HSS-стали — особенности, марки, обозначения, расшифровка

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.

Условные обозначения

Расшифровка химического состава сталей, относящихся к категории HSS, затруднена, так как в их обозначении не содержится никаких подробных данных. Как правило, в каталогах на инструмент, изготовленный из сталей данной категории, есть информация о материалах, для обработки которых его можно использовать. Чтобы относительно точно определить химический состав HSS-сталей, необходимо использовать специальное оборудование или решать этот вопрос опытным путем.

Скорее всего, это немецкий аналог быстрорежущей стали HSS М2

HSS

К такой аббревиатуре часто добавляется буква R. Это сверла, отличающиеся наименьшей стойкостью. Они проходят роликовую прокатку и термическую обработку.

HSS G

Это обозначение наносится на сверла, режущая часть которых подвергается шлифовке при помощи боразона (CBN). Инструменты HSS G являются наиболее распространенными, их отличает повышенная стойкость. Кроме того, сверло по металлу, на которое нанесено такое обозначение, создает наименьшее биение при выполнении обработки с его помощью.

HSS c литерой E

Это обозначение указывает на то, что в составе материала изготовления изделия содержится кобальт. Инструмент с обозначением HSSE оптимально походит для обработки сложных материалов, а также материалов, отличающихся высокой вязкостью. Как уже говорилось выше, аналогом обозначения HSSE является маркировка М35. Существуют и международные аналоги обозначения HSSE (HSS-Co5 и HSS-Co8), по которым можно точно определить, какое количество кобальта содержится в стальном сплаве.

Сталь этой марки чрезвычайно трудно режется болгаркой

HSS G TiN

Данное обозначение указывает на то, что на поверхность инструмента нанесено напыление из нитрида титана. За счет этого повышается как твердость поверхностного слоя изделия (приблизительно на 2300 HV), так и его термостойкость (до 600°).

HSS G TiAIN

На поверхность инструмента с таким обозначением нанесено напыление из нитрида титана, легированного алюминием. Твердость поверхностного слоя такого сверла благодаря этому покрытию повышается примерно на 3000 HV, а термическая стойкость – на 900°.

HSS E VAP

Изделия с таким обозначением можно использовать для . На их поверхность меньше налипает стружка, поэтому они реже ломаются и обеспечивают высокое качество обработки.

Нередко можно встретить инструменты с обозначением HSS 4241, которые используются преимущественно для обработки изделий из древесины, пластика и алюминия. Что касается обозначения Super HSS, то каждый производитель вкладывает в него свои представления о качестве инструмента.

На видео показан тест ножа из стали марки HSS W18.

Как принято обозначать на Западе

Сверло из аналогичного материала на Западе маркируются, как «HSS». Наличие дополнительных буквенных указателей помогает сложить представление о способе легирования.

Расшифровка принятых на западе обозначений:

• HSS(R). Наименее стойкие сверла, изготовленные методом роликового обкатывания в режиме высокого нагревания.
• HSS G. Режущую кромку здесь шлифуют боразоном. Это самые популярные инструменты, что объясняется их высокой стойкостью. Во время сверления эффект вибрации здесь минимален.
• HSS E. Литера «E» дает понять, что в составе имеется кобальт. Сверл данного типа можно проделывать отверстия в сложных материалах повышенной вязкости (на отечественном рынке таким образом помечаются сплавы М35). В некоторых случаях производитель может более точное указывать процентное содержание кобальта (к примеру, HSS-Co 5 или HSS-Co8).
• HSS G TiN. В качестве напыления в данном случае применяется нитрид титана. Это позволяет сделать поверхностный слой инструмента на порядок тверже, при увеличении стойкости к нагреву до + 600 градусов.
• HSS G TiAIN. Указание на напыление сверл нитридом титана, который дополнительно легирован алюминием. Таким образом достигается увеличение прочности защитного слоя почти на 3000 HV. Сопротивляемость нагреву увеличивается почти на 900 градусов.
• HSS E VAP. Предназначены для сверления нержавеющих оснований: налипание стружки здесь практически не происходит. Поломки изделий этой серии случаются крайне редко, а отверстия получаются очень качественными.
• HSS 4241. Маркированными подобным образом приспособлениями обрабатывают деревянные, пластиковые и алюминиевые изделия.

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.

Разновидности режущего инструмента

HSS (первые литеры английского выражения High Speed Steel) – сталь быстрорежущая, т. е. углеродистая высоколегированная. В состав металла помимо железа и углерода вводят такие компоненты, как вольфрам, молибден, кобальт, титан и другие, в определенных количествах. Кроме того, на поверхность изделия напыляют специальные вещества, повышающие прочность и термостойкость изделия. Сверла, изготовленные на основе HSS сталей, делятся на 3 группы:

• вольфрамовые;
• молибденовые;
• высоколегированные.

Вольфрамовые режущие инструменты выпускаются семи типов: Т1, Т2, Т4, Т5, Т6, Т8 и Т15. Различаются они содержанием углерода (от 0,75 до 1,5 %), ванадия (от 1 до 5 %), вольфрама (от 12 до 18 %), кобальта (от 5 до 12 %), хрома (от 4 до 4,5 %). Применяются сверла из сталей вольфрамовой группы для работы со сталями углеродистыми, легированными, коррозионностойкими, жаропрочными.

Молибденовые инструменты выпускаются двенадцати типов: М1, М2, М3, М4, М6, М7, М10, М30, М33, М34, М35 и М36. Содержание углерода в них от 0,8 до 1,3 %. Количество молибдена составляет от 4,5 до 9 %. Различаются HSS сверла и содержанием хрома, ванадия и вольфрама. В составе сверла типа М35 еще имеется кобальт и никель. Эти добавки позволяют обрабатывать стали с большой скоростью в условиях нагрева режущей кромки.

Высоколегированные изделия выпускаются десяти типов: М41, М42, М43, М44, М46, М47, М48, М50, М52 и М62. Имеют более сложный химический состав. Подвергаются термообработке, что позволяет эксплуатировать их при пониженных температурах. Обладают хорошей ударной вязкостью.

Характеристики HSS сталей

HSS стали делятся на три группы:

• Вольфрамовые (Т);
• Молибденовые (М);
• Высоколегированные быстрорежущие стали.

Стали вольфрамовой группы сегодня практически не применяются из-за высокой стоимости вольфрама и его дефицита. Самыми распространенными являются сталь общего назначения Т1 и сталь с ванадием и кобальтом T15. Т15 применяются для инструментов, работающих в условиях высоких температур и износа.

Стали молибденовой группы в качестве главного легирующего элемента имеют молибден, хотя некоторые содержат равное или даже большее количество вольфрама и кобальта. Стали с повышенным содержанием ванадия и углерода являются стойкими к абразивному износу. Серия сталей начиная от М41 характеризуется высокой твердостью при работе на высоких температурах (красностойкостью). Молибденовые стали применяются также при изготовлении инструментов, работающих в «холодных» уловиях — накатных плашек, вырезных штампов. В таких случаях HSS стали закаляют до более низких температур для повышения ударной вязкости.

Таблица общих химических составов HSS сталей. Отечественные аналоги.

В таблице могут быть указаны не все аналоги, так как в настоящее время может быть большое кличество позаимствованных не гостированных марок.

Режущий инструмент, изготовленный с содержанием вольфрама (W), будет обладать очень полезным для инструмента качеством — красностойкостью. Она позволяет инструментам сохранять острую режущую кромку и твердость при температурах красного каления (до 530°С). Кобальт еще больше увеличивает красностойкость и износостойкость HSS сталей.

M1. Применяются для производства сверл, широкого диапазона применений. Стали М1 имеют меньшую красностойкость, чем стали М2, но менее восприимчивы к ударам и являются более гибкими, что делает их пригодными для общих работ.

M2. Стандартный материал для изготовления инструментов из HSS сталей. М2 имеет хорошую красностойкость и сохраняет свою режущую кромку дольше, чем другие HSS стали с меньшим содержанием вольфрама. Обычно применяется для изготовления инструментов для высокопроизводительных машинных работ.

M7. Применяются для сверл тяжелой конструкции для сверления твердого листового металла. Обычно применяются там, где гибкость и увеличенный срок службы одинаково важны.

M50. Применяется для изготовления сверл, которые применяются для сверления на портативном оборудовании, где поломка по причине изгиба является проблемой. Не имеет такой красностойкости как остальные HSS стали с вольфрамом.

M35. Стали М35 имеют повышенную красностойкость по сравнению с М2. При этом кобальт несколько понижает стойкость к ударам.

M42. Стали М42 «Super Cobalt» имеют отличную стойкость к истиранию и хорошую красностойкость. Применяются для работ по вязким и сложным материалам.

Как маркируют отечественные изделия

Маркировка быстрорежущей стали отличается только числовыми обозначениями (буква везде одинаковая – «М»).

Цифра же содержит указание на различные характеристики материала:

• М1. Из этой стали делают продукцию универсального назначения. Обладает большой гибкостью и хорошо переносит механические воздействия. Уровень красностойкости здесь невысокий.
• М2. Данный материал чаще всего служит основой производства универсальных сверл. Марка М2 имеет высокую красностойкость, что позволяет режущим приспособлениям длительное время сохранять свою функциональность.
• М7. Из этого материала в основном производят изделия значительной мощности, которые должны быть не только гибкими, но и надежными. Сверла по металлу марки М7 используются для сверления твердых поверхностей большой толщины.
• М50. Сверла, изготовленные из этого сплава, обычно применяются в портативных приспособлениях, где значительный изгиб инструмента выступает наиболее распространенной причиной поломок. Уровень красностойкости здесь ниже, по сравнению с другими марками.
• М35. Для обозначения этого материала может также использоваться аббревиатура HSSE. Кобальт здесь присутствует в большем количестве, что делает материал более красностойким, по сравнению со сталью М2. Есть и обратный эффект – из-за этого ударные нагрузки инструментами переносятся не так хорошо.
• М42. Доля кобальта здесь очень значительна, что объясняет другое название сплава – «суперкобальт». Изготовленные из М42 инструменты, наряду с отличной красностойкостью, очень хорошо переносят истирание. Из стали данного типа в основном производятся инструменты для работы со сложными неподатливыми материалами.

Основные достоинства

Чтобы эффективность рабочего процесса оставалась высокой, лучше всего использовать специальные режимы сверления, где применяются короткие передачи. Хотя геометрия сверла выполнена таким образом, чтобы стружка не скапливалась в большом количестве на поверхности, стоит все же время от времени очищать изделие. Такой подход позволит обеспечить более высокую точность обработки.

Конструкция сверла имеет большой запас прочности, что во многом обусловливается качеством используемой быстрорежущей стали. Среди основных достоинств стоит отметить следующие моменты:

• в процессе производства сверла использовался метод шлифования, благодаря чему обеспечивается низкий уровень трения и нагревания элемента;
• элемент полностью соответствует европейским стандартам;
• предварительное накренивание в большинстве случаев не требуется;
• благодаря высокому уровню прочности сверла HSS-G DIN 338 отлично подходят для прерывистого сверления.

Важным достоинством является идеально отшлифованная поверхность, которая обеспечивает минимальное трение, что положительно сказывается ресурсе эксплуатации, а также нагреве металла при длительных работах. Сверло может применять не только для обработки материалов из стали, но также конструкций из чугуна, цветных металлов и даже твердых пластмасс.

Благодаря тому что элемент имеет коническую форму, а также поперченный срез, уровень прочности и надежности значительно повышается. Вероятность поломки в процессе работы достаточно низкая, что позволяет использовать сверла Ruko для работ профессионального уровня.

Советы по выбору

Чтобы выбрать нужное сверло, необходимо обратить внимание на важные моменты

• Изучить характеристики материала и возможности сверла, чтобы инструмент удовлетворял требованиям выполняемой работы.
• Посмотреть на цвет изделия. Он может говорить о том, как был обработан металл.
  стальной цвет показывает, что термообработка не производилась;
• желтый – металл обработан, устранено внутреннее напряжение в материале;
• ярко-золотой оттенок говорит о наличии нитрида титана, что повышает износостойкость;
• черный – металл обработан горячим паром.
• Изучить маркировку, чтобы узнать тип стали, диаметр, твердость.
• Узнать о производителе, проконсультироваться со специалистами.
• Изучить вопрос заточки инструмента.

Часто сверла продаются наборами, например, с различным диаметром. Вопрос приобретения такого инструмента требует понимания, для каких целей требуется сверло и как много вариантов может быть использовано.

О том, как сделать приспособление для заточки сверла на болгарке, смотрите в видео ниже.

Маркировка

Каждый производитель наносит на хвостовик сверла по металлу hss его диаметр и условное обозначение HSS стали, из которой изготовлен инструмент. Это может быть просто аббревиатура из этих букв или с добавлением английских, нескольких букв, цифры или букв с цифрами. Они указывают на технологию изготовления, химический состав и несут информацию о тех материалах, с какими они могут работать. Зарубежные производители указывают эти свойства в каталогах. Однако маркировка не раскрывает химсостав инструмента. Выпускаются они в соответствии с требованиями международных стандартов DIN 338, 340, 1879.

Какими бывают?

Сверла бывают разных форм. Каждая из них применяется в конкретной области. Все быстрорежущие сверла нужны для резки по металлу.

Спиральное подходит для создания отверстий в деталях из специальных сплавов, износостойких сталей, сталей для конструкций с прочностью в пределе до 1400 Н/мм2, как обычных, так и закаленных, из серого или ковкого чугуна. Применяется как в ручных электро – и пневмоинструментах, так и в металлорежущих станках.

Ступенчатое сверло используют для создания отверстий разного диаметра в различных видах материалов. Внешний вид такого сверла напоминает конус со ступенчатой поверхностью.

Корончатое сверло – полый цилиндр, используют для создания отверстий в стальных сплавах и цветных металлах. Удаляет металл по краю отверстия, оставляя сердцевину невредимой.

Виды и назначения сверл HSS – маркировка, параметры, производители

Из-за огромного разнообразия представленных в продаже сверл простому обывателю иногда сложно определиться с подходящим вариантом. Особенно следует быть внимательным к выбору инструмента для сверления металлических или стальных поверхностей: ошибки в этом случае чреваты серьезными поломками. Специалисты в подобных ситуациях рекомендуют пользоваться сверлами по металлу HSS.

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.

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:

1. При нагревании и последующем отпуске из остаточного аустенита выделяется измельченный карбид. Вследствие чего легирование аустенита понижается, что способствует легкому превращению в мартенсит.
2. 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.