Сплав Р18 относится к категории инструментальных быстрорежущих сталей. Калиброванные прутки Р18 еще называют серебрянкой. Характеризуется содержанием ванадия менее 2%. Хорошо подвергается обработке сваркой и шлифовке. Материал применяется для изготовления инструмента для металлорежущих станков: фрезы, сверла, резцы, протяжки, шеверы, долбяки и прочие. Высокие эксплуатационные характеристики инструменту придают карбидообразующие элементы, вводимые в сплав в качестве легирующих элементов.
Из быстрорежущей стали изготавливаются инструменты, работающие с большой производительностью и сопротивлением. При этом сохраняют свои режущие свойства при нагреве до 700 °C.
Р18, расшифровка маркировки стали
Обозначение марки сплава понятно просвященным. Оно расшифровывается следующим образом:
- Р — сталь быстрорежущая;
- 18 — содержание вольфрама.
Кроме вольфрама в сплаве, также содержатся:
- Fe (железо) — 73%;
- Cr (хром) — 4%;
V (ванадий) — не более 1,4%;- Мо (молибден) — менее 1%;
- С (углерод) — 0,8%
- Si (кремний) — 0,5%;
- Mn (марганец) — 0,5%;
- Со (кобальт) — 0,5%;
- Ni (никель) — 0,4%;
- S (сера) — 0,03%;
- Р (фосфор) — 0,03%.
Характеристики и применение
Говоря о стали р18, характеристиках и применении, нужно отметить, что изготовленные из нее инструменты после термической обработки обладают твердостью HRC 62…65 единиц и высокой прочностью. Этого вполне достаточно для обработки конструкционных сталей обыкновенного качества. Длительная красностойкость без потери прочности позволяет производить длительную обработку деталей.
Но большим недостатком сплава считается карбидная неоднородность. Особенно это заметно в заготовках большого диаметра. В крупном инструменте данный недостаток проявляет себя снижением стойкости и выкрашиванием режущих элементов.
Проблему решают увеличением избыточного количества карбидной фазы. Термообработка делает внутреннюю структуру стали мелкозернистой.
Свойства материала
У стали р18 есть следующие физические свойства
| Параметр | Единица измерения |
| Плотность, | 8800 кг/см3 |
| Модуль упругости, Е | 220 ГПа |
| Модуль сдвига при кручении, G | 83 ГПа |
| Теплопроводность | 28 Вт/(м·градус) |
Удельное электрическое сопротивление зависит от температуры нагрева металла
| Удельное электрическое сопротивление | |
| Температура, град | Количество |
| 20 | 420 |
| 100 | 470 |
| 200 | 545 |
| 300 | 630 |
| 400 | 720 |
| 500 | 815 |
| 600 | 920 |
| 700 | 1035 |
| 800 | 1150 |
| 900 | 1175 |
Механические свойства выделяют от завода производителя и после термообработки
От завода-производителя
| Предел прочности при растяжении, Ϭ В | 830 МПа |
| Максимум текучести, Ϭ Т | 450 МПа |
| Линейное удлинение, δ 5 | 13% |
| Предел сужения, ψ | 22% |
| Предел прочности при сжатии, Ϭ СЖ | 1050 МПа |
| Твердость, НВ | 227 |
| Ударная вязкость, KCU | 100 кДж/м2 |
После термообработки
| Параметр | Значение, МПа |
| Ϭ В | 2150 |
| Ϭ Т | 2480 |
| Ϭ СЖ0,2 | 3060 |
| Ϭ СЖ | 3820 |
| Ϭ ИЗГ | 3000 |
| Тк | 1880 |
Теплостойкость (красностойкость). При температуре 610 °C твердость составляет HRC 59 на протяжении 4 часов.
Технологические свойства
| Температурный режим ковки | 900 °C — 1200°С |
| Охлаждение после ковки | 750 °C — 800 °C, колодец |
| Свариваемость | Хорошая, без ограничений |
| Обработка резанием | НВ до 228, К v = 0.3−0.6 |
| Обработка шлифованием | Повышенная |
| Флокеночувствительность | Отрицательная |
Область применения
Использование быстрорежущей стали Р18 характерно для режущих лезвийных инструментов, которые предназначены для обработки металлов с различной твердостью, в том числе нержавеющих и жаропрочных сталей.
Их твердость достигает HRC 70. Отличаются повышенной стойкостью к пластическим деформациям и износостойкостью при нагревании. В отличие от инструментальных сталей инструментами из Р18 скорость обработки повышается до 4 раз.
Улучшение эксплуатационных свойств достигается термической обработкой. Нагрев под закалку производится до температуры 1300 °C. Введенный в состав кобальт повышает температуру превращения внутренней структуры карбидов. Основным карбидом считается Fe3W3С. При нагревании и выдержке значительная часть карбида переходит в твердый раствор мартенсита ли аустенита.
Для получения мелкозернистой внутренней структуры используется низкий отпуск. Температура проведения 550 °C — 560 °C. В данной фазе происходит распад остаточного аустенита и выделение дисперсных карбидов.
Для предотвращения образования трещин нагрев под закалку производят ступенчато. Сначала подогревают до 500 °C, затем до 850 °C. Выдержка при температуре 1300 °C проводится в зависимости от толщины обрабатываемой детали. Время не более 15 секунд на 1 мм размера при диаметре не более 30 мм. Например, диаметр фрезы 10 мм. Время выдержки не должно превышать 150 секунд (2,5 минуты).
Время подогрева вдвое больше времени выдержки заготовки. Из-за избыточного количества карбидов остаточный аустенит не может полностью преобразоваться. Поэтому применяется многократный отпуск.
Режущий инструмент из быстрорежущей стали подвергается дополнительной обработке для повышения коррозионностойкости и изностойкости режущей кромки. В зависимости от типа обрабатываемого материала используется:
- азотирование, снижающее хрупкость поверхностного слоя;
- цианирование, увеличивающее вязкость;
- сульфидирование;
- пропаривание.
Данные операции производятся после термической обработки, заточки и шлифовки. Это помогает придать готовому инструменту большую прочность
