Сталь марки Р18
| Марка: Р18 (заменитель: Р12) Класс: Сталь инструментальная быстрорежущая Вид поставки: сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 19265-73 , ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006. 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 заготовка ГОСТ 19265-73 , ГОСТ 1133-71. Использование в промышленности: резцы, сверла, фрезы, резьбовые фрезы, долбяки, развертки, зенкеры, метчики, протяжки для обработки конструкционных сталей с прочностью до 1000 МПа, от которых требуется сохранение режущих свойств при нагревании во время работы до 600 °С. |
| Химический состав в % стали Р18 | ||
| 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 | ~73 | |
| Дополнительная информация и свойства |
| Термообработка: Состояние поставки Температура ковки: °С: начала 1200, конца 900. Охлаждение в колодцах при 750-800 °С. Твердость материала: HB 10 -1 = 255 МПа Температура критических точек: Ac1 = 820 , Ac3(Acm) = 860 , Ar3(Arcm) = 770 , Ar1 = 725 Свариваемость материала: хорошая при стыковой электросварке со сталями 45 и 40Х. Обрабатываемость резанием: при HB 212-228 К υ тв. спл=0,6 и Кυ б.ст=0,3 |
| Механические свойства стали Р18 в состоянии поставки (после отжига) при 20 °С | ||||||||||
| σ0,05 (МПа) | σ0,2 (МПа) | σв(МПа) | δ5 (%) | ψ % | σсж0,2 (МПа) | σсж (МПа) | ε (%) | Τк (МПа) | γ (%) | KCU (Дж / см2) |
| 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 Р18 в состоянии поставки (после отжига) при повышенных температурах | ||||||||
| Температура испытания, °С | σ0,2 (МПа) | σв(МПа) | δ5 (%) | ψ % | σсж (МПа) | Τк (МПа) | KCU (Дж / см2) | НВ |
| 200 400 600 800 1000 1100 1200 | 450 (50) 420 (40) 300 (40) 110 (20) 90 (20) --- 30 (10) | 830 (80) 700 (70) 480 (50) 200 (20) 100 (20) --- 30 (10) | 13 (2) 15 (2) 31 (3) 60 (5) 42 (4) --- 12 (3) | 22 (4) 22 (4) 55 (6) 70 (6) 55 (6) --- 25 (5) | 1050 (50) 850 (50) 620 (40) 100 (20) 50 (10) --- 40 (10) | 520 (30) 450 (30) 300 (20) 100 (20) 50 (10) --- 40 (10) | --- --- --- --- 100 (10) 130 (15) 45 (5) | 227 (6) 210 (6) 140 (6) 30 (4) 24 (4) --- 4 (1) |
| Механические свойства стали Р18 в термообработанном состоянии | ||||||
| σ0,05 (МПа) | σв(МПа) | σсж0,2 (МПа) | σсж (МПа) | Τк (МПа) | σизг (МПа) | KCU (Дж / см2) |
| 2480 (70) | 2150 (110) | 3060 (90) | 3820 (120) | 1880 (100) | 3000 (200) | 30 (3) |
| Механические свойства стали Р18 в термообработанном состоянии при повышенных температурах | |||
| Температура испытания, °С | σизг (МПа) | HV | HRC∂ |
| 200 400 500 550 600 650 | 3570 (180) 3730 (180) 3290 (160) 3060 (150) 2430 (120) 2180 (110) | 815 (10) 755 (10) 712 (10) 661 (10) 615 (10) 504 (10) | 64 62 60 58 56 51 |
| Механические свойства стали Р18 в зависимости от температуры отпуска | |||||
| Температура отпуска, °С | σв (МПа) | KCU (Дж / см2) | HRC∂ | ||
| Закалка 1280 °С, масло. Отпуск трехкратный по 1 ч | |||||
| 400 500 550 600 | 1370 1470 2350 2210 | 23 19 17 --- | 61 63 66 65 | ||
| Красностойкость (ГОСТ 19265-73) | ||||
| Температура, °С | Время, ч | HRC∂ | ||
| 620 | 4 | 59 | ||
| Шлифуемость - повышенная (ГОСТ 19265-73) | ||||
| Физические свойства стали Р18 | ||||||
| T (Град) | E 10- 5 (МПа) | a 10 6 (1/Град) | l (Вт/(м·град)) | r (кг/м3) | C (Дж/(кг·град)) | R 10 9 (Ом·м) |
| 20 | 2.28 | 8800 | 419 | |||
| 100 | 2.23 | 26 | 472 | |||
| 200 | 2.19 | 27 | 544 | |||
| 300 | 2.1 | 28 | 627 | |||
| 400 | 2.01 | 29 | 718 | |||
| 500 | 1.92 | 28 | 815 | |||
| 600 | 1.81 | 27 | 922 | |||
| 700 | 27 | 1037 | ||||
| 800 | 1152 | |||||
| 900 | 1173 | |||||
Свёрла из быстрорежущей стали нагревают с промежуточным подогревом. При подогреве в камерной печи свёрла рекомендуется устанавливать в вертикальное положение хвостовиком в специальные отверстия, высверленные в огнеупорном кирпиче. Этот способ подогрева обеспечивает равномерный нагрев и наименьшую поводку при закалке. При подогреве свёрл в горизонтальном положении необходимо пользоваться подставками из огнеупорного кирпича со специальными углублениями.
После окончательного нагрева охлаждение производится в селитровой ванне при температуре ванны 450-500° или в масляной ванне до температуры 150-200° с последующим остыванием на воздухе. Хорошие результаты в части предохранения от поводки для свёрл диаметром до 8-10 мм даёт охлаждение прокатыванием специальным утюгом-так называемая закалка под утюгом.
При отсутствии возможности закалки в горячих средах и вследствие трудности правки свёрла больших диаметров охлаждают на воздухе в клещах в подвешенном состоянии. Отпускают двукратно при температуре 540-580° по 1 часу. Проверяют на твёрдость тарированным напильником. Твёрдость Rc = 62-65, а для свёрл до 5 мм Rc = 60-64. Свёрла диаметром свыше 6 мм с коническим хвостовиком и 8 мм с цилиндрическим хвостовиком согласно ГОСТ 2034-80 изготовляют с приваренными хвостовиками из Ст5, Ст6 и из сталей 45 и 50. Цилиндрические хвостовики закалке не подвергаются. В конических хвостовиках калят лапку путём нагрева её в свинцовой ванне до температуры 830-850° и охлаждения в масле. Требуемая твёрдость лапки Rc=30-45.
Развёртки и зенкеры изготоеляют из углеродистой, легированных 9ХС, X, ХВГ, ШХ12 и быстрорежущей сталей. Из быстрорежущей стали в основном изготовляют развёртки и зенкеры, работающие на высоких скоростях резания и обрабатывающие твёрдые стали. Из легированных и углеродистых сталей изготовляют машинные развёртки и зенкеры, работающие с умеренной скоростью резания, а также ручные.
При изготовлении развёрток со вставными ножами корпус изготовляют из сталей 45, 50 или из стали 40Х, а ножи - из быстрорежущей или легированной. В сварных развёртках для хвостовиков применяют Ст6 и стали 45, 50.
Нагрев развёрток и зенкеров из быстрорежущей стали под закалку должен производиться с подогревом. Окончательный нагрев для всех марок стали производят в соляной печи. Развёртки из быстрорежущей стали надо охлаждать в селитре при температуре 450-500° или же в масле до температуры 150-200° с последующим остыванием на воздухе. Длинные развёртки охлаждают на воздухе в подвешенном состоянии для уменьшения коробления. Развёртки из легированной стали охлаждают в горячем масле, а из углеродистой - в воде с переносом в масло. Развёртки из углеродистой стали малых диаметров (до 6-8 мм) охлаждают в масле. Специальные развёртки с двумя и более переходами следует изготовлять из стали, принимающей закалку в масле или на воздухе.
Отпуск развёрток из быстрорежущей стали производят двукратно, с выдержкой по 1 часу по достижении температуры 540-580°. Развёртки из углеродистых и легированных сталей отпускают в масляной ванне при температуре 150- 180° с выдержкой от 1 до 2 час. Контроль на твёрдость зубьев развёрток и зенкеров производится тарированным напильником, а торцов развёрток алмазным конусом. Твёрдость режущей части: для развёрток из быстрорежущей стали до диаметра 6 мм Rc = 61-63, а свыше 6 мм Rc = 62-65; для развёрток из легированной и углеродистой сталей Rc = = 59-64.
Хвостовые развёртки из быстрорежущей стали диаметром свыше 10 мм изготовляют сварными. Хвостовики изготовляют из сталей 45 , 50 и Ст. 6. Цилиндрические хвостовики развёрток закалке не подвергают. Квадраты и лапки хвостовиков закаливают на твёрдость Rc = 30-45. Корпуса развёрток со вставными ножами закаливают на твёрдость Rc = = 30-40. В развёртках из углеродистой и легированной сталей вначале калят квадраты и лапки, а затем режущую часть. Продолжительность нагрева развёрток под закалку приведена в табл. 18.
Из быстрорежущей стали Р18 (и некоторых других) изготавливают также разнообразный инструмент: протяжки, метчики и т.д.
Технологический процесс изготовления протяжек из быстрорежущей стали:
1) ковка (при отсутствии мерного материала);
2) изотермический отжиг для поковок;
3) предварительная механическая обработка;
4) первая термическая обработка: а) нагрев до температуры закалки с промежуточным подогревом, б) охлаждение в масле, в) отжиг при температуре 770 - 790° и г) правка;
5) чистовая механическая обработка;
6) вторая термическая обработка: а) подогрев до температуры 800-850° и обкатка в буре при нагреве в камерной печи, б) окончательный нагрев, в) охлаждение до температуры 300-400°, г) правка при температуре 300-400°, д) охлаждение на воздухе в подвешенном состоянии, е) отпуск двукратный по 1 часу после достижения 540-580° и ж) правка при охлаждении от температуры отпуска;
7) очистка на пескоструйном аппарате или травлением;
8) нормализация хвостовой части в свинцовой ванне при температуре 800-850° (для протяжек, нагреваемых полностью);
9) шлифование;
10) отпуск в масляной ванне при температуре 200-250° для снятия внутренних напряжений, возникших при шлифовании. Твёрдость режущей части Rc = 62-65.
Протяжки из быстрорежущей стали изготовляются сварными. Материалом для хвостовиков служит сталь 40Х, допускается и сталь 50. Твёрдость передней хвостовой части Rc = 35 - 45. Если при нормализации не получают требуемой твёрдости, то следует произвести закалку передней части хвостовика путём нагрева в свинцовой ванне до температуры 840-850° и охлаждения в масле. Отпуск хвостовика производить в селитре.
Метчики из быстрорежущей стали нагревают под закалку с подогревом. Окончательный нагрев производят в соляной ванне. Охлаждают в селитре с температурой 450-500° или в масле до температуры 150-200° с последующим охлаждением на воздухе. Длинные метчики охлаждают на воздухе в подвешенном состоянии. Отпускают двукратно с выдержкой по 1 часу после достижения температуры 540-580°.
Метчики из быстрорежущей стали диаметром свыше 12 мм изготовляют сварными. Хвостовики изготовляют из сталей 45 и 50. Закалку квадратов хвостовиков метчиков из углеродистых и легированных сталей производят до закалки режущей части, а в метчиках из быстрорежущей стали после закалки режущей части. Твёрдость квадрата хвостовика Rс= 30 - 45. Метчики диаметром до 4 мм можно калить полностью с одинаковой твёрдостью режущей части и хвостовика.
Зубила для насечки напильников изготовляют из быстрорежущей стали Р18 или Р9. Закаливают рубящую часть (лезвие) на длине 20-30 мм с последующим двукратным отпуском при температуре 540-580°. При закалке нельзя допускать перегрева, так как перегретое зубило выкрашивается, требует частой переточки и этим значительно снижает производительность труда рабочего.
Тангенциальные плашки также изготовляют из быстрорежущей стали. Нагрев плашек под закалку производят в соляной ванне с предварительным подогревом. В случае окончательного нагрева в камерной печи, при подогреве до температуры 800° плашки покрывают слоем буры. Охлаждать плашки можно в селитре при температуре 450 -500° или в масле до температуры 150-200°, а затем на воздухе. Отпускают двукратно по 1 часу при температуре 540-580°. Контролируют твёрдость на приборе РВ. Требуемая твёрдость Rc = 62 -65.
Для цилиндрических фрез из быстрорежущей стали следует применять предварительный подогрев. Окончательный нагрев лучше всего вести в соляной печи. При нагреве в камерной печи нагретую фрезу перед окончательным нагревом следует обкатывать в буре.
Продолжительность нагрева цилиндрических фрез из быстрорежущей стали под закалку приведена в таблице:
| Диаметр, мм | Ширина, мм | Кол-во одновременно нагреваемых фрез | Время нагрева в соляной ванне, мин | Время нагрева в камерной печи, мин |
| 40 50 60 75 90 | 50 60 60 75 100 | 2 2 2 1 1 | 1,1-1,2 1,4-1,5 1,8-2 2,6-2,8 3,8-4 | 2,2-2,4 2,8-3 3,6-4 5,2-5,6 7,6-8 |
Охлаждение производится в селитре при температуре 450 - 500° в течение 5-10 мин., а потом на воздухе или же в масле до температуры 150-200° и затем на воздухе. Время пребывания в масле устанавливается опытным путём для каждого размера фрезы. При нагреве фрез большого диаметра в соляных ваннах следует выключать ток во избежание прикосновения к электродам и пригара фрезы. Отпуск производится двукратный с выдержкой по 1 часу при температуре 540-580°. Твёрдость Rc = 62-65. Твёрдость замеряют на торце возле зуба. Контроль сплошной.
Фрезы дисковые тонких сечений во избежание деформации охлаждают зажатыми между закалочными металлическими плитами до полного охлаждения.
Электрошлаковая наплавка стали Р18: сталь Р18 склонна к образованию закалочных трещин, поэтому заготовку необходимо предварительно подогревать до температуры 550° С. После наплавки изделие загружают в печь при температуре 600° С, выдерживают при этой температуре 1,5 ч и затем охлаждают на воздухе. После этого необходимо подвергнуть изделие двукратному отпуску при температуре 560-580°С (выдержка 1,5 ч). Твердость наплавленного слоя после полной термообработки составляет HRC 63-64.| Краткие обозначения: | ||||
| σв | - временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа | ε | - относительная осадка при появлении первой трещины, % | |
| σ0,05 | - предел упругости, МПа | Jк | - предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа | |
| σ0,2 | - предел текучести условный, МПа | σизг | - предел прочности при изгибе, МПа | |
| δ5,δ4,δ10 | - относительное удлинение после разрыва, % | σ-1 | - предел выносливости при испытании на изгиб с симметричным циклом нагружения, МПа | |
| σсж0,05 и σсж | - предел текучести при сжатии, МПа | J-1 | - предел выносливости при испытание на кручение с симметричным циклом нагружения, МПа | |
| ν | - относительный сдвиг, % | n | - количество циклов нагружения | |
| sв | - предел кратковременной прочности, МПа | R и ρ | - удельное электросопротивление, Ом·м | |
| ψ | - относительное сужение, % | E | - модуль упругости нормальный, ГПа | |
| KCU и KCV | - ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами соответственно вида U и V, Дж/см2 | T | - температура, при которой получены свойства, Град | |
| sT | - предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), МПа | l и λ | - коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), Вт/(м·°С) | |
| HB | - твердость по Бринеллю | C | - удельная теплоемкость материала (диапазон 20o - T ), [Дж/(кг·град)] | |
| HV | - твердость по Виккерсу | pn и r | - плотность кг/м3 | |
| HRCэ | - твердость по Роквеллу, шкала С | а | - коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o - T ), 1/°С | |
| HRB | - твердость по Роквеллу, шкала В | σtТ | - предел длительной прочности, МПа | |
| HSD | - твердость по Шору | G | - модуль упругости при сдвиге кручением, ГПа | |
