Виды и назначения сверл HSS — маркировка, параметры, производители

Изобретение быстрорежущей стали в начале ХХ века стало прорывом в развитии машиностроения. Новый материал повлиял на изобретение быстроходных станков и автоматов большой мощности, а также поспособствовал резкому скачку производительности в работе механических цехов. Несмотря на то, что HSS-сталь имеет довольно сложный состав, ее активно используют для производства инструмента повышенной прочности.

Что такое сталь HSS

Аббревиатура HSS образована от английского High Speed Steel — «быстрорежущая сталь». Ее применяют при производстве различного инструмента для работы с металлическими изделиями. Для изготовления применяют классический метод разливки в слитки с последующей прокаткой и проковкой. Также используют порошковой метод — распыление азотом струи жидкой стали.

HSS-сплавы принадлежат группе с высоким содержанием углерода, некоторые марки которой содержат вольфрам в определенном количестве. Твердость изготовленных инструментов из данного материала соответствует 62-64 единицам по шкале HRC.

Изделия из быстрорежущей стали обладают повышенной прочностью и находятся в доступном ценовом сегменте.

Условные обозначения

Химический состав марок стали HSS не указывается в маркировке и доступен лишь в каталоге. Но есть условные обозначения групп материалов, на которые можно ориентироваться при подборе инструмента:

• HSS или HSS R. Материал с наименьшей стойкостью подвергнутый термообработке.
• HSS G – инструмент шлифованный с помощью боразона с высокими показателями стойкости.
• HSS E – сплав с содержанием кобальта. Подходит для обработки вязких и твердых материалов.
• HSS G TiN – инструмент с напылением из нитрида титана.

HSS-стали широко применяются в современной металлообработке для инструментов различного типа, в первую очередь благодаря оптимальному сочетанию цены и качества.

Область применения быстрорежущих сталей

Состав материала определяет область применения и рабочие характеристики. Инструменты, изготовленные из данного металла, способны выдержать длительную эксплуатацию.

HSS-сталь применяют:

• для изготовления сверл со сложной формой и конструкцией, получаемой с помощью литья;
• при производстве режущей кромки резцов для повышения износостойкости;
• для формирования напаек режущего инструмента;
• для изготовления фрез, зенкеров, метчиков, плашек, ножей или пильных полотен.

Виды HSS-сталей

HSS-стали бывают трех категорий:

• вольфрамовые (Т1-Т15);
• молибденовые (М1-М36);
• высоколегированные (М41-М62).

Стали, относящиеся к вольфрамовой группе, в наше время не популярны в связи с завышенной стоимостью вольфрама.

Чаще всего применяют марку Т1 и сплав с добавлением кобальта и ванадия Т15. Сталь Т15 используют для производства инструмента, который нужен для работы при высоких температурах и повышенном износе.

Вольфрамовые

Вольфрамовая группа известна четырьмя типами стали:

1. Т1 (аналог — Р18). Обладает высокой прочностью, стойкостью к износу и шлифуемостью. Применяют для сверл и другого инструмента, который чаще всего используют для обработки легированных и углеродистых сталей.
2. Т2 (аналог — Р18Ф2). В данном сплаве содержание ванадия достигает 2%. Из него делают получистовые и чистовые сверла для работы по обработке среднелегированных сталей.
3. Т3 (аналог — Р18К5Ф2). В сплаве находится: вольфрам – 18%, кобальт – 5%, ванадий – 2%. Инструменты из данного сплава выделяются повышенной износостойкостью и твердостью, однако обладают низкой шлифуемостью. Сверла чаще всего используют для работы с заготовками из коррозионностойких, высокопрочных и жаропрочных сплавов.
4. Т15 (аналог — Р12Ф5К5). Содержит: вольфрам – 12%, кобальт – 5%, ванадий – 5%. Инструменты имеют высокую прочность, износостойкость и вязкость. Их в основном используют для сверления труднообрабатываемых материалов.

Содержание вольфрама наделяет изготовленный инструмент красностойкостью, что позволяет сохранить твердость и остроту режущей кромки при повышенных температурах.

Молибденовые

Молибденовая группа имеет более широкое распространение. В сплавах также содержатся кобальт и вольфрам.

Стали с содержанием таких компонентов, как углерод и ванадий, проявляют стойкость к изнашиванию при шлифовании.

Изделия, сохраняющие повышенную твердость во время работы при высоких температурах, изготавливают из молибденовых сталей марки М41 и выше. Инструменты, обладающие высокой ударной вязкостью в условиях низких температур, производят из молибденовых сплавов с последующей термической обработкой.

• М1. Содержание молибдена — 8%. Используется для инструментов общего назначения. Сверла обладают гибкостью и стойкостью к нагрузкам, однако красностойкость значительно ниже, чем у других марок.
• М2 (аналог — Р6М5). Состав сплава: вольфрам – 6%, молибден – 5%. Наделен достаточной прочностью, твердостью и теплостойкостью. При работе режущие кромки инструмента дольше сохраняются.
• М3 (аналог — Р6М5Ф3). Содержит 3% ванадий. Инструмент из данной стали наделен низкой изнашиваемостью при шлифовке.
• М7. Компоненты в составе: вольфрам – 1,75%, ванадий – 2%, молибден – 8,75%. Сплав применяют для изготовления сверл, которые нужны для работы с толстолистовыми и твердыми металлами.
• М35 (аналог — Р6М5К5). В составе присутствует 5% кобальта, молибден, вольфрам, а также в незначительных количествах кремний, никель и марганец. Преимущество сплава заключается в его вязкости, хорошей шлифуемости, теплостойкости и сопротивляемости износу. Сверла используют при обработке изделий из нержавеющих и улучшенных легированных сталей при условии высокого разогрева режущей кромки.

Высоколегированные

Высоколегированные сплавы относятся к молибденовой группе. Стали, которые прошли специальную термическую обработку, используются для производства инструментов с повышенной ударной вязкостью и возможностью эксплуатации при холодных условиях.

• М74 (аналог — Р2АМ9К5). В состав входит: молибден – 9%, кобальт – 4,7-5,2%. Отличается повышенной склонностью к потере углерода, перегреву в процессе закалки и пониженной шлифуемости. Инструмент из данного сплава применяют для заготовок из нержавеющих и улучшенных легированных сталей.
• М42. Содержание сплава: кобальт – 8%, молибден – 9,5%. Сверла отличаются устойчивостью к истиранию. Инструменты применяют для обработки сложных и вязких металлов.

Сверла

Добрый день. В этой статье мы напишем о сверлах, какие бывают сверла по металлу, их назначение и области применения,а так же сплавы из которых их изготавливают. Сразу скажу какую нишу занимает наша компания — мы занимаемся продажей инструмента разного назначения, в том числе мы возим сверла из Китая.

Сверла по металлу бывают с разными видами хвостовиков. Самые распространённые из них: цилиндрический хвостовик (цх) и конический хвостовик (кх). Так же встречаются сверла с треугольным хвостовиком и шестигранным хвостовиком.

Сверла бывают нескольких серий:

• Средняя серия с цх описана в Госте 10902-77.
• Короткая серия с цх описана в Госте 4010-77.
• Длинная серия с цх описана в Госте 886-77.
• Особо длинная серия — их ещё называют Сверх длинные с цх описана в DIN 1869.- Китайский стандарт.

Если внимательно изучить эти Госты, то можно заметить что их все объединяет ссылка на Гост 2034 — Технические требования к сверлам. В Госте 2034 в конце пункта 1.2 написано следующее «По заказу потребителя допускается изготовление сверел из легированной стали марки 9ХС по гост 5950». Т.е. формально сверла могут быть сделать из любого сплава.

Самой большой популярностью пользуются сверла из сплава Р6М5. Что такое Р6М5 ?

Сплав Р6М5 по другому называется М2 (европейское название) , HSS6542 — Китайское название.

Хим состав сплава Р6М5 «W:5.50-6.75; Mo:4.50-5.50; Cr:3.80-4.40; V:1,75-2.20;»

Нередко мы слышим не самые лестные отзывы о китайских сверлах… Почему так происходит ? и что под этим скрывают производители и продавцы.

Расскажу немного о стандартах и сплавах которые не редко, а скорее чаще всего вы покупаете и используете.

Первое место по стоимости в китае отдается сплаву HSS4241. Сверла выполненные из этого сплава бывают «Black finish — черные не шлифованные» , а так же бывают шлифованные (немного дороже). Помимо сплава можно заказать покрытие Нитридом Титана (TiN) — стоит тоже не так дорого , но сверло получает товарный вид за копейки. Ещё одна хитрость — Маркировка. Китайцы сразу предупреждают что это сверла очень дешевые и использовать их можно разве что только по дереву. Однако это не мешает российскому импортеру заказать заветную маркировку «Р6М5». Что это за сплав? , хим состав этого сплава вот такой «W:1.50-2.50; Mo:0.60-1.20; Cr:3.80-4.40; V:0,50-0.70;» — что в переводе на российское обозначение как «Р2М1». Этот сплав пользуется большой популярностью на Российском рынке.

Второе место по стоимости в китае отдается сплаву HSS4341. Исполняются эти сверла аналогично как и HSS4241 — отличаются разным хим. составом в этом случае мы получаем «W:3.50-4.50; Mo:2.50-3.50; Cr:3.80-4.40; V:1,20-1.80;»- что переводиться на российское обозначение как «Р4М3»- по стойкости эти сверла существенно лучше чем 4241. По стоимости существенно отличаются от 4241. Покупатель считает что это хороший китай.

Третье место отдается сплаву HSS9341. Исполняются эти сверла аналогично как и HSS4241 и HSS4341 — отличаются хим. составом в этом случае мы получаем «W:8.50-9.50; Mo:2.70-3.30; Cr:3.80-4.40; V:1,30-1.70;»- что переводиться на российское обозначение как «Р9М3»- по стойкости эти сверла почти Как Р6М5 (HSS6542). Да и по стоимости почти не отличаются от Р6М5. Пользуются очень маленьким спросом на Китайскоем рынке.

Четвертое место заслуженно достается сплаву HSS6542 — P6M5. Исполнение ничем не отличается от предшественников. Хим состав следующий «W:5.50-6.75; Mo:4.50-5.50; Cr:3.80-4.40; V:1,75-2.20;». Популярностью они пользуются в Китае , но в Россию их везут намного меньше чем HSS4241 и HSS4341. Стоимость этих сверел существенно выше. Везти эти сверла в Россию и честно маркировать как Р6М5 будет проблематично по причине сформированного рынка и конкурировать по ценам этот сплав просто не сможет.

Пятое место занимает сплав «М35» — Р6М5К5 или HSSCo оно же сверло по нержавейке , его ещё называют «кобальтовое сверло». У этого сплава появился новый элемент — кобальт . Кобальт повышает термостойкость сверла , а так же улучшает его механические свойства. Исполнение немного отличается от предшественников , китайцы не покрывают их нитридом титана — в этом нет никакого смысла. Угол заточки составляет 135°. Хим состав «W:6.00-6.70; Mo:4.70-5.20; Cr:3.80-4.50; V:1,70-2.00; Co:4.50-5.50;» , по хим составу можно заметить что вольфрам и молибден имеют меньшей допуск по содержанию — это означает что китайцы подходят к изготовлению этих сверел более ответственно и качественно чем к других сплавам.

Шестое и последнее место занимаем сплав «М42». — Р2М10К8. Сверла из этого сплава почти не представлены на Российском рынке , однако можно заметить что из этого сплава изготовлены Биметаллические Коронки. Хим состав «W:1.15-1.85; Mo:9.00-10.00; Cr:3.50-4.25; V:0,95-1.35; Co:7.75-8.75;».

Итог по хим. составам приведены в таблице

Купить сверла можно у нас: Ознакомиться с наличием и ценами на сверла— отправив заявку на наш электронный адрес либо позвонить по номеру телефона

У порядочного поставщика сверел всегда должен быть хим анализ сверел. У нас принято на каждую пришедшую партию делать хим анализ и результаты прикладывать при первой просьбе клиента.

На рынке представлено множество производителей сверел. ВИЗ , Туламаш , ТИЗ и многие другие. Сказать какой сплав они используют при изготовлении сверел мы не можем, так как не проводили хим. анализ их сверел.

Характеристики быстрорежущих сталей

Перечисляя характеристики, необходимо учитывать, что созданный материал необходим для эксплуатации режущих приспособлений при высоких показателях трения, возникающих в процессе резания. Быстрорежущие стали обладают повышенной твердостью и могут использоваться в работе, требующей высоких скоростей.

Горячая твердость

При использовании режущих приспособлений в процессе работы происходит постоянное выделение тепла, при этом около 80% тратится на разогрев инструмента. Температура режущей кромки повышается и происходит отпуск материала, что влечет за собой понижение его твердости. Тем не менее быстрорежущая сталь сохраняет свои показатели даже при нагреве до 500-600оС.

Красностойкость

Показатель, учитывающий временной промежуток, в период которого сталь сможет выдержать повышенную температуру, не меняя своих эксплуатационных характеристик. Завышенный показатель трения приводит к разогреву металла, от чего происходят изменения в кристаллической решетке. В результате некоторые свойства быстрорежущей стали существенно меняются.

Сопротивление разрушению

Материал, который применяют для изготовления режущего инструмента, должен обладать высокими механическими свойствами — сопротивлением хрупкому разрушению. Высокая прочность сплава обеспечивает режущему приспособлению стойкость к большому усилию, подаче и глубине резания, что в свою очередь приводит к повышению производительности процесса.

Особенности термической обработки

Результатом высокотемпературной обработки быстрорежущих сталей становится изменение структуры материала для получения определенных физико-механических свойств, требуемых при работе с данным инструментом.

Отжиг

HSS-сталь после процесса прокатки и ковки приобретает повышенную твердость и внутреннее напряжение. В связи с этим заготовки предварительно подвергаются отжигу. Отжиг снимает внутреннее напряжение материала, улучшает обрабатываемость и подготавливает ее для закалки.

Процесс отжига происходит при температуре около 850-900оС. Тем не менее следует опасаться излишнего повышения температуры и длительности выдержки, потому что сталь при этом может получить повышенную твердость. В связи с пониженной теплопроводностью сплава нагрев осуществляется медленно и равномерно.

Изделия загружают в печь при температуре 200-300оС, при этом увеличивают последующий нагрев со скоростью 150-200о/час. Процесс оканчивается медленным охлаждением: сначала в печи до 650оС, а затем до комнатной температуры на открытом воздухе.

Для защиты от обезуглероживания отжиг производят в закрытых ящиках с нейтральной средой.

Машиностроительные заводы небольшое количество заготовок подвергают изотермическому отжигу. Их нагревают до 880-900оС короткое время, а затем переносят в печь с температурой не выше 720-730оС на 2-3 часа. Для защиты от появления излишних внутренних напряжений заготовки охлаждают в печи до 400-450оС, а затем оставляют на открытом воздухе.

Обычный отжиг длится дольше, чем изотермический процесс. В последующем заготовки проходят механическую обработку, а затем инструмент подвергается окончательному процессу термической обработки — закалке и отпуску.

Закалка

Инструменты, выполненные из быстрорежущей стали, подвергаются закаливанию при температурах свыше 1300оС. После процесса закалки происходит многократный отпуск при 550-560оС. Такая температура необходима для растворения в аустените большого количества карбидов для получения высоколегированного аустенита.

При дальнейшем охлаждении получается высоколегированный мартенсит, который содержит большое количество вольфрама, ванадия и хрома. Мартенсит не распадается во время нагрева до 600оС, что придает быстрорежущей стали красностойкость.

Для получения высоких показателей красностойкости температура во время закалки должна быть очень высокой. Однако есть предел, при повышении которого в быстрорежущей стали начинается быстрый рост зерна и происходит оплавление.

Отпуск

Закаленная быстрорежущая сталь в обязательном порядке проходит процесс отпуска. При температуре 550-560оС проводится многократный процесс с промежутками по 1 часу. Цель отпуска заключается в превращении аустенита в мартенсит. Быстрорежущая сталь проходит два внутренних процесса:

1. При нагревании и последующем отпуске из остаточного аустенита выделяется измельченный карбид. Вследствие чего легирование аустенита понижается, что способствует легкому превращению в мартенсит.
2. Во время охлаждения при 100-200оС получается мартенсит. При этом также снимается внутреннее напряжение, возникшее при закалке.

В наше время чаще всего на заводах применяют процесс ускоренного отпуска стали, который проходит при повышенных температурах.

Улучшение характеристики изделий из HSS-сталей

Для придания твердости материала, стойкости к износу и устойчивости к коррозии поверхность инструментов подвергают дополнительной обработке. К таким методам относятся:

1. Азотирование. Насыщение азотом слоя поверхности проводится в газовой среде, которая состоит из 80% азота и 20% аммиака или на 100% из аммиака. Технологический процесс длится от 10 до 40 минут при температуре 500-600оС и приводит к укреплению поверхностной оболочки.
2. Цианирование. Насыщение осуществляется в жидкой или газовой среде, состоящей из химического элемента — цинка. Процесс высокотемпературного цианирования длится от 5 до 45 минут при температуре 800-900оС. Низкотемпературный процесс происходит при 500-600оС и обеспечивает износостойкость и высокую твердость инструменту.
3. Сульфидирование. Насыщение поверхностей стальных изделий серой осуществляется при 550-600оС путем нагревания в серноазотистых солях в течение 2-3 часов. В результате процесса повышается износоустойчивость стальных изделий.

Суть химико-термической обработки заключается в проникновении различных химических элементов в атомную кристаллическую решетку железа при нагревании деталей из стали в среде, насыщенной необходимыми элементами.

Быстрорежущие легированные стали предназначены для производства металлорежущего инструмента, который используют при работе на высоких скоростях. HSS-сплавы отличаются способностью сохранения износостойкости и сопротивляемости к разрушению при повышенных температурах. Добавление в состав стали молибдена, вольфрама, кобальта и ванадия обеспечивает красностойкость и горячую твердость.

Маркировка сверл по металлу hss

Из-за огромного разнообразия представленных в продаже сверл простому обывателю иногда сложно определиться с подходящим вариантом. Особенно следует быть внимательным к выбору инструмента для сверления металлических или стальных поверхностей: ошибки в этом случае чреваты серьезными поломками. Специалисты в подобных ситуациях рекомендуют пользоваться сверлами по металлу HSS.

Что характерно для стали HSS

Обозначение «HSS» указывает на сталь быстрорежущего типа, из которой производятся приспособления для резки. Речь в первую очередь идет о сверлах, фрезах, плашках и метчиках. По своим характеристикам этот высокоуглеродистый материал немного напоминает твердые сплавы, отличаясь от них большей прочностью и дешевизной. Уровень твердости здесь может достигать 62-64 единицам (шкала HRC).

Существует три основные разновидности этой стали:

• Вольфрамовая. Дороговизна этого компонента объясняет факт практически полного отсутствия вольфрамовых сталей в широком доступе.
• Молибденовая. Более распространенный вариант, имеющий в своем составе ванадий и углерод: это придает ему высокую абразивную стойкость.
• Высоколегированная.

Если в составе сплава имеется вольфрам, это придает ему «красностойкость»: благодаря ей инструмент продолжает оставаться острым после достижения температуры, при которой материал раскаляется докрасна (примерно + 530 градусов). Кобальт делает сплавы еще более красностойкими и износостойкими.

Как маркируют отечественные изделия

Маркировка быстрорежущей стали отличается только числовыми обозначениями (буква везде одинаковая – «М»).

Цифра же содержит указание на различные характеристики материала:

• М1. Из этой стали делают продукцию универсального назначения. Обладает большой гибкостью и хорошо переносит механические воздействия. Уровень красностойкости здесь невысокий.
• М2. Данный материал чаще всего служит основой производства универсальных сверл. Марка М2 имеет высокую красностойкость, что позволяет режущим приспособлениям длительное время сохранять свою функциональность.
• М7. Из этого материала в основном производят изделия значительной мощности, которые должны быть не только гибкими, но и надежными. Сверла по металлу марки М7 используются для сверления твердых поверхностей большой толщины.
• М50. Сверла, изготовленные из этого сплава, обычно применяются в портативных приспособлениях, где значительный изгиб инструмента выступает наиболее распространенной причиной поломок. Уровень красностойкости здесь ниже, по сравнению с другими марками.
• М35. Для обозначения этого материала может также использоваться аббревиатура HSSE. Кобальт здесь присутствует в большем количестве, что делает материал более красностойким, по сравнению со сталью М2. Есть и обратный эффект – из-за этого ударные нагрузки инструментами переносятся не так хорошо.
• М42. Доля кобальта здесь очень значительна, что объясняет другое название сплава – «суперкобальт». Изготовленные из М42 инструменты, наряду с отличной красностойкостью, очень хорошо переносят истирание. Из стали данного типа в основном производятся инструменты для работы со сложными неподатливыми материалами.

Как принято обозначать на Западе

Сверло из аналогичного материала на Западе маркируются, как «HSS». Наличие дополнительных буквенных указателей помогает сложить представление о способе легирования.

Расшифровка принятых на западе обозначений:

• HSS(R). Наименее стойкие сверла, изготовленные методом роликового обкатывания в режиме высокого нагревания.
• HSS G. Режущую кромку здесь шлифуют боразоном. Это самые популярные инструменты, что объясняется их высокой стойкостью. Во время сверления эффект вибрации здесь минимален.
• HSS E. Литера «E» дает понять, что в составе имеется кобальт. Сверл данного типа можно проделывать отверстия в сложных материалах повышенной вязкости (на отечественном рынке таким образом помечаются сплавы М35). В некоторых случаях производитель может более точное указывать процентное содержание кобальта (к примеру, HSS-Co 5 или HSS-Co8).
• HSS G TiN. В качестве напыления в данном случае применяется нитрид титана. Это позволяет сделать поверхностный слой инструмента на порядок тверже, при увеличении стойкости к нагреву до + 600 градусов.
• HSS G TiAIN. Указание на напыление сверл нитридом титана, который дополнительно легирован алюминием. Таким образом достигается увеличение прочности защитного слоя почти на 3000 HV. Сопротивляемость нагреву увеличивается почти на 900 градусов.
• HSS E VAP. Предназначены для сверления нержавеющих оснований: налипание стружки здесь практически не происходит. Поломки изделий этой серии случаются крайне редко, а отверстия получаются очень качественными.
• HSS 4241. Маркированными подобным образом приспособлениями обрабатывают деревянные, пластиковые и алюминиевые изделия.