит. Восхищения не вызвал, но вполне ничего. Сделал спуски в ноль при 4 см ширине и 3 мм толщине. Не выкрашиваются. Рез так себе. Быстро бритвенную остроту теряет, но на остаточной режет долго. Как говорят -«рубит хорошо, а режет не очень». Приварить, что либо просто не получится. Лучше под ласточкин хвост вырезать, или пропил болгаркой сделать и шпильку приклепать. С Уважением
Декабрь

16-12-2009 12:58

Если нож от фуганка, то ето 8х6нфт, сталь на нож лучше не придумаешь. Ржавеет слабо, твердость 56-58, не боится прижогов на наждаке(в разумных пределах), точится легко, режет замечательно, сварке поддается.

chief

16-12-2009 13:03

Мне не лень писАть везде — паять хвост серебром или латунью мне проще, чем варить, ибо это дома, на кухне…

GAU-8A

16-12-2009 13:24

Аргоном можно все приварить, хвостовики из нержи приваривали к 90V, к яп.CV134, к петриковской металлокерамике.

sm special

16-12-2009 13:37

quote: Originally posted by and1111: …, можно ли к ней хвост приварить, чем, …

Из «Марочник сталей и сплавов» о Р18: свариваемость — хорошая при стыковой электросварке со сталями 45 и 40Х. Из теории: Р18 имеет очень неоднородную структуру и по качественным показателям существенно уступает Р3М5.
and1111

16-12-2009 14:48

на наждаке я ее пробовал: редкие маленькие темные искры.

anatoly

16-12-2009 17:33

quote: Если нож от фуганка, то ето 8х6нфт

Но там вольфрама 18% нет.
Варится хорошо, когда отпущенная, а когда закаленная, почему-то не хочет. По крайней мере у нас сварщики заварить не смогли. Вроде и сварщики не плохие. Рвет ее после сварки и в акурат по шву. Может греть шов нужно, или, чтоб медленно остывал. Ну в общем, не получилось у нас тогда.

ЗЫ 18 % вольфрама так просто в любой состав не запихаешь. В общем должна быть аналогом Р18, но если смотрели по марочнику, то там прыжки до 0.2 процента в углероде, хроме — до 1, и т.д. и все это в пределах госта, так, что об аналоге даже от плавки к плавке наверное говорить не приходится. Потом я заметил, что быстрорез лучше режет при меньших твердостях (в районе 50-55) (Мое ИМХО), при 57-58 — а именно такая твердость у ножей для деревообработки, он режет хуже. ВСе имха, конечно. С Уважением

and1111

16-12-2009 19:54

вот тов. сержант-любитель быстрорезов, а чего-то нейтралитет соблюдает. а ведь точно знает, что из этой железки может получиться. ну, а чтоб по сварке не рвало, надо предварительно газом нагреть. мне нужно хвост только удлинить, клинок не пострадает.

Аббревиатурой HSS, составленной из начальных букв английских слов High Speed Steel, обозначается целая группа сталей, относящихся к категории быстрорежущих. Из сталей данного типа изготавливаются фрезы, метчики, плашки для нарезания резьбы. Значительно реже такой материал применяют для производства ножовочных полотен и ножей.

Сплавы категории HSS относятся к , в отдельных марках которых может содержаться значительное количество вольфрама. Твердость инструмента, изготовленного из сталей данного типа, может находиться в интервале 62–64 единицы по шкале HRC.

Концевая фреза, изготовленная из стали HSS-Co8 способна обрабатывать материал с пределом прочности до 1100Н/мм 2

Инструменты из сталей HSS, если сравнивать их с твердосплавными, отличаются более доступной стоимостью и более высокой прочностью, что позволяет успешно применять их для прерывистого резания. Между тем выполнять обработку с их помощью допускается на более низких скоростях резания, если сравнивать с твердосплавными сверлами.

Состав , которые зарубежные производители называют сплавами категории HSS, постоянно совершенствовался. Так, с конца XIX века в такие стали начали добавлять значительное количество вольфрама (до 18%), а с 1912 года в данных сплавах стал появляться кобальт. И только в 1930 году в состав HSS-сталей включили молибден.