Вокруг этой стали ходит множество легенд и мифов, некоторые люди считают её самой лучшей для изготовления ножей. Быстрорежущая сталь действительно очень хороша своими характеристиками. Из неё может выйти неплохой самодельный клинок. Но так ли она хороша для изготовления ножей, будем разбираться в статье.
История создания быстрореза
На протяжении всего 21 века, люди бились над различными вариантами составов. Благодаря этому появились сплавы с очень прочными характеристиками. В результате скорость обработки деталей и заготовок возросла в разы.
Характеристики быстрорежущих сталей
Быстрорежущая сталь содержит в своём составе ряд дополнительных легирующих элементов. Благодаря им, состав можно использовать для изготовления режущего инструмента, который способен работать при очень высоких скоростях.
Самой главной отличительно чертой быстрорезов, можно назвать их способность работать на повышенных скоростях. Быстрорежущая сталь отличается от обычных сплавов следующими основными характеристиками:
Этот параметр любой стали характеризует период времени, в течении которого инструмент, изготовленный из металла, способен выдерживать высокую температуру. И при этом не терять своих свойств. Быстрорежущие стали среди режущего инструмента, не имеют себе равных по этому параметру.
Режущий инструмент из быстрорезов должен иметь улучшенные механические характеристики. И обладать высокой прочностью. Он должен быть в состоянии работать на большой глубине и при высоких скоростях подачи.
Любой инструмент при работе в процессе нагревается. Обычные стали в таких условиях начинают подвергаться отпуску, что в итоге приводит к снижению твёрдости. Быстрорежущая сталь не подвержена такому процессу.
Расшифровка обозначения марок сталей
Помимо вольфрама в составе быстрорежущей стали обязательно присутствуют такие элементы, как ванадий, молибден и кобальт. В соответствии с названиями элементов они обозначаются буквами «Ф», «М» и «К». После них указываются цифры процентного их содержания в сплаве.
Методы производства и обработки
Для изготовления инструментов из быстрорежущей стали применяется два способа:
- Разливка стали по формам в слитки и дальнейшая проковка.
- Метод порошковой металлургии с применением азота.
Но следует учитывать, что традиционный классический метод, который предполагает проковку изделия, для быстрорежущего инструмента подходит больше. Он позволяет наделить изделие более высокими качественными характеристиками.
И даёт возможность подвергнуть его предварительному отжигу и дальнейшей закалке. Также этот способ помогает избегать нафталинового излома, который приводит к повышенной хрупкости инструмента.
Закалка заготовок из быстрорежущей стали производится при специальных температурах. При этом легирующие добавки хорошо растворяются в сплаве, и процесс не приводит к росту зерна во внутренней структуре металла.
Улучшение характеристик изделий
Для придания инструменту из быстрорежущей стали твёрдости, износостойкости и коррозийной устойчивости, его поверхность обрабатывают специальными методами. Рассмотрим самые популярные среди них:
- Процесс называется – цианирование, он включает в себя насыщение поверхностного слоя заготовки углеродом и азотом. Процесс осуществляется в расплаве цианида натрия или других солей с этим же анионом. Чем выше температура во время цианирования, тем толще будет слой на поверхности детали.
- Второй вариант называется – сульфидирование, его производят в жидких расплавах сульфидов, куда добавляются соединения с серой. Процедура проводится на протяжении 45-180 минут, при высоких температурах раствора.
- Азотирование заключается в насыщении поверхностного слоя с помощью азота. Процедура проводится в газовой камере, которая состоит из азота и аммиака. Длительность процесса не велика, но температура окружающей среды достигает высоких значений.
- Некоторый инструмент из быстрореза подвергают обработке паром. Это позволяет улучшить характеристики поверхностного слоя.
Следует учесть, что все описанные процедуры производятся непосредственно после проведения заточки инструмента и его закалки.
Область применения быстрорезов
Инструмент из быстрорежущей стали обладает высокой износостойкостью. Конкретный сплав металла определяет его эксплуатационные качества. Практически любой инструмент из быстрореза может выдержать длительные работы в экстремальных условиях.
Области применения изделий довольно обширны. Рассмотрим из них самые популярные:
- Путём литья получают сложные по форме различные свёрла.
- Из быстрорежущей стали делают резцы. Для удешевления изделий основная часть выполняется из обычных сплавов, и только режущая кромка делается из быстрореза.
- Из сплава выполняют различные напайки для режущего инструмента.
- С помощью литья изготавливают различные фрезы.
Весь инструмент из быстрорежущей стали предназначен для использования при высоких нагрузках.
Особенности термической обработки быстрорежущих сталей
Изделия из быстрорежущей стали подвергают термической обработке. Это увеличивает эксплуатационные качества. Но необходимо учитывать состав сплава. Сталь накалённая до температуры закалки, получает растворение различных примесей и добавок в структуре.
После термической обработки в составе быстрорежущей стали остаётся до 30% аустенита. Он негативно сказывается на характеристиках стали. Для его уменьшения применяется два способа. Рассмотрим первый из них:
- Термический процесс проводится в несколько этапов. При этом выдержка проводится при определённой температуре. Также применяется многократный отпуск.
- Отпуск производится при температурах от 150 до 550 градусов.
- Закалку производят при повышенных температурах. Это позволяет металлу перестроить кристаллическую решётку.
- Для охлаждения применяют масло или соляные ванны. Обычная вода может привести к появлению различных дефектов.
Второй способ, который поможет улучшить характеристики сплава:
- Вначале производится насыщение поверхностного слоя цинком. Процесс происходит при высоких температурах, но кратковременно.
- Поверхность заготовки может подвергаться азотированию. Процедуру проводят в газовой среде.
- Для увеличения плотности и твёрдости поверхности стали, её могут обработать сульфидами.
- В качестве дополнительной обработки на поверхность детали напыляют различные материалы. Это может существенно изменить свойства сплава.
Расшифровка: что обозначают символы маркировки
Уже рассказывалось, что обозначают буквы и цифры в наименовании быстрорежущих сталей. Но для большего понимания и наглядности, можно взять конкретный сплав и попробовать понять, что означает его маркировка. Пусть это будет, один из самых популярных составов – Р9Ф5:
- буква «Р» обозначает быстрорежущую сталь;
- цифра «9» говорит о процентном содержании вольфрама;
- следующая буква «Ф» обозначает наличие ванадия в составе;
- цифра «5» говорит о процентном содержании ванадия.
Благодаря современным технологиям, к сплаву может применяться процедура азотирования, тогда его маркировка будет следующая – Р9АФ5. А если сталь была получена методом электрошлакового переплава, то в названии может появиться буква «Ш».
ГОСТ и ТУ
Процесс термообработки, требования к производству и другие параметры быстрорежущей стали описываются в определённых стандартах. Которые в России называют ГОСТами. И это правильно, каждый сплав имеет свою структуру и стандарт, например:
- ГОСТ 7417-75 – калиброванный пруток;
- ГОСТ 1133-7 – кованые круги или квадраты, сортамент;
- ГОСТ 14955-77 – круги со специальной отделкой поверхности;
- ГОСТ 2590- 88 – горячекатаные круги;
- ТУ 14-11-245-88 – холоднодеформированные фасонные профили высокой точности.
Изделия из быстрорезов
Но при повышенной твёрдости материала, становится очень сложно его затачивать. Это можно назвать одним самым большим минусом быстрорежущей стали. Для заточки клинка потребуются специальные камни и дополнительное оборудование.
Заточка быстрорежущей стали
Несмотря на внушительные показатели быстрорежущей стали, ножи из сплава всё равно придётся затачивать. Учитывая свойства материала, можно точно сказать, что изделия не получится заточить обычными кругами из электрокорунда.
В таких случаях лучшей рекомендацией будет отдать изделие в мастерскую в руки профессионала. Для заточки потребуются специальные круги из эльбора.
Обычному человеку иметь такие камни совершенно ни к чему. Они стоят не мало, а заточить один раз в год нож – слишком сомнительное удовольствие. Также для заточки потребуются специальные знания и умения. Иначе нож можно просто напросто загубить.
Несколько минусов ножа из быстрореза
Сделать клинок самостоятельно из быстрорежущей стали, довольно несложно. Материалом может послужить полотно или круг старой пилы. Сам сплав закаливают приблизительно до 62-64 HRC, что довольно не мало для ножа.
Ножи из быстрорежущей стали имеют массу положительных характеристик, самой главной считается их высокая износостойкость. Но также существуют и минусы, давайте остановимся на них:
- Высокая твёрдость клинков, всегда несёт за собой большую хрупкость изделий. При попадании режущей кромки на очень твёрдый материал, на ней могут возникнуть сколы. Для предотвращения такого эффекта, на ноже делают толстое сведение и увеличивают угол заточки.
- Как это ни печально, но быстрорежущая сталь плохо сопротивляется коррозии. В лучшем случае на клинке может образоваться питтинговая коррозия, а в худшем – изделие просто заржавеет. Для предотвращения коррозии, клинки часто подвергают травлению.
- У исходного материала, как правило, очень тонкая ширина, не более 2 мм. Для универсального изделия этого слишком мало. А вот нож для кухонных работ, с таким обухом прекрасно подойдёт.
