Быстрорежущая сталь Р18. Расшифровка, состав и обработка

Химический состав стали Р18

Расшифровка маркировки стали

Маркируется быстрорез Р18 при использовании определенных стандартов. В рассматриваемом случае расшифровка позволяет определить только содержанием вольфрама, концентрация которого указывается цифровой. Первая буква определяет группу быстрорежущих сталей. Концентрация других химических веществ определяет ГОСТом, не указывается при маркировке сплавов рассматриваемой группы.

Расшифровка маркировки быстрорежущей стали

Физические свойства Р18

Характеристики и применение

Рассматривая марку Р18 характеристики следует учитывать, что она часто подвергается термической обработке. К основным качествам относят:

1. Высокая твердость поверхностного слоя. Если провести термическую обработку твердость достигает 62-65 единиц HRC. Этого вполне достаточно для того, чтобы проводить резание конструкционных металлов обыкновенного качества при различной скорости и подаче. Кроме закалки выполняют отпуск, за счет которого достигается мелкозернистая структура.
2. Повышенная прочность определяет то, что рассматриваемый материал Р18 выдерживает длительную нагрузку.
3. Красностойкость позволяет проводить резание на протяжении длительного периода. Повышение температуры стали приводит к тому, что он начинает терять свои эксплуатационные характеристики.

Механические свойства стали Р18 при повышенных температурах

Механические и физические свойства стали Р18

Существенным недостатком назовем карбидную неоднородность. При изготовлении больших инструментов и их применении режущая часть может выкрашиваться. Решают проблему путем увеличения количества карбидной фазы. Проводимая термическая обработка делает структуру мелкозернистой и более устойчивой к механическому воздействию.

Применение Р18 можно связать с физическими особенностями материала. Они следующие:

1. Плотность составляет 8800 кг/см3.
2. Модуль упругости 220 МПа.
3. Твердость (без закалки) 227 НВ.
4. Максимальная текучесть 450 МПа.
5. Передел прочности при растяжении 830 МПа.

Ковка предусматривает нагрев заготовки до температуры 1200 градусов Цельсия. Свариваемость сплава хорошая, подогревать материал не нужно. Поверхность можно шлифовать при использовании обычных абразивных кругов.

Охотничий нож из стали Р18

Диск бензопилы из стали Р18

Саморезы, изготовленные из стали Р18

Область применения стали Р18 весьма велика. В большинстве случаев она применяется при изготовлении режущих лезвийных инструментов, которые могут применяться для механической обработки металлов с различной твердостью.

При применении инструментов, которые изготовлены из рассматриваемого инструментального сплава, скорость обработки увеличивается в 4 раза.

Существенно расширить область применения можно за счет закалки и отпуска, в некоторых случаях проводится ковка.

Механические свойства Р18 в зависимости от температуры отпуска

Производство режущего инструмента

Цена стали Р18 определяется типом проката, при этом учитывается вес изделия и объем заказа. Одним из видов готовых продуктов является сверло, которое изготавливается на основании требований Госстандарта 2034-80. К ним относится необходимость обеспечения твердости на хвостовике 63-68 HRC.

Шлифовка является последующей стадией после температурной обработки. Для этого используются специальные станки, способные гарантировать соблюдение допусков на продукт обработки – А1 и В1 по h8, В – h9.

Вернуться к содержанию

Механические свойства стали Р18 в термообработанном состоянии при повышенных температурах

Области использования

Благодаря вышеперечисленным характеристикам и невысокой стоимости сталь 95Х18 нашла применение во многих отраслях современного производства.

Авиационное приборостроение использует данную сталь для изготовления ответственных узлов механизмов, к которым предъявляются требования повышенного значения износостойкости. Детали из 95Х18 устойчивы в работе при температуре окружающей среды до 500 ºС и умеренном воздействии агрессивных сред. В первую очередь, сюда относятся посадочные кольца подшипников качения и скольжения.

В машиностроении сталь активно используется как материал деталей, работающих в условиях абразивного износа. Ее способы применения крайне разнообразны и включают всевозможные втулки, валы, оси, клапаны гидравлических установок, пружины и прочее.

В нефтяной промышленности 95Х18 применяют для изготовления ролико- и шарикоподшипников.

Самое большое распространение сталь 95Х18 получила при изготовлении клинкового оружия.

Основные современные ножи, применяемые в охоте и туризме, обычно производятся из сталей двух марок. Это 95Х18 и 65Х13. Каждая из них имеет свои особенности. До сих пор активно ведутся споры на форумах сайтов охотников, какая же все-таки из них лучше.

Сталь 95х18 для ножей плюсы и минусы

Преимущества:

• Прежде всего стоит отметить выгодное соотношение стоимости ножей и их эксплуатационных характеристик. Средняя их цена варьируется в пределах 3000 рублей.
• При более или менее «грамотном» использовании ножи держат заточку до 2 месяцев.
• Процесс заточки не требует высокой квалификации от владельца клинка.
• Данные ножи отличаются высокими характеристиками сопротивляемости коррозии металла.
• Повышенная твердость и прочность.

Недостатки:

• Ножи, изготовленные из стали 95Х18, имеют низкое значение показателя ударной вязкости. Это может стать причиной образования трещин при воздействии ударных нагрузок, а то и вовсе расколоть нож. Как результат, такие клинки непригодны для метания.
• Эксплуатационная характеристика клинка сильно зависит от проведенной ранее термической обработки. Сталь чувствительна к малейшим отклонениям от технологии ее проведения. Хотя отметим, что в условиях массового производства выполнение данной операции полностью возлагается на специализированное оборудование, сводящее появление некачественной продукции на нет.

Механические свойства стали Р18 в состоянии поставки (после отжига) при повышенных температурах

Особенности термической обработки

Термическая обработка при температуре порядка 1200 — 1300 ºC, с последующим отпуском, вызывает дисперсионное затвердевание. В процессе закаливания большая часть карбида Fe3W3C разлагается и переходит в твердый раствор аустенитного или мартенситного типа. Это приводит к насыщению сплава углеродом, вольфрамом и другими легирующими элементами. Отпуск, который выполняют при температурах в 550 — 560 ºC приводит к повышению твердости до максимальных параметров. Это происходит в следствии выделении карбидов и разложение остатков аустенита.

Инструмент сложной формы, в т.ч. тонколезвийный или работающий в условиях переменной нагрузки, например, на прерывистом точении должен обладать высокой прочностью и вязкостью.

Нагревание под закаливание сталей типа Р18 выполняют при таких температурах и временных паузах, которые обеспечат разложение карбидов и упрочнение аустенита. Это необходимо для получения необходимой теплостойкости.

Тонколезвийный инструмент, с размерами режущей части от 3 до 5 мм температура закаливания должна быть ниже на 10 — 20 ºC от максимальной (1250 ºC).

Высокие температуры, которые необходимы для проведения термической обработки впоследствии могут привести к появлению трещин и излишних напряжений. Для того, чтобы избежать этих неприятностей, подогрев материала выполняют в два этапа. Первый нагрев выполняют при уровне температуре 400 — 500 ºC, второй при 800 — 850 ºC. По достижении окончательной температуры, а это 1200 — 1300 ºC, время нахождения детали в зоне нагрева ограничивают. Допустимое время рассчитывают из соотношения 10 — 15 секунд на 1 мм толщины (диаметра). То есть сверло диаметром 5 мм может находиться при таком режиме порядка 50 — 75 секунд.

Время нахождения заготовки на подогреве может быть удвоено в сравнении с пиковой нагрузкой. То есть, то же сверло будет находиться на подогреве порядка 100 — 150 секунд.

Предварительный и финишный нагрев выполняют в соляной ванне. Она заполняется смесью из:

• 78 % ВаСl2 (хлорид бария);
• 22 % NaCl (натрий хлор).

Для предохранения заготовок от окисления раствор раскисляют с помощью фтористого магния.

Отпуск стали проводят также в несколько этапов. Заготовки выдерживают при температуре 550- 570 ºC, причём необходимо провести два — три сеанса длительностью один час каждый

Химсостав

В составе металла содержится:

• 73% феррума;
• 17,75±0,75% вольфрама;
• 15% молибдена;
• 4,1±0,3% хрома;
• 1,2±0,2% ванадия;
• 0,78±0,05% углерода;
• по 0,5% кобальта, марганца и кремния;
• 0,4% никеля;
• по 0,03% серы и фосфора.

Соответствие состава стали Р18 указанным нормам обеспечивает ее прочность, надежность и долговечность, позволяет использовать для изготовления инструментов и деталей для токарных, фрезерных станков, нарезки резьбы внутреннего и наружного типа, создания и обработки отверстий. Металл подходит для мехобработки легированной, углеродистой, конструкционной стали с пределом прочности до 1 ГПа, цветных металлов.

Сохранение рабочих параметров обеспечивается при температуре менее 600 С.

Минусы

• Самостоятельно ковать эту сталь очень сложно, ведь чтобы даже расплавить ее потребуется температура до 1280 градусов. После такого нагрева ее придется долго обрабатывать, что также сложно. Закалять готовый клинок можно только в предварительно разогретом до 200 градусов масле, после чего клинок продолжает стынуть на открытом воздухе. Также, после остывания его приходится трижды отпускать при температуре в 400 градусов, по часу каждый раз.
• Цена: этот сплав относится к высшему классу в области цены. Даже небольшой клинок из него будет стоить в районе четырех тысяч. А инструменты из него выпускаются только дорогими брендами.
• Р18, несмотря на содержание хрома, легко поддается коррозии, поэтому за ножом требуется ухаживать. Оберегайте его от воды и от других агрессивных веществ. Ножи из такой стали, как правило, покрываются защитным веществом еще на заводе, или же проходят защитное оксидирование. Со временем покрытие сходит, особенно если инструмент часто используется, а потому регулярный уход становится необходимым.
• При использовании ножа для выполнения поперечных нагрузок появляется большой риск сломать его. Это бывает со всеми ножами из очень твердой стали, потому что вместе с твердостью появляется и хрупкость. Но у ножей из Р18 этот риск заметно меньше, потому что особое внимание уделялось прочности – добавлены марганец и кремний.
• Точить клинок станет очень сложно, потому что сплав имеет высокую твердость. Единственная точилка, которая подойдет для таких ножей – корундовая, потому что корунд превосходит твердостью этот сплав. Сам процесс точения будет долгим и сложным. Но если у вас есть электрический станок с вращающимся точильным камнем, процесс становится намного легче и быстрее. Заточку нож держит около года, если не подвергать его экстремальным нагрузкам.

Вывод

Сталь Р18 хорошо подходит для изготовления клинков быстрорезов. Клинок не надо будет часто затачивать, а бритвенную остроту он будет держать даже при интенсивной работе

Следует проявлять осторожность при боковых нагрузках, так как на них клинок меньше рассчитан

Как рубящее оружие такой нож не подойдет – инструмент из такой стали может только резать, а потому он подойдет как кухонный или шкуросъемный. Также им можно будет и строгать по дереву, причем он будет легко резать самые твердые породы.

В такой нож придется вложить немало денег, но в качестве не придется сомневаться. Кроме того, такой клинок почти обязательно прослужит вам очень долго, при условии, что его будут использовать по назначению и защищать от коррозии.

На что обратить внимание при выборе

Туристический нож, для производства которого используют сталь 95х18, изготавливают с раскрывающимся клинком. Охотничьи клинки выпускают с фиксированной конструкцией. Ножи из стали 95х18 нужно выбирать по следующим критериям:

1. Конструкция – туристический нож лучше выбирать складной конструкции. Он должен обладать небольшим лезвием и очень компактными размерами. Охотничий нож должен быть минимальных габаритов, но со значительно большей шириной и толщиной, лезвие фиксируется рукояткой. В комплекте с изделием обычно идет чехол.
2. Размер – как туристические, так охотничьи клинки должны быть не менее 15 см в длину, но не более 25 см для их комфортного использования.
3. Рукоять – она должна быть изготовлена из материала, который слабо реагирует на окружающую среду. Лучшим вариантом будут полимеры.
4. Качество лезвия – оно должно быть без сколов, зазубрин, следов коррозии.
5. Заточка – чем больше угол заточки, тем для более грубых работ предназначен нож.

Стоит также обращать внимание и на другие характеристики ножа:

• толщину лезвия – оптимально 1,5–2 мм;
• наличие защиты на ручке – фиксатора, препятствующего скольжению ладони;
• баланс между рукояткой и лезвием.

Приобретая ножи из этой марки у проверенных поставщиков или в специализированных охотничьих и посудных магазинах, можно получить:

• гарантию на товар;
• сертификат качества;
• профессиональную консультацию по выбору.

Соблюдая эти несложные правила, можно быть уверенными, что изделие не подведет при любых условиях эксплуатации и прослужит на протяжении долгих лет.

Ковка

Сталь Р18, характеристики и применение которой мы уже подробно разобрали выше, может быть интересна также в качестве материала для изготовления различных хозяйственно-бытовых предметов, в частности ножей, зубил, стамесок, долот, в общем, всего, что хоть как-то предназначено для режущих работ. И дабы облегчить жизнь кузнецам и мастерам ножевого дела, мы подробно рассмотрим все основные технологические этапы производства подобных изделий.

1. Температурный коридор для ковки изделия – 1 280–900 °C. Однако из-за изначальной плотности материала сталь куется весьма проблематично. Потребуется потратить на это время и силы.
2. Закалка потребует предварительного нагрева клинка до 800 °C, после чего следует основной нагрев до закалочной температуры в 1 280 °C. Закаливается Р18 только в масле, разогретом до 200 °C, после чего остужается на воздухе.
3. Отпуск производится при температуре 400 °C в течение одного часа, но трижды. Итоговая твердость изделия будет в районе 62 единиц по шкале Роквелла.

Плюсы

• Высокое качество. Изделия из этой стали почти заведомо будут без дефектов, за счет качества изготовления сырья. Поэтому при покупке быстрореза из Р18 можно не волноваться.
• Высокая твердость очень важна для любого режущего инструмента. А марка Р18 имеет твердость по шкале Роквелла от 65 до 64. Для ножа такая твердость считается очень высокой, что причисляет такой клинок к классу быстрорезов. Его очень редко придется точить, ведь об обычные материалы он не затупляется – дерево им можно резать почти беспрепятственно.
• Хорошая упругость и ударная вязкость за счет добавок. Обычно твердый металл оказывается и хрупким – его несложно сломать при боковых нагрузках на инструмент. Но данный сплав, как правило, будет гнуться, но не ломаться, ведь некоторые примеси, особенно марганец и никель, делают его более гибким, пластичным. Углерод и кремний добавляют не только прочность, но и защищают от излома. Поэтому из Р18 выполняют пилы, фрезы, которые прекрасно работают.
• Клинок из Р18 обладает хорошими способностями к резке, долго не тупится, хорошо держит кромку. Здесь помогает примесь кобальта, который и отвечает за рез. Он помогает клинку держать кромку, а также позволяет заточить лезвие до бритвенной остроты, которую он будет удерживать даже при тяжелой работе.
• Таким ножом можно будет резать изделия из более мягкого материала. Этот сплав традиционно используется для инструментов, которыми работают по металлу.
• В целом этот вид стали можно считать почти идеально сбалансированным – он выделяется твердостью, достаточно прочен, долго сохраняет режущие способности. Пользователи отмечают, что из всех быстрорежущих сталей Р18 является одной из лучших. Сочетание всех этих свойств делает его идеальным кандидатом для ножевой стали высшего качества.

Как выбрать сверло?

Цель использования сверлящего инструмента – делать необходимые отверстия в различных конструкциях. Сверла отличаются:

• устройством;
• материалами производства;
• сферой использования;
• стоимостью.

Одно сверло предназначено работать с алюминиевыми изделиями, другое – с толстым железом или с нержавеющей сталью

Поэтому важно точно знать, какие материалы предстоит просверливать, из какого сплава должно быть выполнено выбираемое сверло, чтобы можно было сверлить каленую конструкцию. Тип сверла определяется его механизмом

• Спиральные – наиболее используемые. Имеют форму металлического цилиндра, имеющего от 2 до 4 винтовых канавок, которые предназначены для отведения срезанного материала, уменьшения трения сверла о стенки производимого отверстия.
• Шнековые. Отличаются от винтовых наличием всего 1 спиральной канавки и режущего конца, оснащенного острым жалом с центровкой. Острие инструмента с резьбовой нарезкой позволяет сверлам самим углубляться в конструкцию без приложения дополнительных усилий.

Где применяется?

Металл широко распространен при создании лезвийного режущего инструмента, предназначенного для мехобработки материалов на основе железа и углерода с разной степенью твердости. К ним относятся жаростойкие и нержавеющие стали, твердость которых достигает HRC70. Использование стали Р18 обеспечивает увеличение скорости обработки, исключает пластические деформации и изменение характеристик в результате нагрева.

Повышение технических параметров материала обеспечивается за счет термической обработки. Одним из способов является закалка, которая осуществляется при температуре 1300 градусов. За счет присутствия в составе кобальта происходит рост температуры, при которой изменяется внутренняя структура карбидов, основным из которых является Fe3W3C. Во время закалки большая часть данного вещества превращается в твердый мартенсит или аустенит.

Низкий отпуск быстрорежущей стали Р18 при t = 550-560 градусов позволяет получить мелкозернистую структуру. Это обусловлено разложением остаточной аустенитной формы и образованием дисперсных карбидных соединений.

Чередование режимов термообработки позволяет исключить риск трещинообразования. При этом чаще всего используют порядок:

• нагрев до 500 градусов;
• повышение температуры до 850 градусов;
• установка температуры на 1300 градусов на протяжении определенного количества времени в зависимости от толщины элемента (1-30 мм, 15 секунд на каждый миллиметр).

После этого осуществляется ступенчатый отпуск, что обеспечивает полное преобразование остаточной аустенитной структуры стали Р18.

Устойчивость к коррозии и износу обеспечивается за счет дополнительной обработки режущей части. Для этого может применяться один из методов:

• пропарка;
• покрытие сульфидами;
• цианирование для увеличения вязкости;
• азотирование для снижения хрупкости.

Они осуществляются после термообработки, заточки и шлифования, что гарантирует повышение прочности.

Аналоги марки

Последние пару слов хотелось бы оставить на тот случай, если вы вдруг окажетесь вне границ нашей необъятной родины, и вам срочно потребуется что-то быстрорежущее. В этом случае лучше ознакомиться с аналогами Р18 на зарубежных рынках.

• Соединенные Штаты – Т1.
• Европа – 1,3355 или HS18-0-1.
• Япония – SKH2.
• Англия – ВТ1.
• Китай – W18Cr4V.

Этот список содержит лишь малую часть известных аналогов Р18-й стали. Но даже его будет достаточно, чтобы в случае надобности найти то, что вам необходимо.

Обозначения