Co znamená HSS E?

HSS ocel pokrývá širokou škálu materiálů a slitin. Zkratka HSS (High Speed ​​​​Steel) se používá pro zahraniční jakosti rychlořezných ocelí, pod tímto označením však mohou být různé typy vysoce uhlíkových ocelí a slitin.

Skupina HSS zahrnuje několik jakostí zahraničních ocelí, které se vyznačují zvýšenou pevností a tvrdostí za studena i za tepla. Pokusme se zjistit, co přesně se nazývá rychlořezné oceli, zvažte hlavní charakteristiky, složení, mechanické vlastnosti a oblasti použití.

• Obecné charakteristiky
• Vlastnosti výroby a tepelného zpracování
• Metody zlepšování výkonu
• Legování HSS ocelí
• značkování
• Odrůdy
• Druhy nátěrů a nástřiků
• Aplikace
• Rozdíly mezi HSS ocelí a uhlíkovou nástrojovou ocelí a tvrdými slitinami

Obecná charakteristika HSS ocelí

HSS ocel se používá k výrobě nástrojů určených pro vysokorychlostní zpracování kovových obrobků. Rychlořezná ocel HSS má vynikající výkonnostní vlastnosti, které odlišují materiál od jeho uhlíkových analogů a tvrdých slitin.

Vysokorychlostní řezné podmínky

Nástroje vyrobené z HSS oceli se používají bez poškození nebo deformace pro vysokorychlostní zpracování různých materiálů, včetně přerušovaných řezných podmínek. Jedná se o jediný typ oceli, který se dokáže vyrovnat s takovým zatížením.

Odolnost proti mechanickému namáhání a zničení

Rychlořezná ocel je minimálně náchylná ke křehkému lomu, což je typické pro materiály s vysokou tvrdostí. Tento indikátor je určen při ohýbání prizmatických vzorků, jakož i při pomalu rostoucím a rychlém zatížení. Čím vyšší hodnoty odporu, tím vyšší rychlost posuvu nástroje a hloubku řezu lze použít.

Tvrdost za tepla při zahřátí

Za normálních podmínek je tvrdost oceli obsahující uhlík vyšší než tvrdost rychlořezné oceli. Při zpracování kovového obrobku však dochází k výraznému přenosu tepla, který spouští procesy popouštění a snižuje počáteční pevnost. Uhlíková ocel má teplotní práh tepelné odolnosti 200 stupňů. HSS ocel je schopna zachovat své vlastnosti při teplotách 500-600 stupňů.

Stálost v červené barvě 4 hodiny

Hlavní výhodou rychlořezných ocelí je jejich odolnost proti červené barvě. Tento parametr určuje, jak dlouho je ocel schopna udržet pevnost při vystavení vysokým teplotám a jak dlouho je ocel schopna odolávat teplotnímu zatížení.

Díky legujícím a funkčním přísadám (kobalt, chrom, wolfram, molybden, vanad) vydrží oceli třídy HSS teploty 600-650 stupňů po dobu 4 hodin při plném zachování pevnostních ukazatelů.

Vlastnosti výroby a tepelného zpracování HSS ocelí

Při výrobě rychlořezných ocelí se používá několik technologií, přičemž zvláštní pozornost je věnována kování. Kvalita materiálu závisí na výkovku a při nedostatečném kování dochází k segregačním procesům karbidů.

Pro zlepšení výkonnostních vlastností a charakteristik HSS oceli podstupují povinné tepelné zpracování pomocí tří základních technik:

1. Žíhání. Pomáhá eliminovat vnitřní pnutí v materiálu, zlepšuje obrobitelnost slitiny a následné kalení.
2. Kalení. Pomáhá zvýšit odolnost oceli vůči červené barvě. Materiál je vytvrzen při teplotě +1300 stupňů, překročení tohoto režimu není povoleno, aby se zabránilo vzniku tavení a zrnitosti. Proto je teplota kalení vždy udržována s maximální přesností.
3. Dovolená. Tato definice znamená cyklické chlazení na teplotu 550-560 stupňů. Slitina se uvolňuje v intervalech 60 minut.

Komentář: HSS nástroje se používají pro obrábění kovových obrobků při vysokých rychlostech

Metody zlepšování technických vlastností

Pro zvýšení odolnosti proti opotřebení se používají další metody chemicko-tepelného zpracování. Podstatou procesu je přidání výztužných složek do struktury slitiny, které pronikají do molekulární krystalové mřížky.

3 způsoby, jak zlepšit výkon:

• Nitridace. Expozice v plynném prostředí k nasycení materiálu dusíkem. Vyskytuje se při teplotě 500-600 stupňů, po dobu 10-40 minut. Proces pomáhá zpevnit povrchové vrstvy.
• Kyanidace. Nasycení zinkem v kapalném nebo plynném prostředí pro zlepšení odolnosti proti opotřebení. Proces může být vysokoteplotní nebo nízkoteplotní.
• Sulfidace. Zahřívání v sirno-dusíkové soli, která podporuje nasycení sírou, zvyšuje pevnost a odolnost řezných hran proti opotřebení.

Legování HSS ocelí

Legováním se rozumí řada technologických postupů, které jsou nezbytné pro zavedení různých nečistot do složení slitiny, které pomáhají zlepšit chemické složení. Legování umožňuje rychlořezné oceli zachovat si tvrdost při vysokých teplotách. Legování se provádí karbidotvornými prvky (wolfram, molybden, vanad, chrom, kobalt, mangan, nikl, titan), což výrazně zvyšuje odolnost proti červené.

Oceli s přísadami kobaltu mají nejlepší výkonnostní charakteristiky, ale jedná se o nejdražší prvek.

Hlavní cíle legování jsou:

• Zvýšená strukturální pevnost;
• Vylepšená houževnatost;
• Zvýšená tepelná odolnost a odolnost proti korozi;
• Zlepšená kalitelnost.

Složka vybraná výrobcem pro legování je vždy uvedena v označení. Obvykle se k tomu používá první písmeno názvu legujícího prvku. Například pro mangan je to „M“, pro wolfram „B“ a tak dále.

Značení rychlořezných ocelí

Rozdíly mezi rychlořeznou nástrojovou ocelí jsou určeny značkami:

• HSS-R (nebo HSS ocel) – indikována na výrobcích vyrobených válcováním a charakterizována nejnižšími ukazateli pevnosti;
• HSS CO – hlavním legujícím prvkem je kobalt;
• HSS-G – pracovní část je broušena kubickým nitridem boru, který zvyšuje mechanickou pevnost a snižuje házivost za provozu;
• HSS-E – používá se pro zpracování složitých obrobků s vysokou viskozitou;
• HSS-G TiN – výrobky s povlakem z nitridu titanu. Ocel HSS TiN má vysokou pevnost a tepelnou odolnost.
• HSS-G TiAlN – materiál s dobrou mechanickou pevností díky povlaku z nitridu titanu a hliníku;
• HSS-E VAP je funkční povlak pro nerezovou ocel, který snižuje hromadění třísek.

Ruská obdoba HSS oceli je označena jiným způsobem. Rychlořezná slitina je označena písmenem „P“, což znamená rychlou ocel. Po hlavní třídě uveďte hlavní legovací prvek, který se používá ke zlepšení technických vlastností:

• M – molybden;
• F – vanad;
• K – kobalt.

Číselné symboly udávají procento chemických prvků. Například ocel HSS P6M5. Tento druh oceli obsahuje 6 % wolframu a 5 % molybdenu.

Je důležité pochopit, že všechny rychlořezné oceli vždy obsahují chrom, ale tento prvek není uveden ve značení.

Frézy z vysokorychlostní oceli

Krátké vrtáky HSS do 3XD

HSS vrtáky standardní délky 5XD-8XD

Dlouhé vrtáky HSS 8XD – 12XD

Středění z rychlořezné oceli

Druhy rychlořezných ocelí

Na základě hlavního chemického prvku používaného pro legování se rychlořezné nástrojové oceli dělí do 3 hlavních kategorií: molybden, wolfram a vysoce legovaná. Podívejme se na současnou klasifikaci podrobněji.

Molybden

Pro označení tohoto typu oceli se používá písmeno „M“. Materiál obsahuje molybden, díky čemuž je nástroj vhodný pro použití při nízkých teplotách. Zápustky a válcovací nástroje jsou vyrobeny z molybdenové HSS oceli. Pro zvýšení rázové houževnatosti se kalení tepelné zpracování provádí při nízkých teplotách.

Tabulka komponentního složení molybdenové nástrojové oceli

Wolfram

Jsou považovány za drahé kvůli nedostatku wolframu a jeho vysoké ceně. Tato nástrojová ocel je označena písmenem „T“. Mezi vyráběnými typy slitin této skupiny jsou nejméně používané T1 a T15.

Materiál patří mezi běžné výkonové oceli, jejichž hlavní oblastí použití je výroba fréz, fréz a záhlubníků. Komponentní složení oceli je regulováno požadavky GOST a mezinárodními standardy kvality.

Tungsten HSS ocelový stůl

Vysoká slitina

Vícesložkové kompozice vyznačující se zvýšenou odolností proti ohybu a kroucení. Mezi výhody lze vyzdvihnout rovnoměrné přerozdělení karbidů, které poskytuje dobrou tepelnou odolnost a vynikající mechanickou pevnost po vytvrzení.

Určeným účelem je výroba závitníků, fréz pro zpracování vysokopevnostních slitin s vysokými řeznými rychlostmi, vrtáků, fréz. Písmeno „M“ se používá k označení slitiny.

Tabulka poměru legujících složek a přísad ve vysokolegovaných HSS ocelích

Komentář: Nástřiky a povlaky zlepšují výkonnost nástrojů z HSS oceli

Druhy povlaků a nástřiků HSS oceli

Pro zlepšení ocelové konstrukce a zvýšení účinnosti nástroje se používá speciální nástřik. Povlaky zlepšují výkonnostní charakteristiky a umožňují provoz nástroje bez použití řezných kapalin (chladicích kapalin).

Oblíbené typy povlaků z rychlořezné oceli:

• TiN, Balinit – jednovrstvý povlak z nitridu titanu. Nástřik má zlatavou barvu a pomáhá zvýšit povrchovou pevnost a vnitřní elasticitu. V průměru se řezná rychlost zvýší o 60 % a koeficient tření se sníží na 0.4.
• TiAlN, FNT – nitrid titanu, dodatečně legovaný hliníkem. Nanostrukturovaná vrstva je téměř černá. Aplikujte pro zvýšení tepelné stability a mechanické pevnosti.
• TiAlN, Balinit Х.TREME – jednovrstvý povlak z nitridu hliníku a titanu. Používá se pro nástroje pracující v obtížných řezných podmínkách. Nátěr zvyšuje odolnost až na 3 500 HV.
• Black (OX, Black Oxide) je oxidový film, který se používá na závitníky a vrtáky. Povlak je jemně porézní, který dobře drží mazivo na povrchu nástroje. Povlak zvyšuje odolnost proti korozi a eliminuje přehřívání i při vysokých řezných rychlostech.
• TiC je povlak z karbidu titanu, který snižuje sklon nástroje ke lomu.
• TiCN, Balinit B – vícevrstvý povlak z karbonitridu titanu. Nástřik snižuje koeficient tření, zvyšuje tvrdost povrchu a tepelnou stabilitu.
• TiALN+WC/C, HL – tmavě šedý povlak z nitridu titanu a hliníku. Vícevrstvý povlak zvyšuje výkonnostní charakteristiky nástroje.
• CrN – stříbrošedý povlak z nitridu chromu. Nástřik má optimální poměr tvrdosti a plasticity a zabraňuje vzniku trhlin i při cyklickém zatížení. Umožňuje použití řezných kapalin se zvýšenou agresivní aktivitou.
• AlCrN je chromonitrid hliníku, který se nanáší v tenké vrstvě, zbarvuje povrch do šedomodra. Zvyšuje tepelnou odolnost až do +1100 stupňů a tvrdost povrchu až 3 HV.

Oblasti použití rychlořezných ocelí

Z čeho se vyrábí rychlořezná ocel? Materiál se používá především pro výrobu koncových nástrojů, ale i výměnných tvrdokovových nástavců pro soustružnické nástroje.

Hlavní oblasti použití rychlořezných ocelí na příkladu ruských analogů:

• P9 – výrobky elementárního tvaru: záhlubníky, frézy, frézy;
• P18 – tvarový nástroj pro řezání závitů a vytváření metrických zubů;
• R9K5 – používá se pro soustružení žáruvzdorných a vysokopevnostních ocelí;
• R9F5 – vhodné pro výrobu protahovačů a výstružníků;
• Р9М4 – používá se k výrobě nástrojů určených k prvotnímu zpracování.

Rozdíly mezi HSS ocelí a uhlíkovou nástrojovou ocelí

Uhlíková slitina a rychlořezné oceli se liší oblastmi použití. Nástrojové legované oceli s vysokým obsahem uhlíku jsou označeny písmenem „U“. Z tohoto materiálu jsou vyráběny nástroje pro zpracování dřeva a řezání polymerních materiálů. Ocel z této skupiny se také používá pro výrobu kovoobráběcích nástrojů: spirálové vrtáky, škrabky, pilníky, pily na železo.

Hlavní rozdíly mezi nástrojovou ocelí a rychlořeznou HSS jsou nižší pevnost v tahu a větší zrnitost, která se zvětšuje i při mírném zahřátí a kalení. Zejména pevnost v tahu nástrojové oceli končí při teplotách +170/+200 stupňů.

Uhlíkové nástrojové oceli nejsou schopny odolat vysokorychlostním řezným podmínkám.

Rozdíly mezi HSS ocelí a tvrdými slitinami

Tvrdé slitiny jsou kompozitní materiály, které jsou vyráběny technologií práškové metalurgie. Hlavními složkami jsou karbidy wolframu, titanu a tantalu. Žáruvzdorné oceli mají zvýšenou tvrdost a v těchto parametrech jsou lepší než rychlořezné oceli.

Tvrdé slitiny však mají nižší mechanickou pevnost, a proto se při značném silovém a vibračním zatížení poškozují. Karbidové nástroje se nikdy nepoužívají pro řezání a obrábění při vysokých rychlostech. Kromě toho je technologie výroby karbidových slitin drahá, což činí nástroje vyrobené z tohoto materiálu nerentabilní.