Что такое HSS-сталь – виды, состав и аналоги

HSS-сталь (High Speed Steel) – это быстрорежущая сталь, которая используется для производства металлорежущего инструмента. Из нее изготавливают корончатые сверла, концевые фрезы, сверла с коническим хвостовиком, ступенчатые сверла, зенковки, развертки, метчики и дисковые пильные полотна по металлу.

Свойства

Сплавы из группы HSS – это высокоуглеродистые стали, твердость инструментов, сделанных из них, обычно варьируется в диапазоне 62-68 по шкале HRC.

Твердость при нагреве
При температуре 500-600 °C режущая кромка инструмента сохраняет свою высокую твердость.

Красностойкость
HSS-сталь способна на протяжении 4 часов сохранять режущие свойства при высоких температурах без потери твердости.

Стойкость к разрушению
Быстрорежущую сталь отличает стойкость к хрупкому разрушению. Легко переносит вибрацию, удары, высокую подачу и глубокий рез.

Виды HSS-стали и напыления

Существует несколько основных обозначений быстрореза, которые указывают на его состав и область применения.

HSS-R (HSS) – производится методом прокатки и термической обработки. Обладает пониженной стойкостью.

HSS-G – вид стали, режущая кромка которого отшлифована кубическим нитридом бора. Имеет повышенную стойкость и низкое радиальное биение.

HSS-E (HSS-Co) – содержит кобальт и используется при обработке вязких материалов. HSS Со5 и HSS Со8 – это сталь с содержанием кобальта 5% и 8%.

HSS-G TiN – сталь с нитрид-титановым напылением. Имеет повышенную твердость на уровне 2300 единиц по Виккерсу (HV) и термостойкость до 600°С.

HSS-G TiAlN – сталь с напылением титан-алюминий-нитрида. Обладает твердостью 3000 HV и термостойкостью до 900°С.

HSS-E VAP – предназначена для обработки нержавеющей стали (V2A и V4A). Производится путем выпаривания неметаллической оксидной пленки. Имеет сниженное налипание стружки на заготовку, что защищает изделие от поломки. Улучшенная адгезия между СОЖ и режущим инструментом позволяет получить гладкие детали.

Российский аналог HSS-стали имеет другое обозначение. Быстрорежующие сплавы маркируются буквой «Р», что означает rapid steel. После марки указывают основной легирующий элемент для улучшения технических характеристик: Р – вольфрам, М – молибден, Ф – ванадий, К – кобальт. 

Цифры указывают на процентное содержание химических элементов в стали. Например, P6M5К5 содержит 6% вольфрама, 5% молибдена и 5% кобальта.

Маркировка стали и химический состав

Некоторые производители не указывают состав HSS-стали, из которой изготовлен инструмент. Рекомендуем выбирать те компании, которые указывают химический состав и свойства инструмента. Это позволит определить наиболее подходящий вариант для задач и условий работы.

Все марки HSS-стали разделяются на три основные группы:
Т – с высоким содержанием вольфрама (Т1–Т15)
М – молибденовые (М1–М36)
Высоколегированная группа (М41–М62)

Вольфрамовые стали

Это стали с высокой стойкостью к температуре, коррозии и износу. Самые популярные марки Т1 и Т15.

Т1, Р18
Умеренная прочность и износоустойчивость
Хорошо шлифуется
Для черновых и чистовых режущих инструментов
Обработка конструкционных сталей

T2
Содержит 2% ванадия
Для изготовления чистовых и получистовых сверл

T4
Содержит 18% вольфрама, 5% кобальта и 2% ванадия
Повышенная вторичная твердость и износостойкость
Плохо шлифуется
Для черновых и получистовых инструментов
Обработка коррозионностойких, жаропрочных сталей и сплавов

Т15, Р12Ф5К5
Содержит 12% вольфрама, 5% ванадия и 5% кобальта
Выдерживает сильный нагрев режущей кромки
Для чистовых и получистовых инструментов
Обработка труднообрабатываемых материалов

Молибденовые стали

Молибденовые стали после термообработки могут использоваться в холодном климате, сохраняя отличную ударную вязкость. Кроме молибдена в качестве легирующих добавок могут применяться ванадий, кобальт, вольфрам. Это обеспечивает высокую устойчивость к абразивному истиранию.

М1
Содержит 8% молибдена
Отличная гибкость и стойкость к ударным нагрузкам

M2, Р6М5, HSS-G
Содержит 6% вольфрама и 5% молибдена
Отличная красностойкость и износоустойчивость режущих кромок
Для резьбонарезного и ударного инструмента
Обработка цветных сплавов, чугуна, стали и ряда теплостойких сталей

M7
Содержит 8,75%, молибдена, 2% ванадия и 1,75% вольфрама
Используется для сверления твердых и толстолистовых металлов

М35,Р6М5К5, HSS-E (HSS-Co)
Содержит 5% кобальта, небольшой процент марганца, кремния и никеля
Выдерживает сильный нагрев режущей кромки
Обработка вязких материалов, легированной и нержавеющей стали

Высоколегированные стали

В качестве легирующего компонента выступает молибден. В различном количестве добавляются: кобальт, ванадий, углерод. Эта сталь устойчива к высоким температурам, изгибам и кручениям. Она предназначена для производства метчиков, резцов, сверл и фрез для обработки высокопрочных материалов на высокой скорости.

M42, Р18, HSS-Co 8%
Содержит 8% кобальта и 9,5% молибдена
Отличная красностойкость и износоустойчивость режущих кромок
Менее подвержен сколам при прерывном резании

M47
Содержит 9% молибдена и 4,7–5,2 % кобальта
Повышенная склонность к обезуглероживанию и перегреву во время закалки
Низкая шлифуемость

Таблица химического состава HSS-сталей

Чем отличается HSS-сталь от углеродистой стали и твердосплавов

Углеродистая сталь

Сталь с высоким содержанием углерода (У) используется для производства инструментов для деревообрабатывающей промышленности, а также для создания инструментов из полимерных материалов. Из такой стали делают спиральные сверла, шабера, напильник и ножовки.

Отличие от HSS-стали
Углеродистые инструменты не могут выдерживать высокие скорости резания, имеют меньший предел прочности и более высокую зернистость, которая увеличивается даже при небольшом нагреве.

Твердосплавы

Твёрдые сплавы изготавливаются на основе карбида вольфрама (В), титана (Т) и тантала (ТТ), а в качестве связки используется кобальт (К).

Отличие от HSS-стали
Основным преимуществом быстрорежущих сталей перед твердосплавными инструментами является их цена и возможность заточки инструмента. Твердые сплавы имеют меньшую механическую прочность. Они не подходят для резки и обработки материалов на высоких скоростях.

Хохлов Денис

Автор блога и эксперт в металлорежущем инструменте