Сплав елемента восьмий групи періодичноїсистеми Менделєєва з атомним номером 26 (залізо) з вуглецем і деякими іншими елементами прийнято називати сталлю. Вона має високу міцність і твердістю, позбавлена пластичності і в'язкості завдяки вуглецю. Легуючі елементи підвищують позитивні характеристики сплаву. Проте сталлю прийнято вважати металевий матеріал, який містить не менше 45% заліза.
Розглянемо такий сплав, як сталь Р6М5, і дізнаємося, якими характеристиками він володіє і в яких областях застосовується.
До XIX століття для обробки кольорових металів ідерева використовувалася звичайна сталь. Її ріжучих характеристик для цього цілком було достатньо. Однак при спробах обробити сталеві деталі інструмент дуже швидко нагрівався, зношувався і навіть деформувався.
Англійська металург Р.Мюшетт шляхом проведення дослідів з'ясував, що для того, щоб зробити сплав міцнішим, в нього необхідно додати окислювач, який визволить з нього надлишки кисню. У литу сталь стали додавати дзеркальний чавун, в якому містився марганець. Так як він є легуючим елементом, його процентне співвідношення не повинно перевищувати 0,8%. Так, сталь Р6М5 містить від 0,2% до 0,5% марганцю.
Уже в 1858 році над отриманням сплавів звольфрамом працювали багато вчених і металурги. Вони точно знали, що це один з найбільш тугоплавких металів. Додавання його в сталь як легуючого елемента дозволило отримати сплав, який міг би витримувати високі температури і при цьому не зношуватися.
Сталь Р6М5 містить 5,5-6,5% вольфраму.Сплави з його змістом найчастіше починаються на букву «Р» і називаються швидкорізальними. У 1858 році Мюшеттом була отримана перша сталь, що містить 9% вольфраму, 2,5% марганцю і 1,85 вуглецю. Пізніше, додавши в неї ще 0,3% С, 0,4% Cr і прибравши 1,62% Mn, 3,56% W, металург отримав сплав, званий самокал (Р6М5). За своїми характеристиками він також схожий на сталь Р18.
Звичайно ж, в 1860-х роках, коли багато елементівбули в повному достатку, сталь з додаванням вольфраму вважалася найміцнішою. Згодом цього елемента в природі стає все менше, а ціна на нього зростає.
З економічної точки зору додавати великекількість W в сталь стало недоцільним. З цієї причини сталь Р6М5 користується набагато більшою популярністю, ніж Р18. Подивившись їх хімічний склад, можна побачити, що зміст вольфраму в Р18 - 17-18,5%, в той час, як в Вольфрамомолібденовие сплаві - до 6,5% максимум. Крім того, в самокале присутній до 0,25% міді і молібдену до 5,3%.
Крім уже перерахованих вище вуглецю, марганцю,вольфраму і молібдену, сталь Р6М5 також містить в своєму складі кобальт (до 0,5%), хром (4,4%), мідь (0,25%), ванадій (2,1%), фосфор (0,03% ), сірку (0,025%), нікель (0,6%) кремній (0,5%). Для чого ж вони потрібні?
У кожного легуючого елемента є своя функція.Так, наприклад, хром необхідний для термічного зміцнення, а нікель підвищує в'язкість. Молібден і ванадій практично усувають крихкість після відпустки. Деякі з легуючих елементів покращують такі властивості стали, як красностойкость і гаряча твердість.
Сталь Р6М5, характеристики якої ми вивчаємо, взагартованому стані має твердість 66 HRC при температурі випробувань до 600 ° С. Це означає, що навіть при сильному нагріванні вона не втрачає свої характеристики міцності, а значить, не зношується і не деформується.
Розшифровка стали залежить від того, як вонавиготовляється, які легуючі елементи включає і скільки містить вуглецю. Для різних типів існують свої позначення. Якщо, наприклад, сплав не містить легуючих елементів, то він позначається «Ст» і поруч число, яке показує середній вміст вуглецю в сталі (Ст20, Ст45).
У низьколегованих сплавах спочатку йдепроцентне кількість вуглецю, а потім літери, які позначають хімічні елементи (10ХСНД, 20ХН4ФА). Якщо ж біля них, як в прикладі, поруч немає цифр - значить, зміст кожного з них не перевищує 1%. Буква «Р» в марці сплаву позначає, що він є швидкорізальним (rapid).
Слідом за нею стоїть число - це процентнезміст вольфраму (Р9, Р18), а далі, букви і цифри - це легуючі елементи і їх процентне співвідношення. З цього випливає, що швидкоріжуча сталь Р6М5 містить до 6% вольфраму і до 5% молібдену.
Як правило, виробництво такого сплавукласичне і застосуються для всіх швидкорізальних сталей. Однак слід враховувати, що для того, щоб вольфрамомолібденовий сплав був дійсно міцним, твердим і зносостійким, його необхідно піддати відпалу.
Якщо інші марки, наприклад, Ст45, втрачають своївластивості міцності при відпалі, то швидкорізальні, навпаки, поліпшуються і стають міцнішими і твердее. Саме тому Р6М5 перед загартуванням отжигают. Як це відбувається?
Прокат (наприклад, полотно «сталь Р6М5») товщиною близько 22 мм в спеціальній печі нагрівають до температури 870 ° С, потім охолоджують до 800 ° С, а потім знову нагрівають. Таких циклів може бути близько 10.
Крім того, після п'ятого необхідно плавно знижувати температуру. Наприклад, нагрівання знову але до 850 ° С охолодити до 780 ° С. І так до тих пір, поки не дійде до позначки 600 ° С.
Такий складний процес відпалу пояснюється наявністюзерен аустеніту в легованих сплавах, що є вкрай небажаним. Нагрівання і охолодження дозволяє максимально розчинити легуючі елементи, але при цьому аустеніт не буде рости.
Якщо не витримати температурний режим іпровести відпал при температурі понад 900 ° С, то в сплаві утворюється підвищена кількість аустеніту і твердість знизиться. Охолодження ж рекомендується проводити за допомогою масляних ванн, це вбереже вольфрамомолібденовий сплав від тріщин і надколів.
Звичайно ж, як і будь-який інший сплав, Р6М5виготовляється в різному сортаменті. Так, в деяких цехах швидкорізальної гарячу сталь розливають в злитки. На іншому ж виробництві її катають гарячим прокатом. Для цього нагріті злитки обжимають між валами прокатного стану. Його одержувана форма буде залежати від форми самих валів.
Марка стали Р6М5 широко використовується для деталей, що працюють при високих температурах. З цієї причини останнім часом дуже популярним способом виготовлення стали є порошковий.
При розливанні гарячої стали в злитки, відбуваєтьсядуже швидке виділення карбідів з розплаву. У деяких ділянках вони формують нерівномірні області скупчення, які в подальшому є місцем зародження тріщин.
При порошковому виготовленні використовуєтьсяспеціальний порошок, в складі якого присутні всі необхідні компоненти. Його спекают в спеціальному вакуумному контейнері з високою температурою і тиском. Це сприяє тому, що матеріал виходить однорідним.
Сталь Р6М5 широко застосовується в різнихгалузях промисловості. Найчастіше її використовують для виготовлення ріжучих інструментів для токарних, фрезерних і свердлильних верстатів в металургії. Це пояснюється її характеристиками міцності, теплостійкості, твердості.
Як правило, з неї виготовляють свердла,мітчики, плашки, різці. Металоріжучий інструмент зі сталі Р6М5 відмінно підходить для різання на високих швидкостях, крім того, не вимагає охолодження Сожем. Ніж зі сталі Р6М5 - це також не рідкість.
Оскільки вольфрамомолібденовий сплав має високу твердість і підвищену в'язкість, його часто використовують для виготовлення ножів з міцними рукоятками і красивими візерунками.
Легуючі елементи в необхідній кількостідозволили створити унікальну сталь, яка практично не іржавіє і має хорошу шліфуємость. Це дозволяє при слюсарних роботах збільшувати швидкість різання в 4 рази.
Вона також використовується для виробництватеплостійких шарикопідшипників, що працюють на високій швидкості при температурі 500-600 ° С. Аналогами сплаву Р6М5 є Р12, Р10К5Ф5, Р14Ф4, Р9К10, Р6М3, Р9Ф5, Р9К5, Р18Ф2, 6М5К5. Якщо Вольфрамомолібденовие сплави, як правило, застосовуються для виготовлення інструменту для чорнової обробки (свердла, фрези), то ванадієві (Р14Ф4) для чистової обробки (розгортки, протяжки). На кожному ріжучому інструменті обов'язково існує маркування, що дозволяє дізнатися, з якого сплаву він зроблений.
