Закалка р6м5 в домашних условиях

Описание быстрорежущей стали Р6М5

Быстрорежущие стали обладают высокой прочностью, что позволяет использовать их для обработки твердых материалов. При этом скорость работы режущих, шлифовальных, сверлильных установок превосходит те, что можно добиться, применяя детали из инструментальной стали. Особое место в технике для быстрорежущих образцов нашлось при изготовления резьбонарезного инструмента, особенно работающего с ударными нагрузками.

В общем случае, под быстрорезами подразумевается легированная сталь, состав которой может содержать следующие химические элементы:

  • углерод, кремний, магний, никель, сера, фосфор, а также кобальт менее 1%;
  • стронций 3.8 – 4.4%;
  • молибден 8 — 5.3;
  • вольфрам 5 — 6.5;
  • ванадий 7 — 2.1.

Примерно такой химический состав имеет быстрорез Р6М5. Изделия из подобных сплавов не только тверды, но также имеют красностойкость и горячую твердость, обладают вязкостью. Они, несмотря на склонность к обезуглероживанию, гарантируют относительно длительный срок эксплуатации в составе деталей оборудования.

Расшифровка — что обозначают символы маркировки?

Каков же смысл аббревиатуры Р6М5 – расшифровки стали по буквам? Такие обозначения оказались наследием советских времен.

Буква «Р» — это обозначение быстрорежущих сталей. Слово взято из транскрипции английского «rapid»», переводящегося, как «быстрый».

Цифра за буквой «Р» обозначает процентное содержание в сплаве вольфрама. Для описываемой марки оно колеблется в районе 6% с небольшими отклонениями.

Далее идет буква «М», обозначающая присутствие в сплаве молибдена. Параметр, стоящий рядом – доля присутствия вещества в составе.

Кроме Mo, быстрорежущие стали могут содержать в своей маркировке такие обозначения: «К» — кобальт, «Ф» — ванадий, «Т» — титан, «Ц» — цирконий.

Анализируя далее аббревиатуру Р6М5, расшифровка стали может включать дополнительные буквы. Если металл получили путем электрошлакового переплава, появляется номенклатура «Ш» (Р6М5-Ш). С внедрением новых технологий Р6М5 расшифровка стала встречаться и в такой интерпретации, Р6АМ5. Это означает легирование азотом, которое происходит на этапе охлаждения сплава после разогрева его до температуры закаливания (подробнее ниже). Такую сталь используют при изготовлении фрезерных кругов.

Сверло японской фирмы Nachi из стали HSS

Импортные аналоги быстрорезов маркируют, как HSS, что означает High Speed Steel, в буквальном переводе, это высокоскоростная сталь, а аналоги Р6М5 это стали:

ГОСТ и ТУ стали Р6М5

Сталь Р6М5 описывается сразу несколькими ГОСТ и ТУ. В каждом из них содержатся изделия и технические требования к ним. Несмотря на переход металлопроката на твердые сплавы, Р6М5 характеристики удерживают эту марку в поле зрения многих сталелитейных производств. Все еще остаются востребованными следующие изделия, описанные соответствующими ГОСТами или ТУ:

  • холодно-деформированные фасонные профили высокой точности ТУ 14-11-245-88;
  • кованные круги или квадраты, сортамент — ГОСТ 1133-7;
  • горячекатаные круги — ГОСТ 2590- 88;
  • калиброванный пруток — ГОСТ 7417-75;
  • прутки и полосы — ГОСТ 19265-73 (марка стали Р6М5К5);
  • круги со специальной отделкой поверхности — ГОСТ 14955-77;
  • вероятно, остались еще ГОСТ, не вошедшие в список.

Этих стандартов придерживаются и до сих пор на многих предприятиях России.

Сталь Р6М5 характеристики

Основные свойства металла подобной марки – это: повышенная вязкость, хороший уровень сопротивления износу, приемлемая степень шлифуемости. Также следует учитывать факт, что подобная сталь обладает повышенной склонностью к обезуглероживанию. Как результат, металл этой марки применяется при производстве практически всех видов режущего инструмента, используемого под обработку углеродистых легированных конструкционных сталей. В частности металл Р6М5 востребован для дробеструйной обработки. Он используется при изготовлении резьбонарезного инструмента или оснастки, работающей с ударными нагрузками.

В химический состав стали Р6М5 входят, кроме вышеперечисленных углерода и молибдена, такие элементы:

Сталь вольфрамово-молибденовой серии, таково альтернативное наименование марки быстрорежущего металла Р6М5, способна сохранять присущие ей свойства при высоких температурах. Как пример, можно привести тот факт, что после термообработки твердость металла остается такой же, как у Р18. Более того, его прочность на изгиб достигает 4700 МПа. Превышает сталь Р6М5 марку Р18 и по таким характеристикам, как ударная вязкость или термопластичность. При этом в количественном отношении превосходство составляет 50%.

Перечисленные свойства стали этой марки обусловили ее промышленное применение, как металла, используемого для резки в условиях повышенных температур. Еще одна отличительная особенность стали Р6М5 – этот металл прекрасно держит заточку. В частности предпочтительнее использовать для этих целей быстрорез, чем нержавейку. К тому же сталь Р6М5 прекрасно справляется с ударными нагрузками, что делает ее востребованной в производстве сверл, развертки и кранов.

Трудности закалки быстрорежущей стали

Термообработка Р6М5 имеет ряд особенностей, связанных со свойством этой марки к обезуглероживанию, а также длительностью нагрева под закалку. Чтобы достичь 1230 градусов по Цельсию (температура закалки Р6М5) затрачивается времени на четверть больше, чем для марки Р18. Сначала делают отпуск при 200 и 300 градусах с выдержкой по часу. Дальнейшая обработка проходит в три этапа:

  • 690 градусов длится 3минуты;
  • 860 – аналогичное время;
  • 1230 – 1.5 минуты.

Далее металл охлаждают для получения неравновесного состояния в селитре, масле и на воздухе. В последующей обработке применяют троекратный отпуск при температуре 560 градусов, с выдержкой по 1.5 часа. Удерживать кислород позволяет метод раскиления ванн бурой и фтористым магнием. На этапах отпуска в сплав добавляют легирующие элементы, образующие карбиды, что придает изделиям высокую прочность.

Несмотря на то, что закалка важный этап при изготовлении прочных сортов металлических сплавов, необходимым остается предварительный отжиг стали. Он способствует избавлению от эффекта повышенной хрупкости металла при высоких прочностных качествах.

Смотрите видео: закалка стали р6м5 в домашних условиях

Изделия нашедшее место в быту и на производстве

Сталь Р6М5, ее характеристики и применение для ножей. Это довольно распространенный предмет в быту, имеется ряд его производителей с мировым брендом, например, Rapid. В интернете присутствует множество видео с экспериментами, где используются ножи из стали марки Р6М5. Действительно они хорошо перерезают такие вещи: веревки, древесину, соответственно мясо с костями, прочее. Самый яркий эксперимент связан с попыткой разрезать ножом Р6М5 металлическую пластину толщиной в несколько мм, получилось.

Заготовки ножей из стали р6м5 — эта сталь очень популярна в быту

Следует добавить, быстрорежущая сталь Р6М5 не имеет склонности к легкому точению. Поэтому довольно часто владельцы ножей жалуются на невозможность наточить его. Во всяком случае бытовыми точилками этого сделать не получится. Видимо поэтому изделия из Р6М5 редко встречаются именно в быту, их чаще можно увидеть, как подсобный инструмент среди слесарного инвентаря или у заядлых рыбаков, охотников.

Почти в каждом доме можно встретить бытовой электроинструмент. Вспомогательные элементы (оснастка) к нему могут изготавливаться, как раз из быстрорезов.

Сверло Р6М5 используют в производстве бытовых инструментов, предназначенных для выполнения ремонтных работ. Дополнительно, существует мнение, что сверлить закаленное железо лучше маркой Р6М5К5. Кроме того, встречаются такие разновидности сверла:

  • простые с односторонней заточкой;
  • корончатые (для гипсокартона);
  • ступенчатые;
  • копьевидные для стекла и керамогранита;
  • по камню, кирпичу, дереву.

Несмотря на выше отмеченный комментарий, сверло по металлу Р6М5 также довольно распространенный инструмент. Из р6м5 делают зенковки, коронки, конические машинные развертки, буры, резцы долбежные, полотна ножовочные.

Видео — Как сделать нож из Р6М5 своими руками

Как точить изделия быстрорезы

Подобная продукция подвержена износу и затуплению. Зная сталь Р6М5, характеристики и ее применение, можно предположить, что обычные шлифовальные круги из электрокорунда не смогут справиться с задачей, что, собственно, подтверждается практикой. Поверхность, подвергнутая заточке, остается шероховатой, а режущие качества уже не приближаются к первоначальным. Поэтому для возвращения товарных свойств рекомендуют отдавать изделия в заточку, где применяются круги из эльбора.

Стоимость металла в продукции

Купить Р6М5 в готовых изделиях несложно, однако стоимость сплава достаточно высока. Приведем небольшой прайс-лист изделий из стали этой марки. Так круг инструментальный, в зависимости от толщины: 2, 5 или 16 мм, стоит 1350, 1200, 600 рублей за килограмм, соответственно. Стоимость полосы инструментальной чуть ниже и составляет 620 рублей за килограмм.

Читать еще:  Как выбрать гайковерт электрический

Несомненно, цены на металл марки Р6М5 в продукции могут варьироваться, поэтому приведенные цифры стоит воспринимать относительно, только, чтобы определить уровень стоимости сплава. С другой стороны, высокие расценки на быстрорез, делают металл достаточно популярным при сбыте металлолома (см. лом быстрореза). Стоимость вторичной быстрорежущей стали существенно превосходит аналоги обычных марок металла. Альтернативно, изделия из сплава Р6М5, отслужившие свой эксплуатационный ресурс, могут использоваться как деловой лом, с более высокой стоимостью.

Можно ли повысить твердость металлов и их сплавов?

Технологии придания большей твердости металлам и сплавам совершенствовались в течение долгих веков. Современное оборудование позволяет проводить термическую обработку таким образом, чтобы значительно улучшать свойства изделий даже из недорогих материалов.

Закалка стали и сплавов

Закалка (мартенситное превращение) — основной способ придания большей твердости сталям. В этом процессе изделие нагревают до такой температуры, что железо меняет кристаллическую решетку и может дополнительно насытиться углеродом. После выдержки в течение определенного времени, сталь охлаждают. Это нужно сделать с большой скоростью, чтобы не допустить образования промежуточных форм железа.
В результате быстрого превращения получается перенасыщенный углеродом твердый раствор с искаженной кристаллической структурой. Оба эти фактора отвечают за его высокую твердость (до HRC 65) и хрупкость.
Большинство углеродистых и инструментальных сталей при закаливании нагревают до температуры от 800 до 900С, а вот быстрорежущие стали Р9 и Р18 калятся при 1200-1300С.

Микроструктура быстрорежущей стали Р6М5: а) литое состояние; б) после ковки и отжига;
в) после закалки; г) после отпуска. ×500.

Режимы закалки

  • Закалка в одной среде

Нагретое изделие опускают в охлаждающую среду, где оно остается до полного остывания Это самый простой по исполнению метод закалки, но его можно применять только для сталей с небольшим (до 0,8%) содержанием углерода либо для деталей простой формы. Эти ограничения связаны с термическими напряжениями, которые возникают при быстром охлаждении — детали сложной формы могут покоробиться или даже получить трещины.

  • Ступенчатая закалка

При таком способе закалки изделие охлаждают до 250-300С в соляном растворе с выдержкой 2-3 минуты для снятия термических напряжений, а затем завершают охлаждение на воздухе. Это позволяет не допускать появления трещин или коробления деталей. Минус этого метода в сравнительно небольшой скорости охлаждения, поэтому его применяют для мелких (до 10 мм в поперечнике) деталей из углеродистых или более крупных — из легированных сталей, для которых скорость закалки не столь критична.

  • Закалка в двух средах

Начинается быстрым охлаждением в воде и завершается медленным — в масле. Обычно такую закалку используют для изделий из инструментальных сталей. Основная сложность заключается в расчете времени охлаждения в первой среде.

  • Поверхностная закалка (лазерная, токами высокой частоты)

Применяется для деталей, которые должны быть твердыми на поверхности, но иметь при этом вязкую сердцевину, например, зубья шестеренок. При поверхностной закалке внешний слой металла разогревается до закритических значений, а затем охлаждается либо в процессе теплоотвода (при лазерной закалке), либо жидкостью, циркулирующей в специальном контуре индуктора (при закалке током высокой частоты)

Закаленная сталь становится чрезмерно хрупкой, что является главным недостатком этого метода упрочнения. Для нормализации конструкционных свойств производят отпуск — нагрев до температуры ниже фазового превращения, выдержку и медленное охлаждение. При отпуске происходит частичная «отмена» закалки, сталь становится чуть менее твердой, но более пластичной. Различают низкий (150-200С, для инструмента и деталей с повышенной износостойкостью), средний (300-400С, для рессор) и высокий (550-650, для высоконагруженных деталей) отпуск.

Таблица температур закалки и отпуска сталей

Термообработка цветных металлов

Сплавы на основе других металлов не отвечают на закалку столь же ярко, как стали, но их твердость тоже можно повысить термообработкой. Обычно используют сочетание закалки и предварительного отжига (нагрева выше точки фазового превращения с медленным охлаждением).

  • Бронзы (сплавы меди) подвергают отжигу при температуре чуть ниже температуры плавления, а потом закалке с охлаждением водой. Температура закалки от 750 до 950С в зависимости от состава сплава. Отпуск при 200-400С производят в течение 2-4 часов. Наибольшие показатели твердости, до HV300 (около HRC 34) можно при этом получить для изделий из бериллиевых бронз.
  • Твердость серебра можно повысить отжигом до температуры, близкой к температуре плавления (тусклый красный цвет) с последующей закалкой.
  • Различные сплавы никеля подвергают отжигу при 700-1185С, такой широкий диапазон определяется разнообразием их составов. Для охлаждения используют соляные растворы, частички которых потом удаляют водой либо защитные газы, препятствующие окислению (сухой азот, сухой водород).

Оборудование и материалы

Для нагрева металла при термообработке используются 4 основных типа печей:
— соляная электродная ванна
— камерная печь
— печь непрерывного горения
— вакуумная печь

В качестве закалочных сред, в которых происходит охлаждение, используются жидкости (вода, минеральное масло, специальные водополимеры (Термат), растворы солей), воздух и газы (азот, аргон) и даже легкоплавкие металлы. Сам агрегат, где происходит охлаждение, называется закалочная ванна и представляет собой емкость, в которой происходит ламинарное перемешивание жидкости. Важной характеристикой закалочной ванны является качество удаления паровой рубашки.

Старение и другие методы повышения твердости

Старение — еще один вид термообработки, позволяющий повысить твердость сплавов алюминия, магния, титана, никеля и некоторых нержавеющих сталей, которые подвергают предварительной закалке без полиморфного превращения. В процессе старения увеличиваются твердость и прочность, а пластичность понижается.

  • Сплавы алюминия, например, дуралюмины (4-5% меди) и сплавы с добавлением никеля и железа выдерживают в пределах часа при температуре 100-180С
  • Сплавы никеля подвергают старению в 2-3 этапа, что в сумме занимает от 6 до 30 часов при температурах от 595 до 845С. Некоторые сплавы подвергают предварительной закалке при 790-1220С. Детали из никелевых сплавов помещают в дополнительный контейнеры, чтобы предохранить от контакта с воздухом. Для нагрева используют электрические печи, для мелких деталей могут применяться соляные электродные ванны.
  • Мартенситно-стареющие стали (высоколегированные безуглеродистые сплавы железа) стареют около 3 часов при 480-500С после предварительного отжига при 820С

Химико-термическая обработка — насыщение поверхностного слоя легирующими элементами,

  • неметаллическими: углеродом (цементация) и азотом (азотирование) применяются для повышения износостойкости колен, валов, шестерней из низкоуглеродистых сталей
  • металлическими: например, кремнием (силицирование) и хромом помогает повысить износо- и коррозионную стойкость деталей

Цементирование и азотирование производят в шахтных электропечах. Существуют также универсальные агрегаты, позволяющие проводить весь спектр работ по термохимической обработке стальных изделий.

Обработка давлением (наклеп) — увеличение твердости в результате пластической деформации при относительно низких температурах. Таким образом происходит упрочнение низкоуглеродистых сталей при холодной объемной штамповке, а также чистых меди и алюминия.

В процессе термической обработки изделия из стали могут претерпевать поразительные превращения, приобретая износостойкость и твердость, в разы большую чем у исходного материала. Диапазон изменения твердости сплавов из цветных металлов при термической обработке гораздо меньше, но их уникальные свойства зачастую и не требуют масштабного улучшения.

Острый нож из быстрореза Р6М5




Всем привет, представляю вашему вниманию острый как лезвие нож из быстрореза Р6М5, который вы можете сделать своими руками. Эту сталь активно используют при изготовлении различного режущего инструмента, в том числе и инструмента для металлообработки. Из него делают сверла, различные резцы, пильные полотна и так далее.

Эта сталь довольно вынослива, ее хватает на длительные тяжелые работы. Эта сталь не теряет своей прочности даже при высоких температурных нагрузках. Единственным недостатком такого металла можно считать то, что его очень сложно закалить своим руками. Для закалки требуется многократный нагрев, отпуск, а также специальные химические вещества, к примеру, селитра, для охлаждения. Но если обрабатывать металл аккуратно, не перегревая, то закаливать его не понадобится. Итак, рассмотрим более подробно, как же сделать нож из стали Р6М5.

Материалы и инструменты, которые использовались автором:

Список материалов:
— сталь Р6М5 (ножовочное полотно);
— кусок дерева для ручки;
— эпоксидный клей;
— кусок латуни для ручки;
— масло или лак для пропитки ручки.

Читать еще:  Врезка в металлическую трубу без сварки

Список инструментов:
— болгарка;
— тиски;
— точильный станок;
— орбитальная шлифмашина или станок;
— дрель;
— струбцина (у автора самодельная из дерева);
— маркер;
— наждачная бумага;
— лобзик.

Процесс изготовления ножа:

Шаг первый. Вырезаем основной профиль
Сначала нам нужно придумать, как будет выглядеть наш нож. Рисуем профиль ножа на заготовке, используя маркер. Ну а далее можно приступать к резке. Режем заготовку при помощи болгарки, но при резке Р6М5 есть один нюанс. Эта сталь довольно хрупкая, она ломается при сильном изгибе. Все, что нам нужно сделать, это проделать болгаркой небольшие пропилы тех участков, которые нам нужно убрать. Ну а далее обламываем их при помощи плоскогубцев, подобно стеклу.











Далее можно приступать к шлифовке, работаем на этом же станке. Шлифуем металл до тех пор, пока не счистим всю краску, ржавчину и так далее. Если исходный материал качественный, его можно довести и до зеркального блеска.

Окончательную обработку выполняем вручную, используя мелкую наждачную бумагу, смоченную в воде. Ну а в самом конце клинок можно отполировать и на станке при помощи пасты ГОИ или другой пастой.

Шаг четвертый. Латунная вставка
В передней части ручки присутствует латунная вставка. Подбираем нужный кусок латуни и сверлим в нем ряд отверстий. Потом эти отверстия растачиваются плоским напильником, чтобы смог зайти хвостовик клинка. На этом же шаге можно сразу придать заготовке овальную форму на точиле. Автор сразу отполировал деталь на станке, так как потом это сделать будет куда сложнее.
















Теперь можно приклеить заготовку, для этого разводим эпоксидный клей, аккуратно забиваем хвостовик в дерево на клею, не забыв надеть вставку из латуни. Далее всю конструкцию нужно стянуть струбциной. У автора струбцина самодельная, из трех брусочков, а также резьбовых стержней и шайб. Оставляем все это дело сохнуть, гарантированно эпоксидка высыхает не менее чем 24 часа.

Шаг шестой. Окончательная доработка ножа
Когда клей высохнет, достаем наш нож и карандашом рисуем желаемый профиль ручки. Далее отрезаем лишнее лобзиком, быстрее всего это сделать, имея электролобзик. Шлифуем ручку, чтобы получить желаемый профиль, грубую обработку можно провести на точильном станке или шлифовальной машине. Ну а более тонкую обработку проводим вручную, используя наждачную бумагу. Делаем ручку абсолютно гладкой.














Когда с ручкой будет покончено, пропитываем ее маслом, а для придания цвета можно нанести морилку. Также ручку еще можно отполировать пчелиным воском, тогда она будет смотреться превосходно. У автора ручка получилась довольно интересной формы с красивым узором.

Вот и все, нож готов, теперь вам осталось его наточить до состояния лезвия. У автора нож настолько острый, что легко режет бумагу.

Надеюсь, проект вам понравился, и вы нашли для себя полезную информацию. Удачи и творческих вдохновений, если захотите повторить самоделку. Не забывайте делиться своими идеями и наработками с нами.

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Оптимальный режим термической обработки для резьбовых фрез из стали Р6М5

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 19 Января 2014 в 09:34, курсовая работа

Краткое описание

Назначить оптимальный режим термической обработки для резьбовых фрез из стали Р6М5. Объяснить превращения в сплавах, вызванные нагревом и охлаждением в соответствие с выбранным режимом термической обработки, указать микроструктуру и твердость после термической обработки.

Содержание

1 Назначение и свойства стали Р6М5

2 Термическая обработка фрез из стали Р6М5

2.1 Предварительная термическая обработка

2.1.1 Перлитное превращение

3 Поверхностная обработка

Список используемых источников

Прикрепленные файлы: 1 файл

2.1.1 Перлитное превращение

Перлитное превращение переохлажденного аустенита носит кристаллизационный характер и по своему механизму является диффузионным. Это следует из того, что аустенит, практически однородный по концентрации углерода, распадается с образованием феррита (почти чистое железо) и цементита содержащего 6,67 % углерода, то есть смеси фаз, имеющих резко различную концентрацию углерода.

Первоначально в аустените появляются зародыши цементита (рисунок 2.2). Они, как правило, появляются на границе зерна аустенита. Рост зародыша цементита происходит за счет диффузии углерода из прилегающих объемов аустенита. Это приводит к обеднению углеродом аустенита, окружающего цементитную пластинку, и способствует превращению его в феррит. Рядом с цементитом выделяется пластинка феррита. Одновременно происходит рост пластинок феррита и цементита. Повторение этого процесса приводит к образованию перлитного зерна. Такой процесс продолжается до столкновения отдельных зерен и превращения всего аустенита.

Рисунок 2.2 — Схема возникновения и роста перлитного зерна

Чем ниже температура распада аустенита, тем дисперснее образующаяся феррито-цементитная смесь.

При малых степенях переохлаждения (при700-650 °С) образуется четко дифференцированная ферритно-цементитная смесь перлит. При большей
степени переохлаждения (при температурах около 600 °С) получается более тонкая смесь, она называется сорбитом.

При еще большем переохлаждении аустенита (до 500-550 °С) образуется еще более дисперсная смесь: она называется трооститом. При рассмотрении под оптическим микроскопом троостит наблюдается в виде трудно дифференцируемого сильно травящегося фона. Строение троостита выявляется достаточно четко под электронным микроскопом.

Твердость и прочность феррито-цементитной смеси прямо пропорциональны площади поверхности раздела между ферритом и цементитом.

Поэтому с увеличением степени дисперсности феррито-цементитной смеси твердость, пределы прочности, текучести и выносливости возрастают.

Наибольшие значения относительного удлинения и относительного сужения наблюдаются у сорбита. При переходе к трооститу (температура превращения около 550 °С) пластичность уменьшается.

Уменьшение твердости быстрорежущих сталей при отжиге достигается за счет обособления в структуре карбидной и ферритной фаз, коагуляции карбидов и приобретения ими глобулярной (зернистой) формы. Чем крупнее включения карбидов и чем ближе их форма к глобулярной, тем мягче сталь после отжига. Чем меньше скорость охлаждения, тем до больших размеров вырастают глобули карбида при распаде аустенита. Регулируя скорость охлаждения, можно получить структуру глобулярного перлита от точечного до крупнозернистого. Более мелкозернистый перлит обладает повышенной твердостью и прочностью.

Для фрез изготовленных из стали Р6М5 был выбран изотермический отжиг холодных заготовок.

Температура отжига составила 870 о С и применялась для получения более высоких свойств. Продолжительность пребывания стали при 870 о С не должна превышать 10-15 часов. Затем сталь охлаждают со скоростью 30-60 о С/час до 720-750 0 С. Выдержка при 720-750 о С для выравнивая температуры и завершения перлитного превращения должна быть не менее 4-6 часов. После этого сталь охлаждают в печи до 600-650 о С со скоростью 40-50 о С/час, а затем на воздухе.

Структура отожженной быстрорежущей стали – мелкозернистый (сорбитообразный) перлит и карбиды, мелкие эвтектоидные и более крупные первичные. Количество карбидов около 25 %. Твердость 23-25 HRC. Сталь с такой структурой хорошо обрабатывается резанием. Подавляющее количество легирующих элементов находятся в карбидной фазе. Для получения оптимальных свойств стали в готовом инструменте необходимо при термической обработке обеспечить максимальное насыщение мартенсита легирующими элементами.

Закалка на мартенсит – термическая обработка металла или сплава, при которой главным является мартенситное превращение высокотемпературной фазы.

Рисунок 2.3 – Зависимость температур начала и конца мартенситных превращений от содержания углерода в системе Fe-C

Особенности мартенситного превращения:

1. Мартенситное превращение протекает при быстром охлаждение с температуры выше точки А1, когда подавлен диффузионный распад аустенита на смесь феррита и цементита. Поэтому после превращения концентрация углерода в мартенсите равна концентрации углерода в исходном аустените. В отличие от перлитного превращения мартенситное превращение бездиффузионное.

2. Превращение аустенита в мартенсит начинается с определенной для каждой марки стали температуры Мн или Мs, которую невозможно подавить даже при больших скоростях охлаждения. Превращение идет в интервале температур Мнк, Мsf.

3. При температуре Мн превращение только начинается, появляются первые кристаллы мартенсита, чтобы оно продолжало развитие, необходимо непрерывное охлаждение в интервале Мнк. В любом случае после превращения остается некоторое количество остаточного аустенита.

4. В отличие от перлитного мартенситное превращение не имеет инкубационного периода.

5. Мартенсит образуется в форме игл, растущих с громадной скоростью (порядка 1 км/с). После мгновенного образования мартенситная пластина не растет, а количество мартенсита увеличивается не вследствие подрастания уже образовавшихся пластин, а в результате «мгновенного» возникновения все новых и новых пластин.

Читать еще:  Гибридная лазерно дуговая сварка

6. Между решетками кристаллов мартенсита и исходного аустенита имеется определенное ориентационное соотношение, закономерная ориентировка решетки мартенсита по отношению к решетке аустенита.

7. При мартенситном превращении на плоской полированной поверхности образуется характерный рельеф, свидетельствующий об изменении формы превращения объема аустенита. Такой рельеф служит главным внешним признаком мартенситного превращения.

Вообще, мартенсит – это пересыщенный твердый раствор углерода в α-Fe, с содержанием в нем углерода 2,14%.

Кристаллы мартенсита имеют форму пластин утоненных к краям. В результате пересечения этих пластин мартенсит имеет в микроскопе характерную игольчатую структуру, в результате сильного искажения в решетке α-Fe, внедренными в нее атомами углерода. Мартенсит обладает высокой твердостью и низкой пластичностью, причем, его твердость пропорциональна содержанию углерода.

Механизм мартенситного превращения сводится к перестройке ГЦК в ОЦК решетку. Для этой перестройки достаточно, чтобы атомы в решетке смещались друг относительно друга на расстояние, не превышающее межатомного. Таким образом, при данном превращении происходит только изменение кристаллической решетки без выделения углерода из твердого раствора.

Огромная скорость роста кристаллов мартенсита при температуре ниже 240 о С (ниже точки МН) объясняется тем, что превращение протекает за счет малой величины смещения атомов при сохранении когерентных решеток аустенита и мартенсита.

Из-за различия удельных объемов аустенита и мартенсита и сохранения когерентных границ, появляются и растут кристаллы мартенсита, приводящие к возникновению упругой энергии. Поэтому рост мартенситного кристалла происходит до тех пор пока данная упругая энергия не вызовет пластическую деформацию, и тем самым нарушается когерентность кристаллических решеток. На этом рост кристаллов мартенсита прекращается и дальнейшее превращение происходит в результате образования новых пластин.

После мартенситного превращения в структуре остается остаточный аустенит и его количество будет тем больше, чем больше содержание углерода в аустените.

При нагреве под закалку необходимо обеспечить максимальное растворение в аустените труднорастворимых карбидов вольфрама, молибдена и ванадия. Такая структура увеличивает прокаливаемость и позволяет получить после закалки высоколегированный мартенсит с высокой теплостойкостью. Поэтому температура закалки стали Р6М5 очень высокая и составляет 1230-1250 о С.

Для предотвращения образования трещин и деформации инструмента из–за низкой теплопроводности стали нагрев под закалку проводят с подогревом в расплавленных солях 750-800 о С. Для защиты от обезуглероживания, окончательный нагрев также проводят в соляной ванне (78% BaCl2+22% NaCl) c очень малой выдержкой примерно 5-6 минут.

Охлаждение от температуры нагрева до 550-600 о С должно быть ускоренным для предупреждения выделения карбидов, снижающего красностойкость и механические свойства.

В качестве среды охлаждения фрез из стали Р6М5 были выбраны соли NaNO3+NaNO2 или NaOH+KOH при 225-300 о С с выдержкой 30-40 мин.

В результате такой выдержки сталь сохраняет в закаленном состоянии повышенное количество остаточного аустенита: до 40-50%, кроме того, значительно уменьшается деформация. Красностойкость стали не изменяется.

После закалки структура быстрорежущей стали состоит из высоколегированного мартенсита, содержащего 0,3–0,4 % С, не растворенных при нагреве избыточных карбидов 15-20 %, и около 20–25 % остаточного аустенита. Последний снижает твердость, режущие свойства инструмента, ухудшает шлифуемость, и его присутствие нежелательно. Твердость после проведенной закалки составляет 62-65HRC.

Структура быстрорежущей стали Р6М5 представлена на рисунке 2.4.

Порядок ковки ножа из сверла в домашних условиях, материалы и инструменты

Сложно ли изготовить нож самостоятельно? Если подойти грамотно к процессу, то в итоге получится надежное и долговечное изделие. Важно – правильно выбрать материал заготовки. Нередко для этого используют сверла по металлу, они практически идеально подходят для ковки ножа. Из сверла делают и бытовые модели, и так называемые авторские изделия.

Необходимые материалы и инструменты

Прежде всего следует определиться с маркой сверла, а в частности – с металлом, из которого оно изготовлено. Специалисты считают лучшим вариантом модель из стали Р6М5. Она относится к разряду инструментальных быстрорежущих. Ее преимуществом является возможность обработки методом ковки и относительно невысокий температурный режим для этого.

Важно правильно подобрать размер заготовки, ведь от этого будут зависеть габариты изделия. Так, сверло диаметром 10 мм с хвостовиком имеет длину 87 мм. Определившись с этими параметрами нужно узнать рекомендуемые режимы термической обработки заготовки для полноценной ковки в домашних условиях.

Как видно, для полноценного изготовления понадобится как минимум кузнечный горн (как его сделать, читайте здесь). При этом предварительно нужно выпрямить режущую часть сверла, что можно сделать только после его нагрева хотя бы до минимальной температуры обработки.

Если горна у вас нет, то выход из такой ситуации – сделать временную печь самостоятельно. Для этого потребуются огнеупорные кирпичи, основа для их установки и любой механизм для подачи воздуха. В качестве последнего можно использовать простой бытовой пылесос с режимом обратного выхлопа.

Кроме это для полноценной ковки ножа из сверла понадобятся следующие материалы и инструменты:

  • Тиски.
  • Плоскогубцы, «газовый» ключ (с его помощью удобно выпрямлять сверло).
  • Наковальня – можно использовать кусок рельсы или аналогичную ей металлическую поверхность.
  • Набор молотов для механической обработки. Для единичного изготовления достаточно будет стандартного молотка с весом головки от 400 до 600 г.
  • Бытовой шлифовальный станок.

Работы лучше всего выполнять на открытом воздухе или в нежилом помещении с хорошей вытяжкой. Для нагрева сверла используют уголь или газовую горелку. Последний вариант предпочтительнее, так как пламя от нее характеризуется постоянной температурой.

Порядок изготовления

После подготовки всех необходимых комплектующих следует выровнять сверло. Ни в коем случае не нужно этого делать без предварительного разогрева. Поместив заготовку в горн ждем, пока она не нагреется до нужной температуры. Явный признак готовности к обработке – равномерный красный цвет по всей поверхности. Затем оно извлекается из печи и крепится хвостовой частью в тисках. С помощью трубного ключа аккуратно выравниваем режущую кромку. Рекомендуется выполнять эту работу в несколько этапов, чтобы избежать трещин и разлома изделия.

Только после этого можно планировать очертания будущего ножа. Не всегда удается правильно «угадать» конченую форму получившейся заготовки. Как только сверло было развернуто – делают чертеж, который послужит личным «техническим» документом для изготовления ножа.

Чертеж простого ножа

Следующий этап – ковка до придания изделию нужной формы. Во время ее выполнения нужно быть готовыми к следующим моментам:

  • Трудоемкость. В среднем, для того чтобы сделать из практически круглого сверла плоскую заготовку понадобится от 2-х до 4-х часов работы.
  • Рекомендуется начать с хвостовой части, на которую впоследствии будет установлена ручка.
  • В некоторых моделях хвостовик изготавливается из стали 45. У нее температура ковки несколько выше — 1250-700°С. Это нужно учесть при разогреве.

После формирования заготовки следует придать ей окончательную форму. Это лучше всего сделать с помощью шлифовального станка. Ручная обработка займет много времени, так как сталь Р6М5 достаточно твердая. Для закалки можно использовать отработанное машинное масло(весь процесс закалки описан тут). Важно – не перегреть сталь.

Что еще нужно учесть при изготовлении ножа из сверла? Самая распространенная ошибка – слишком тонкое лезвие. В процессе обработки на шлифовальном станке или во время заточки оно с большой вероятностью поломается. Оптимальная толщина лезвия должна составлять 2-2,5 мм.

Также рекомендуется выполнить следующие условия:

  • Отверстия для крепления ручки можно сделать сверлением или электролизом. Последний вариант удобнее, если хвостовая часть изготовлена из стали 45.
  • Для придания хорошего внешнего вида используется паста ГОИ.
  • В качестве заготовки можно использовать не только сверло, но и часть автомобильной рессоры, напильник.

Заточку лучше всего выполнять сначала с помощью шлифовального станка, а затем «довести» кромку лезвия вручную бруском. Также нужно помнить, что согласно законодательству нож считается холодным оружием при длине клинка более 90 мм. Обоюдоострое лезвие от 50 мм и больше тоже требует оформления разрешения на ношение и хранение. Это очень важно, так как УК РФ предусматривает меры за незаконное изготовление, хранение и ношение холодного оружия.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector