Группы обрабатываемости сталей
Стали – наиболее популярный материал для металлообработки. Однако обрабатываемость этого металла зависит от его состава.
Что оказывает влияние на обрабатываемость стали?
Первым делом, содержание углерода. Чем больше углерода в составе, тем твёрже сталь. Низкоуглеродистые стали отличаются повышенной вязкостью, поэтому для их обработки необходим максимально острый инструмент с небольшим числом зубьев.
Во-вторых, присутствие легирующих веществ, которые заметно улучшают свойства стали. Например, хром, вольфрам, никель, ванадий, молибден, кремний и марганец. Примеси обычно вводятся в состав металла в процессе плавки.
Если примесей в составе не более 2,5%, то такую сталь называют низколегированной. Если этот показатель колеблется в диапазоне от 2,5 до 10%, то сталь среднелегированная. У высоколегированной стали содержание примесей превышает 10%.
Третий фактор, влияющий на обрабатываемость стали, - метод её производства.
В процессе литья, например, образуется толстая литейная корка, которая включает с себя песок и различный шлак. Для такой стали подойдет только высокопрочный инструмент.
Структура стального проката довольно неоднородна, что сказывается на колебания сил резания.
Сталь, полученная в результате поковки, более однородна по своему составу, поэтому она очень хорошо обрабатывается.
Виды стали по количеству легированных инструментов
Нелегированная сталь (группы P0 и Р1)
В составе нелегированных сталях углерод составляет не более 0,8%. Плюс нет никаких легирующих элементов. Вследствие этого данный вид стали не обладает повышенной твёрдостью (максимум до 35 HRc).
Чем меньше углерода в составе, тем выше вязкость металла. Оттого остро стоит проблема со стружкодроблением и формированием наростов. Такую сталь необходимо обрабатывать на высоких скоростях и выбирать инструменты с максимально острыми режущими кромками.
Если содержание углерода не совсем мало (свыше 0,2%), то изделия из нелегированной стали можно подвергать закалке. В целом, они лучше обрабатываются. Но из-за более высокой твёрдости может заметно изнашивать металлорежущий инструмент.
Низколегированная сталь (группа P2)
Пожалуй, самый популярный вид стали, в котором в качестве укрепляющих веществ применяются главным образом хром и молибден. Встречаются как мягкие, так и закалённые стали (твёрдостью до 50 HRc).
Обрабатываемость низколегированных сталей напрямую зависит от содержания легирующих элементов и термообработки. Но проблемы при обработке для всех этой группы сталей вполне типичные – это лункообразование и износ по задней поверхности режущей кромки. Дело в том, что во время резания (особенно это касается закалённых сталей) зона обработки подвергается сильнейшему нагреву, что может вести к деформации инструмента.
Высоколегированная сталь (группы P3 и P4)
Если содержание легирующих веществ превышает 5%, то такая сталь относится к высоколегированной. Чем больше добавлений, тем сложнее обрабатывать, так как увеличивается твёрдость. К примеру, при наличии 12–15% легирующих элементов в составе стали и твёрдости до 50 HRc, для обработки вам пригодится инструмент, обладающей хорошей термостойкостью, иначе режущая кромка будет деформироваться.
В таблице ниже мы представили подробные характеристики всех видов стали, в том числе и нержавеющей. О ней подробнее – в отдельной статье.
группа стали |
описание |
состав |
предел прочности RM (МПа)* |
твердость (HB) |
твердость (HRC - твердость по Роквеллу, шкала С) |
обрабатываемый материал по каталогу ANSI |
---|---|---|---|---|---|---|
P0 |
Низкоуглеродистые стали, сливная стружка |
C < 0,25% |
< 530 |
< 125 |
- |
- |
P1 |
Низкоуглеродистая легкообрабатываемая сталь, короткая стружка |
C < 0,25% |
< 530 |
< 125 |
- |
C15, Ck22, ST37-2, S235JR, 9SMnPb28, GS38 |
P2 |
Средне- и высокоуглеродистая сталь |
C > 0,25% |
> 530 |
< 220 |
< 25 |
ST52, S355JR, C35, GS60, Cf53 |
P3 |
Легированные и инструментальные стали |
C > 0,25% |
600-850 |
< 330 |
< 35 |
16MnCr5, Ck45, 21CrMoV5-7, 38SMn28 |
P4 |
Легированные и инструментальные стали |
C > 0,25% |
850-1400 |
340-450 |
35-48 |
100Cr6, 30CrNiMo8, 42CrMo4, C70W2, S6525, X120Mn12 |
P5 |
Ферритные, мартенситные и дисперсионно-твердеющие нержавеющие стали |
- |
600-900 |
< 330 |
< 35 |
100Cr6, 30CrNiMo8, 42CrMo4, C70W2, S6525, X120Mn12 |
P6 |
Высокопрочные ферритные, мартенситные и дисперсионнотвердеющие нержавеющие стали |
- |
900-1350 |
350-450 |
35-48 |
X102CrMo17, G-X120Cr29 |
Подробнее об особенностях фрезерования стали можно прочитать здесь, а про точение – здесь.