Применение быстрорежущих сталей для режущего инструмента позволяет повысить скорости резания в несколько раз, а стойкость инструмента — в десятки раз. Главной отличительной особенностью быстрорежущих сталей является их высокая теплостойкость или красностойкость[22] (600—700 °С) при наличии высокой твердости (63—
7
3 V,%
PBMSK Os-P12K
PWKsviZijp9К5 °Р9 Р12 о Zs P 6 M 5
Рис. 211. Соотношение между средним содержанием углерода и ванадия в некоторых марках быстрорежущих сталей (по ГОСТ 19265—73)
С,%
1,0
0,9 0,8
0,7
О,8 1,2 1,е с,%
Рис. 210. Вертикальный разрез диаграммы системы Fe—W—Cr—V при 18 % W; I % V и 4 % Cr; 8 — интерметаллид (Мураками, Хатт с дополнениями Kyo)
361
70 HRC) и износостойкости инструмента. Уникальные свойства быстрорежущих сталей достигаются посредством специального легирования и сложной термической обработки, обеспечивающих определенный фазовый состав.
1. Ррль легирующих элементов и фазовый состав стали
Основными легирующими элементами быстрорежущих сталей, обеспечивающими высокую красностойкость, являются вольфрам, молибден, ванадий. Кроме них, все стали легируют хромом, а некоторые — кобальтом. Важным компонентом является углерод.
Карбидообразующие элементы образуют в стали специальные карбиды: MeeC на основе вольфрама и молибдена,
MeC на основе ванадия и Me23C6 на основе хрома. Часть атомов Me в указанных карбидах составляют железо и другие элементы (см. гл. VIII, п. 3).
Вертикальный (политермический) разрез диаграммы состояния системы Fe—Cr—W—V, характерный для быстрорежущих сталей, приведен на рис. 210[23]. Аустенит в быстрорежущих сталях получается при нагреве выше 800— 900 °С, однако при этих температурах аустенит не обогащен основными легирующими элементами и углеродом. Поэтому закалка стали от температуры выше Ac3 (линии 1—3—2) на 30—50 0C, как принято для обычных сталей, не может обеспечить главного свойства быстрорежущей стали — красностойкости. Красностойкость достигается лишь после высокотемпературного нагрева под закалку до температур несколько ниже линии солидуса Ai (линия 1—2), когда значительная часть легированных карбидов растворяется в аустените, обогащая его вольфрамом, молибденом, ванадием, хромом и углеродом. Полного растворения в аустените карбида Me6C, а также MeС, как видно из диаграммы состояния, даже при столь высоких температурах не происходит. Повышение содержания углерода в стали приводит к понижению температуры закалки, так как линия солидус 1—2 понижается с 1330 0C (0,6 % С) до IlOO0C (1,5 % С). Диаграмма также показывает, что обезуглероживание быстрорежущей стали (до % С