HSS – абревіатура від High Speed Steel, яка розшифровується як швидкорізальна сталь. Під HSS мають на увазі сталь, яку застосовують для створення різального інструменту зі здатністю швидко різати різні матеріали, у тому числі метал, незважаючи навіть на дуже високу температуру. Сучасні мітчики, свердла, плашки, фрези з HSS-сталі здатні функціонувати навіть при нагріванні понад 700 градусів за Цельсієм.
Як з'явилися HSS сталі
Вперше HSS сплав ріжучої сталі з'явився в середині ХІХ століття. Перші зразки з високим вмістом вуглецю (1,9%), вольфраму (9%) та марганцю (2,5%) створив Р. Мюшшет. Після десяти років досліджень він випустив сталь з новим процентним складом добавок вольфраму (5,44%), вуглецю (2.15%), марганцю (0,38%) та доданим компонентом хрому (0,4%).
Наступні кроки у розвитку сплавів марочної сталі зробили на шеффілдських підприємствах в Англії, розвинувши рецепт мюшеттової сталі. Його відмінність від попередніх видів була в тому, що виготовлені з нього різальні інструменти витримували температурне навантаження до +300 градусів, що дозволило досягти швидкості різання металу в сім з половиною метрів за хвилину.
Через кілька десятків років американські інженери Тейлор і Уатт випустили сталь, що мала назву HSS, близьку за властивостями до сучасних швидкорізальних марок Р18. Швидкість різання досягла 18 м/хв. Після низки дослідів вдалося досягти показників 35 м/хв. З моменту першого додавання до складу сталі вольфраму вдалося досягти збільшення швидкості різання в сім разів.
Подальший розвиток HSS стали вже за рахунок створення сплаву HSSCo, що мав у своєму складі, крім вольфраму, ще кобальт і хром. Потім з'явився стелліт, швидкість досягла цифри 45, продуктивність зростала, причому навіть за температури 700-750 градусів.
У середині двадцятих років у Німеччині на виробництвах Круппа випустили сплав із показниками твердості, близькими до алмазу. Якщо у природного каменю він за шкалою Моосу дорівнював 10, то новий сплав досягав 9,7-9,9.
Створення твердіших нових видів швидкорізальної сталі відноситься вже до 1970 року. Вчені були змушені шукати нові склади через те, що запаси вольфраму є недостатніми, і він коштує дорого. Замість Р18 набула поширення сталь під маркуванням Р6М5. Згодом її змінили безвольфрамові марки Р0М5Ф1 та Р0М2Ф3.
Характеристики
Три основні параметри сплавів HSS стали:
- гаряча твердість;
- червоностійкість;
- склад хімічних елементів, що входять у HSS сталь.
Гаряча твердість
Від цієї властивості залежить важлива можливість обробки металів інструментами з HSS сталі. Якщо взяти порівняльний аналіз температурних навантажень на різні за основою сталеві сплави, то можна відзначити, що сталь на основі вуглецю у звичайному режимі твердіша, ніж з основою вольфраму. Але процес обробки металу викликає нагрівання інструменту, і максимальна температура, за якої вуглецева сталь зберігає ріжучі властивості, – 200 градусів. Сталевий сплав із основою на вольфрамі – від 500 до 600 градусів.
Гаряча твердість – показник температурного режиму, у якому HSS сплав зберігає ріжучі властивості.
Червоностійкість
Повідомляє про відмітку, коли метал зберігає твердість при нагріванні. Високі показники досягаються при легуванні сталі добавками рідкісних металів (вольфраму, хрому, ванадію, молібдену). Всі ці метали в процесі легування впливають на коагуляцію карбіду, що міститься в сплаві, і утворюють новий за своїми властивостями спеціальний карбід.
Сталь стає більш стійкою до температурних навантажень, адже дифузія рідкісних металів, на відміну дифузії вуглецю, починає проявлятися після досягнення температури в 500°С. Показники червоностійкості збільшуються на порядок. Найкращий елемент збільшення показників червоностійкості – кобальт. Але використання цього елемента обмежено його великою вартістю.
Хімічний склад
Під цим терміном слід розуміти те, який основний метал веде до добавки для легування сталі, та його процентний вміст. У сплавах на основі вольфраму цей відсоток коливається від 12% до 20%. Відповідно, змінюються і відсоткові співвідношення інших рідкісних металів (хром 4%, ванадій 1-2%, молібден). Для сталі з основою молібдену цей показник знаходиться в межах від 4,5 до 8%. І високолеговані метали сталей, що мають свої відсоткові пропорції добавок рідкісних металів.
Маркировка
Розберемося, що означають літери та цифри у маркуванні швидкорізальних сплавів сталі. Але відразу зауважимо, що існує система маркування, прийнята на території країн СНД, та інший вид, який прийнятий на Заході.
Візьмемо, наприклад, Р6М5. Перша буква "Р" (рапід) - означає, що це сталь на основі вольфраму. Цифра, що стоїть після цієї літери, означає процентний вміст металу добавки. Наступні буквено-цифрові позначення є даними про інші метали, застосовані для легування:
- «М» – молібден;
- «Ф» – ванадій;
- «К» – кобальт.
Основні М-марки та їх застосування у системі маркування СНД
Основні маркування сталі з швидкорізальними властивостями відрізняються лише цифрами. Позначення літерами у всіх однакове – літера «М». Що ж до цифр, то тут і містяться основні параметри для застосування в тому чи іншому процесі:
- М 1– в основному застосування для свердлів загального напрямку, сталь цієї марки має мінімальні характеристики червоностійкості та ударостійкості;
- М 2 – сталь для виготовлення інструментів з ріжучою кромкою, які застосовуються на виробництві, де потрібна висока продуктивність;
- М 7 – сталь для виготовлення свердл для свердління листів металу з підвищеними показниками твердості;
- М 50 – з цієї марки сталі виготовляються свердла на обладнанні портативної комплектації;
- М 35 – сталь із підвищеними показниками червоностійкості;
- М 42 – метал, що має підвищені показники червоностійкості, застосовується для обробки металів в'язкого та складного складу.
Загальносвітова система маркування
На швидкій сталі, виробленої поза СНД, маркування завжди починається з абревіатури HSS. Можуть бути ще додаткові літерні позначення, що дають уявлення про матеріал, застосований для легування. Якщо ж просто стоїть HSS, це так звана базова високошвидкісна сталь, яка підходить для різання дерева і м'якого металу (показники міцності до 900 МРа). У нашому маркуванні це відповідає М2 та Р6М5.
Наступний варіант маркування імпортних сталей відноситься до способів виробництва інструменту:
- HSS-R (Призначений для виготовлення недорогих інструментів з м'якої сталі) - накатний спосіб;
- HSS-G (Для інструменту хорошого середнього рівня) - шліфований спосіб;
- HSS-PM – сталь для роботи по високотвердим металам - метод порошкової металургії.
HSSE – сталь з кобальтовою складовою, яка поділяється на:
-
HSS Co5 – марка з 5-процентним вмістом кобальту, добре працює на температурах до 500°С (аналог М35, Р9К5, Р6М5К5);
-
HSS Co8 – 8 відсотків кобальту, ця марка має підвищені характеристики міцності та червоностійкості, справляється з високоміцними металами, може замінити Р18, починає втрачати властивості після порога 1000-1100 ° С (аналог М42).
Є ще одне позначення: HSS-TiN чи TiAN. Його наявність свідчить про те, що поверхня інструменту має захисне покриття: нітрид титану або титан-алюміній-нітрид відповідно. Воно підвищує термін експлуатації щонайменше в п'ять разів, роблячи такий інструмент незамінним на високих швидкостях. Але якщо таке свердло заточити, захисне покриття втратить свої функції.
У нашому інтернет-магазині представлений великий асортимент свердл із HSS сталі від провідних світових брендів Alpen, Irwin. Ознайомитись з каталогом, вибрати необхідний товар та оформити замовлення ви можете, перейшовши по цій ссылке.