HSS-сталь -основные характеристики, особенности, марки стали и условные обозначения

Аббревиатурой HSS, составленной из начальных букв английских слов High Speed Steel, обозначается целая группа сталей, относящихся к категории быстрорежущих. Из сталей данного типа изготавливаются фрезы, метчики, плашки для нарезания резьбы. Значительно реже такой материал применяют для производства ножовочных полотен и ножей.

Сплавы категории HSS относятся к высокоуглеродистым сталям, в отдельных марках которых может содержаться значительное количество вольфрама. Твердость инструмента, изготовленного из сталей данного типа, может находиться в интервале 62–64 единицы по шкале HRC.

Концевая фреза, изготовленная из стали HSS-Co8 способна обрабатывать материал с пределом прочности до 1100Н/мм2

Инструменты из сталей HSS, если сравнивать их с твердосплавными, отличаются более доступной стоимостью и более высокой прочностью, что позволяет успешно применять их для прерывистого резания. Между тем выполнять обработку с их помощью допускается на более низких скоростях резания, если сравнивать с твердосплавными сверлами.

Состав быстрорежущих сталей, которые зарубежные производители называют сплавами категории HSS, постоянно совершенствовался. Так, с конца XIX века в такие стали начали добавлять значительное количество вольфрама (до 18%), а с 1912 года в данных сплавах стал появляться кобальт. И только в 1930 году в состав HSS-сталей включили молибден.

Чем отличаются HSS-сверла от твердосплавных моделей

В первую очередь, HSS-сверла отличаются от твердосплавных по технологии изготовления материала.

Быстрорежущую сталь получают путем добавления в углеродистую сталь вольфрама, хрома, молибдена и иных компонентов. Материал HSS-сверл обладает высокой прочностью.
Твердый сплав — это композитный материал, изготовленный по технологии порошковой металлургии.Он состоит из частиц микронного размера. Основной компонент — карбид вольфрама. К дополнительным относятся карбид титана, карбид тантала и пр.

Твердосплавные инструменты от HSS-сверл отличаются более высокими твердостью и термостойкостью. Однако твердые сплавы имеют меньшую прочность. Они боятся вибраций и силовых нагрузок. Это не позволяет использовать твердосплавные сверла для прерывистой обработки заготовок на высоких скоростях.

Из-за сложной технологии изготовления твердосплавные инструменты стоят дорого. Цены на сверла из быстрорежущей стали значительно ниже.

Сверло 19,5х198 мм ц/х по мет. проточенное под Ø13 HSS-R RUKO арт. 200195 1 445 р.

В корзину

Сверло 22,0х205 мм ц/х по мет. проточенное под Ø13 HSS-R RUKO арт. 200220 2 270 р.

В корзину

Сверло 24,0х205 мм ц/х по мет. проточенное под Ø13 HSS-R RUKO арт. 200240 2 903 р.

В корзину

Сверло 25,0х205 мм ц/х по мет. проточенное под Ø13 HSS-R RUKO арт. 200250 3 102 р.

В корзину

Сверло 19,0х198 мм ц/х по мет. проточенное под Ø13 HSS-R RUKO арт. 200190 1 326 р.

В корзину

Сверло 20,0х205 мм ц/х по мет. проточенное под Ø13 HSS-R RUKO арт. 200200 1 535 р.

В корзину

Условные обозначения

Обозначение иностранных производителей не полностью раскрывает химический состав HSS стали, из которой изготовлены изделия. Тому или иному инструменту отводится определенная задача, которая описывается в каталоге. Другие детали можно выяснить определив химический состав, это можно сделать с помощью портативного анализатора металлов или же провести тестирование изделий опытным путем. Такая маркировка конечно может быть удобна недобросовестному производителю, который может указать на сверле HSS сталь, но она не будет отвечать необходимым требованиям. Ниже приведем основные маркировки, которые характеризуют материал, из которого изготовлен инструмент и область его применения.

HSS-R

(или просто HSS) — обозначение на изделиях, которые прошли роликовую прокатку и термическую обработку. Такие изделия имеют наименьшую стойкость.

HSS-G

— обозначение на изделиях, которые изготовлены из HSS сталей, режущая часть отшлифована CBN (кубическим нитридом бора). Изделия обладают повышенной стойкостью и меньшим радиальным биением. Инструменты HSS-G – наиболее распространены, они применяются для решения стандартных задач.

HSS-E

– в изделия из HSS стали типа М35 добавляется кобальт. Используется при работах по вязким и сложным материалам. Еще встречается такая маркировка как HSS Co 5 и HSS Co 8, которае указывают содержание кобальта 5 и 8%

HSS-G TiN

– такая маркировка указывает на напыление нитрида титана. Такое покрытие позволяет повысить поверхностную твердость приблизителньо на 2300 HV и термостойкость до 600°С.

HSS-G TiAlN

— поверхность изделий с напылением титан-алюминий-нитрида. Такое покрытие позволяет повысить поверхностную твердость приблизителньо на 3000 HV и термостойкость до 900°С.

HSS-E VAP — VAP

-используется для обработки нержавеющих сталей (V2A и V4A). Получается путем «выпаривания» оксидного неметаллического слоя. Таким образом снижается налипание стружки заготовки на поверхности инструмента, которое может привести к поломке изделия. В результате улучшается качество поверхности и благодаря VAP улучшается адгезия СОЖ с поверхностью инструмента.

Характеристики теплостойкости углеродистых и красностойкости быстрорежущих инструментальных сталей
Марка стали	Температура отпуска, °C	Время выдержки, час	Твердость, HRCэ
У7, У8, У10, У12	150—160	1	63
Р9	580	4	63
У7, У8, У10, У12	200—220	1	59
Р6М5,Р6М5К5, Р9, Р9М4К8, Р18	620—630	4	59

Основные характеристики и марки

В зависимости от своего состава HSS-стали делятся на три категории:

с повышенным содержанием вольфрама (Т);
молибденовые (М);
высоколегированной группы.

Химический состав вольфрамовых HSS сталей

Из-за дороговизны и нехватки вольфрама стали с его повышенным содержанием в наше время применяются достаточно редко. Наиболее распространенными сталями данной группы являются сплав общего назначения Т1 и содержащий ванадий и кобальт стальной сплав Т15. Последний используется, в частности, для изготовления изделий, которые должны отличаться высокой устойчивостью к износу и высоким температурам.

Химический состав молибденовых HSS сталей

Более распространены стали HSS молибденовой группы, в которых также могут содержаться вольфрам и кобальт. Быстрорежущие стали молибденовой группы, в составе которых присутствует значительное количество ванадия и углерода, устойчивы к абразивному изнашиванию. Для изготовления изделий, которые должны сохранять высокую твердость даже при высоких температурах, применяют молибденовые стальные сплавы, начиная от марки М41. В производстве инструментов, эксплуатируемых в холодных условиях и обладающих высокой ударной вязкостью, также используют стальные сплавы молибденовой группы, подвергая их специальной термической обработке.

Химический состав высоколегированных HSS сталей

Выбирая инструменты из HSS-сталей молибденовой группы, следует учитывать характеристики отдельных марок таких стальных сплавов.

М1
Из стали данной марки изготавливают HSS-сверла широкого применения. Сверла HSS из сплава марки М1 отличаются большей гибкостью и меньшей восприимчивостью к ударным нагрузкам, но уровень их красностойкости меньше, чем у инструментов, выполненных из стали М2.

М2

Это наиболее распространенный материал, из которого изготавливают инструменты различного назначения. Изделия из HSS-стали данной марки, используемые для выполнения высокопроизводительных машинных работ, отличаются высокой красностойкостью, параметры их режущих кромок сохраняются дольше, чем у инструментов из быстрорежущих сталей других марок.

М7

Данный сплав используется для производства мощных сверл, от которых требуется не только высокая гибкость, но и исключительная надежность. С помощью сверл по металлу HSS, изготовленных из сплава данной марки, выполняют отверстия в твердом и толстолистовом материале.

М50

Это материал, используемый для изготовления сверл, работающих в комплекте с портативным оборудованием. В данных условиях поломка инструмента по причине его значительного изгиба является достаточно актуальной проблемой. Сверло HSS из стального сплава М50 не обладает такой красностойкостью, как инструменты из быстрорежущих сталей других марок.

М35

Данный сплав, который также обозначается как HSSE, за счет повышенного содержания кобальта отличается более высокой красностойкостью, чем быстрорежущая сталь марки М2. Между тем повышенное содержание данного элемента в составе стали HSSE снижает ее устойчивость к ударным нагрузкам.

М42

Это сталь, в составе которой содержится максимальное количество кобальта, поэтому ее часто называют Super Cobalt. Инструменты из HSS-стали данной марки отличаются не только высокой красностойкостью, но и исключительной устойчивостью к истиранию. Благодаря таким характеристикам сталь данной марки успешно используется для производства инструментов, при помощи которых необходимо выполнять обработку вязких и сложных материалов.

Содержание вольфрама в составе HSS-сталей позволяет наделить изделия, которые из них изготовлены, красностойкостью.

Заключается это качество в том, что режущая кромка инструмента сохраняет свою твердость даже при температуре красного каления – 530°. Еще более высокой красностойкостью (а также повышенной износостойкостью) обладают быстрорежущие стальные сплавы, в химическом составе которых содержится кобальт (HSS Co). Режущие кромки сверл HSS категории Co способны сохранять свою твердость при более высоких температурах.

Удлинитель для свёрл

Удлиняющие изделия представляют собой вытянутый стержень, который позволяет проделывать глубокие отверстия в разных материалах. При выборе удлинителя важно учесть, что его диаметр должен быть меньше параметров сверла.

Удлинитель для сверл Левиса STAYER 2952-10

Удлинитель для сверла Левиса. Изделие подходит для спиралевидной оснастки. Внешне конструкция схожа с тонким цилиндром. Один конец оформлен в виде шестигранника. Используют удлинитель преимущественно для работы по дереву большой толщины. В комплект иногда включают специальный имбусовй ключ. Материал для изготовления удлинителя данного типа – углеродистая сталь.

Удлинитель для сверла Форстнера. Цилиндрическая форма стержня дополняется шестигранным хвостовиком (длина 10-12 мм). Другой конец изделия имеет уплотнение, обеспечивающее прочное соединение с оснасткой. Общая длина конструкции составляет 140 мм.

Модели для перьевых свёрл. Форма конструкции такая же, как у других удлинителей. Отличается круглым наконечником. Общая длина изделия составляет 140-150 мм. Использование не ограничивается проделыванием глубоких отверстий. Нередко оснастку применяют для сверления в труднодоступных местах на поверхности.

Существуют и гибкие удлинители для оснастки. Изготавливают их из чёрной пластмассы, которая отличается мягкой структурой. Торцевые стороны пластикового изделия оснащены металлическими наконечниками, включая шестигранный хвостовик.

Маркировка сверл согласно ГОСТ

Регламентируется маркировка изделий для сверления ГОСТ 2034-80. В этом документе предусмотрено, что оснастка, диаметр которой не достигает 2 мм, на сверло не наносится. Информация указывается лишь на этикетке упаковки.

Изделия диаметром 2-3 мм маркируются на хвостовике с указанием диаметра и марки стали. Шифровка оснастки, диаметр которой превышает 3 мм, включает следующие сведения:

Марка металла указывается в отечественном гостовском варианте (к примеру, Р6М7К6), или международном (HSS). Также может дополняться информация о добавках (Co, Ni, Ti и др.).

Цветовая маркировка международного стандарта

Цвет	Группа	Обрабатываемые материалы
Золотистый	S	Сплавы жаростойкого типа с добавлением титана, кобальта, железа, никеля.
Зелёный	N	Дуропласты, термопласты. Цветные металлы, сплавы из них.
Серый	H	Твёрдые сорта закалённой стали.
Красный	K	Разные марки чугуна.
Голубой	P	Сталь для отливок, некоторые разновидности коррозийностойкой стали, углеродистой, инструментальной. Легированной.
Жёлтый	M	Аустенитная сталь коррозийностойкая, некоторые сорта немагнитных сталей, износостойких видов.

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:

При нагревании и последующем отпуске из остаточного аустенита выделяется измельченный карбид. Вследствие чего легирование аустенита понижается, что способствует легкому превращению в мартенсит.
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.

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.

Из какой стали делают сверла по металлу и какая лучше

Чтобы выбрать качественные сверла, способные прослужить длительное время и сохраняющие заточку несмотря на неоднократное применение, важно знать из каких видов стали производят подобный инструмент и в чем его отличия. Лучшие сверла по металлу изготавливают из быстрорежущей стали HSS (общая аббревиатура) с добавлением ряда примесей

От их вида и количества зависит цена инструмента и вышеописанные свойства.

Быстрорежущая сталь отличается высокой твердостью, способностью сопротивляться разрушениям и переносимостью температуры, возникающей из-за скорости сверления. Материал легируется специальными примесями, что указывается в маркировке.

Например:

Р — сообщает, что в сплаве присутствует вольфрам.
Ф — это показатель наличия ванадия.
М — свидетельствует о добавлении молибдена.

Иногда производители указывают тип стали как особое преимущество их продукции. О чем может рассказать такая маркировка? Давайте рассмотрим популярные варианты.

Сверла из стали HSS-E

В эту быстрорежущую сталь добавляется 5-8% кобальта. Такое технологическое решение позволяет сверлить ими нержавеющие стали с пределом прочности до 1200 Н/мм2. Предназначены для особо вяжущих при нагреве и сложных материалов. Вместо буквы Е могут иметь обозначение Со.

Сверло из стали HSS-E

Сверла из стали стали HSS-TiAIN

Имеют трехслойное напыление (титан-алюминий-нитрид). Это повышает их термостойкость до температуры 900 градусов и разрешает применять на стали с прочностью 1100 Н/мм2. Отличаются повышенным сроком службы, превосходящим другие виды в 5 раз.

Сверло из стали HSS-TiAIN.

Сверла из стали стали HSS-TiN

Маркировка указывает на напыление наружного слоя нитридом титана. Это прибавляет прочности и повышает термостойкость до 600 градусов. Подходят для проделывания отверстий в чугуне, алюминии, углеродистой и легированной стали с пределом прочности 1100 Н/мм2.

Сверло из стали HSS-TiN.

Сверла из стали стали HSS-G

Подходит для чугуна и разных видов стали с пределом прочности 900 Н/мм2. Режущая часть в них вышлифована при помощи кубического нитрида бора. Это дает устойчивость к радиальному биению и стойкость к истиранию. Сверла из такой стали являются самыми распространенными.

Сверло из стали HSS-G.

Сверла из стали стали HSS-R

Это быстрорежущая сталь с наименьшей стойкостью. Может указываться и просто без буквы R, что будет означать обычную термическую обработку (закалку) и роликовую прокатку. Подойдет для создания отверстий в мягких сталях и чугуне.

Сверло из стали HSS-R.

Твердосплавные сверла

Этот вид материала касается только наконечника сверла. Он рассчитан на очень высокие нагрузки от температуры и устойчив к истиранию. Такая HHS применяется для сверл, предназначенных для работы со сплавами титана, жаропрочными сталями и нержавейкой.

Твердосплавные сверла.

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.

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.

Классификация по размеру

Чтобы выбрать самое лучшее сверло и при этом не переплачивать, достаточно знать на какие размеры по длине принято разделять данные изделия. Если при сверлении металла не требуется изготовление глубоких отверстий, то приобретение слишком длинных моделей приведёт к перерасходу денежных средств.

Классифицировать свёрла по длине принято следующим образом:

Короткие, длиной 20-131 мм. Диаметры инструмента находятся в пределах 0,3-20 мм.
Удлинённые, длина составляет 19-205 мм, а диаметр — 0,3-20 мм.
Длинная серия диаметром 1-20 мм и длиной 56-254 мм.

При выполнении сверлильных работ различной глубины следует подбирать инструмент максимально подходящий для выполнения конкретной задачи.

HSS-R, HSS-G, HSS-Co, HSS-E — trunk_2007

По поводу царицы полей Р18GradeCCrMoWVCoР18T1

0,73-0,83	3,8-4,4	<1,0	17,0-18,5	1,0-1,4	<0,50
0.65–0.80	3.75–4.00	—	17.25–18.75	0.9–1.3	—

В 70-х годах XX века, в связи с дефицитом вольфрама, быстрорежущая сталь марки Р18 была почти повсеместно заменена на сталь марки Р6М5, которая в свою очередь вытесняется безвольфрамовыми Р0М5Ф1 и Р0М2Ф3.

Обозначение HSS расшифровывается как «быстрорежущая сталь» и в общем случае применимо ко всему классу быстрорежущих сталей. Однако, в большинстве случаев так обозначается самая массовая сталь этого класса — Р6М5 (M-2; 1.3343; Z85WDCV; HS 6-5-2; F-5613)

0,82-0,90	3,8-4,4	4,8-5,3	5,5-6,5	1,7-2,1	<0,50
0.95	4.2	5.0	6.0	2.0

GradeCCrMoWVCoР6М5M2

Приблизительный перевод европейских наименований сталей на наши ГОСТы:HSS — High Speed Steel — инструментальная быстрорежущая сталь, аналог Р6М5 (1.3343 — S6-5-2 DIN).HSS-R — инструмент изготовленый прокатом.

HSS-G — инструментальная сталь, аналог Р6М5. G (Grinding) — шлифованный инструмент.

HSSE, HSS-E, HSS-Co вариант HSS-G легированый кобальтом обычно это M35 — инструментальная быстрорежущая сталь, аналог Р6М5К5.CHSS-Co8 — инструментальная быстрорежущая сталь, аналог Р6М5К8 — M42.

«M42 is a molybdenum series high speed steel alloy wit,h an additional 8% cobalt. It is widely used in metal manufacturing because of its superior red-hardness as compared to more conventional high speed steels, allowing for shorter cycle times in production environments due to higher cutting speeds or from the increase in time between tool changes. M42 is also less prone to chipping when used for interrupted cuts and cost less when compared to the same tool made of carbide. Tools made from cobalt-bearing high speed steels can often be identified by the letters HSS-Co. «

C.V. — хромованадиевая инструментальная сталь.

Про HSS-R гугль выдает адекватную ссылку ровно 1 — на раздел о быстрорежущих сталях в немецкой Wiki. Охренеть.

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:

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.
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.
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.