Jaký druh materiálu je HSS?

Pokud chcete vědět vše o tom, o jaký materiál se jedná s označením HSS (neboli “ХСС”), kde a k čemu se používá, tak to vše se dozvíte z našeho článku. Připravili jsme podrobný popis těchto ocelí, jejich interpretaci a popsali hlavní charakteristiky.

zahrnuje také skupinu materiálů. Jsou potřebné pro výrobu řezných nástrojů v široké škále – od vrtáků a nožů až po frézy a speciální produkty.

HSS ocel se v západních zemích používá téměř od konce 19. století, ale proč? O tom je náš článek.

Co je hss steel

HSS ocel (anglická zkratka high speed steel), třída rychlořezných ocelí, je celá skupina karbidových materiálů se speciálními technologickými vlastnostmi. Jejich hlavním znakem je vysoký obsah uhlíku (C), wolframu (W), molybdenu (Mo) a chrómu (Cr). Díky tomu dosahuje tvrdost oceli 63-64 HRC.

Pro srovnání, běžné kleště mají až 50 HRC a klíče až 52 HRC.

Funkční účel: přerušované řezání. Oproti jiným rychlořezným ocelím se musí používat při nižších rychlostech. Jednou z hlavních výhod materiálů je jejich velká pevnost a relativně nízká cena hotového nástroje.

Druhy hss ocelí

Všechny materiály s označením HSS jsou klasifikovány do tří velkých skupin: wolfram, molybden a vysoce legované.

První z nich nejsou příliš populární kvůli značným nákladům na wolfram. Z této skupiny jsou nejvíce žádané T1 a T15. Všechny ostatní skupiny mají vyšší prevalenci.

Wolframové oceli

Vyznačují se vysokým podílem wolframu – dodává nástroji červenou tvrdost (vlastnost udržení tvrdosti při vysokých teplotách). Jsou označeny značkami od T1 do T15, například:

• T1 (nejbližším analogem z hlediska chemického složení a vlastností je ocel P18): vyznačuje se takovými základními charakteristikami, jako je pevnost, odolnost proti opotřebení a brousitelnost;
• T2 (nebo R18F2): pro výrobu vrtáků pro legované oceli;
• T3 (R18K5F2): pro vrtáky s vysokou tvrdostí a odolností proti opotřebení – pro vysoce legované a speciální oceli;
• T15 (R12F5K5): pro vrtáky a další nástroje pro zpracování otěruvzdorných a zvláště odolných materiálů.

Nejoblíbenější jakost je T15, legovaná vanadem a kobaltem – je zajímavá při výrobě produktů používaných při vysoké abrazivitě a zvýšených teplotách.

Vrtáky z molybdenu HSS

Mo (spolu s kobaltem) dává ocelím významnou odolnost proti opotřebení a houževnatost. Jsou označeny značkami od M1 do M36, zde jsou hlavní:

• M1: všeobecné technické cvičení;
• M2 (P6M5): tvrdší a tepelně odolnější řezné hrany;
• M7: pro vrtáky z tvrdokovu;
• M35 (R6M5K5): vyznačující se odolností proti opotřebení, houževnatostí a brousitelností, pro vrtáky do nerezové oceli.

Nástroje se z nich vyrábějí s povinným následným tepelným zpracováním.

Vysoce legované hss vrtáky

Ty se vyznačují zvýšenou tvrdostí a houževnatostí, což umožňuje jejich široké použití při nízkých teplotách. Jsou označeny značkami od M41 do M62, například:

• M7: ocel je zajímavá zvýšenou pružností;
• M35: má sníženou odolnost vůči rázovému zatížení, ale funguje dobře při zvýšené teplotě;

Ve skupině je mnoho materiálů, které mají jedinečné vlastnosti. Zajímavá je tedy ocel M42: má dobrou tribotechnickou stabilitu a používá se pro zpracování houževnatých ocelí.

Chemické složení a vlastnosti

Označení HSS znamená výrazně vyšší tepelnou odolnost a tvrdost oceli. Díky tomu je kvalitativně odolný vůči silovému zatížení a vibracím s výrazným zahříváním.

Tvrdost za tepla

Pojem „tvrdost za tepla“ znamená samotnou možnost obrábění jiného kovu z takové oceli, při kterém se velmi zahřeje a neztratí své pevnostní vlastnosti.

To lze kvantitativně a kvalitativně vidět analýzou teplotního zatížení:

• vysoký obsah uhlíku umožňuje zachování řezných vlastností až do 150-200°C, což odpovídá krátkodobému zpracování;
• zároveň je tvrdost slitin s vysokým obsahem uhlíku vyšší;
• legování wolframem zvyšuje teplotní práh, při kterém si ocel zachovává svou zpracovatelnost – až do 500 °C a více.

Toto zahřívání vzniká v kovu v důsledku přirozeného tření o obrobek, takže tento parametr je pro řezný nástroj klíčový.

Červená stálost

Parametr „červená tvrdost“ určuje vlastnost kovu udržet si požadovaný stupeň tvrdosti při zahřátí na tmavě červenou barvu (asi 600 °C a více). Materiál přitom musí zůstat odolný proti opotřebení a stále být obrobitelný.

Takové možnosti jsou dosaženy legováním s určitými chemickými prvky: kobalt, wolfram, chrom, vanad, molybden. Tvoří odpovídající karbidy, které určují tvrdost při výrazném zahřátí.

Obtížnost získání dostatečného stupně stálosti k červené je způsobena značnými náklady na požadovanou ligaturu.

Odolnost proti lomu

Při obrábění je jednou z klíčových vlastností řezné hrany odolnost proti lomu – neboli odolnost proti křehké ztrátě integrity povrchu. Tento požadavek splňují vysoké pevnostní síly, které vznikají legováním.

Díky tomu je nástroj odolný vůči značnému působícímu tlaku, poskytuje vysoce kvalitní řezný posuv a vyznačuje se vysokou účinností.

Příkladem výrobku s vysokou odolností proti lomu jsou HSS vrtáky CO 8 .

Druhy řezných nástrojů

Řezné nástroje jsou vyráběny z HSS ocelí, určené pro širokou škálu materiálů – oceli, litiny, neželezné slitiny. Jedná se o vrtáky, závitníky, matrice, frézy a řadu dalších specifičtějších nástrojů. Nejoblíbenější jsou vrtačky.

Výrobek lze klasifikovat podle označení – pro jaký materiál je určen a za jakých podmínek bude použit (jaké vlastnosti ligatura zaručuje). Vyrábí se tak molybdenové, wolframové a vysoce legované HSS oceli.

Symboly a označení hss ocelí

Jako slitina složitého složení je HSS ocel označena pro nás neobvyklým způsobem: nemá písmenné ani číselné označení přidaných nečistot. To je hlavní problém při plánování zpracování a nákupu spotřebních nástrojů.

Pokud určíte chemické složení oceli z katalogu, můžete jít „obvyklou“ cestou. V případě potíží proveďte vzorek nebo chemickou analýzu, jejíž výsledky lze použít k posouzení složení a účelu materiálu.

Skutečné vlastnosti slitiny jsou stanoveny experimentálně a pomocí statistiky. Ocel M35 (analog „naší“ oceli R6M5K5) je tedy vhodná pro řezání žáruvzdorných a vysokopevnostních ocelí. V tomto případě je téměř zaručeno zahřátí řezné hrany, proti kterému ligatura pracuje.

Dovážené jakosti rychlořezných ocelí hss

HSS (rychlořezná ocel) se dodává v několika základních verzích:

• HSS, HSS-R: minimální tvrdost;
• HSS-G: zvýšená tvrdost pro běžné úkoly (řezná plocha broušená nitridy);
• HSS-G-Tin: na povrch je přidán nitrid titanu, který zvyšuje tvrdost a tepelnou odolnost (alespoň 600°C)%
• HSS-G-TiAn: na povrch byl přidán komplexní nitrid hliníku a titanu, který zvyšuje tvrdost a tepelnou odolnost (alespoň 900°C)%
• HSS-E-VAP: speciální řezná plocha určená pro řezání nerezové oceli;
• HSS-E: je povoleno zpracování viskózních kovů – díky přísadě kobaltu.

Tato označení udávají rozsah použití vrtačky.

Tabulka běžných chemických složení HSS ocelí. Ruské analogy.

Podívejme se na některé druhy oceli, které se používají pro vrtání kovů.

Označení	Obsah chemických prvků, %									Ruský analog
	C	Mn	Si	Cr	V	W	Mo	Co	Ni
T1 (wolfram)	0,7			4	1	18				R18
T15 (wolfram)	1,45			4	4,5	11,5				R12F5K5
M1 (molybden)	0,7			4	1	1,5	8			–
M35 (molybden)	0,8	0,2	0,3	3,9	1,9	6	5	5	0,2	R6M5K5
M50 (se slitinou)	0,8	0,2	0,2	4	1	0,1	4		0,2	–

Mezi dováženými a domácími kvalitami oceli existují stabilní vztahy, například:

• T1 – P18;
• T2 – R18F2;
• T4 – R18K5F2;
• T15 – R12F5K5;
• M3 – R6M5F3;
• M35 – R6M5K5;
• M47 – R2AM9K5.

Níže v tabulce uvádíme některé další molybdenové oceli.

I pro vysoké lidi.

Vlastnosti tepelného zpracování

U řezných a rychlořezných ocelí je klíčová změna vnitřní struktury kovu. To vám umožní získat požadované fyzikální, chemické a provozní vlastnosti, na kterých je založeno použití nástroje.

Žíhání

Při kování a válcování získává kov vysokou tvrdost a slušná vnitřní pnutí. První fází tepelného zpracování je žíhání: eliminuje pnutí a zvyšuje další obrobitelnost materiálu.

Polotovary se vloží do pece, kde se zahřejí na 850 °C při nízké rychlosti (až 200 °C za hodinu), načež se ochladí mimo pec. Pro ochranu před vzdušným kyslíkem a ztrátou cenného uhlíku a slitin jsou obrobky žíhány ve speciální uzavřené nádobě.

Kalení

Rychlořezné oceli je nutné kalit a následně popouštět. Teplota kalení je asi 1250 °C: je optimální pro neutralizaci karbidů, které se v kovu nacházejí ve velkém množství.

Po dosažení tohoto bodu ohřevu ocel chladne, což má za následek tvorbu martenzitu s vysokým obsahem vanadu, wolframu a chrómu. Při zahřátí řezného nástroje se nerozpadne – červená odolnost je zajištěna.

Dovolená

Po kalení musí být HSS ocel „temperována“, aby se austenit přeměnil na tvrdý martenzit. To se provádí při 550 °C, několikrát ve stejných intervalech asi 1 hodiny.

Zbytkový austenit se začíná přeměňovat na jemnozrnné karbidy a legování austenitové fáze se snižuje. Při ochlazení na 100°C z něj vzniká martenzit a současně dochází k eliminaci vnitřních pnutí.

Oblast použití rychlořezných ocelí

Rychlořezné oceli jsou užitečné díky trvání a konzistenci vytvořeného zatížení, s přihlédnutím k vysoké teplotě vznikající při zpracování. Proto je úspěšné vytvářet produkty, jako jsou:

• vrták, fréza: vyrobeno výhradně z HSS oceli litím;
• frézy: odléváním v případě malých rozměrů nebo ve formě pájení odolného proti opotřebení pro spotřební materiály významné velikosti;
• samostatné pájení pro opravy a restaurování řezných spotřebních materiálů pro polodokončování a konečnou úpravu;
• jiné tvarové řezné nástroje a jejich pracovní hrany;
• pilové kotouče a nože na měkčí materiály.

V kombinaci s CNC stroji umožňuje tento nástroj dosáhnout vysoce kvalitních výsledků i při nejvyšší tvrdosti obrobku.

Špičkoví výrobci

Stejně jako ostatní nástroje je důležité vybírat řezné produkty nejen podle jejich vlastností, ale také od důvěryhodného výrobce. Dnes jsou nejlepší možnosti:

• Sovětský výrobce: síla a nezničitelná síla, určený pro obranné produkty, ale najít je ve slušné kvalitě je stále obtížnější, a kromě toho je to možné pouze na trzích, jejich označení jsou v referenčních knihách;
• „ZUBR“: má příjemnou rovnováhu ceny a kvality, vyrábí se jednotlivě i v sadách;
• BOSCH: záruka vysoké kvality v jakékoli standardní velikosti, může mít vysokou cenu, ale kvalita se ospravedlňuje.

Existuje mnoho dalších (včetně ruských), ale každý nákup je vždy loterie a označení není vždy rychle rozpoznáno.

Typy a označení hss vrtáků

Vrtáky jsou vyráběny s označením chemického složení a vlastností materiálu, jehož dekódování lze zjistit pouze z katalogu výrobce – podle symbolu na stopce.

značkování

Na samotném kovovém vrtáku je uveden průměr (v mm) a označení symbolem. Vypadá to jako zkratka nebo jen čísla.

Patří sem také rozsah použití (materiály a podmínky vrtání) a technologie výroby – pro obecnou představu o nástroji.

Vlastnosti práce s hss vrtáky

HSS vrtáky do kovu vyžadují speciální přístup:

• správný výběr průměru a typu s přihlédnutím k vlastnostem materiálu obrobku;
• volba otáček a řezné rychlosti;
• zajištění absence házivosti a nadměrného rázového zatížení;
• používejte pouze řezné kapaliny doporučené výrobcem;
• Používejte pouze k určenému účelu a ve vhodném zařízení.

Takovýmto spotřebním materiálům je nutné přizpůsobit technologii výroby: zkontrolujte teplotu a další parametry řezného režimu.

Jaký je rozdíl mezi vrtáky hss a modely z tvrdokovu?

Hlavní rozdíl je ve výrobní technologii materiálu:

• ocel (včetně HSS) se vyrábí přidáním speciálních přísad, v důsledku čehož se mění struktura kovu a zvyšuje se pevnost;
• slitina je kompozit získaný s použitím částic s minimální velikostí – to jsou wolfram, titan, karbidy tantalu atd.

Oceli jsou vhodnější pro použití v obtížných podmínkách, tvrdé slitiny se „bojí“ vibrací, dlouhodobého vystavení vysokým teplotám a dynamickému zatížení.

Zkratka HSS, složená z počátečních písmen anglických slov High Speed ​​​​Steel, označuje celou skupinu ocelí klasifikovaných jako vysokorychlostní. Z ocelí tohoto typu jsou vyráběny frézy, závitníky a matrice pro řezání závitů. Mnohem méně často se takový materiál používá k výrobě pilových listů a nožů.

Slitiny kategorie HSS odkazují na oceli s vysokým obsahem uhlíku, jejichž některé třídy mohou obsahovat významné množství wolframu. Tvrdost nástroje vyrobeného z tohoto typu oceli se může pohybovat v rozmezí 62–64 jednotek na stupnici HRC.

Čelní fréza vyrobená z oceli HSS-Co8 je schopna zpracovávat materiál s pevností v tahu až 1100N/mm2

Nástroje vyrobené z HSS ocelí jsou ve srovnání s karbidovými oceli cenově dostupnější a mají vyšší pevnost, což umožňuje jejich úspěšné použití pro přerušované řezání. Obrábění s jejich pomocí je přitom povoleno při nižších řezných rychlostech ve srovnání s tvrdokovovými vrtáky.

Složení rychlořezných ocelí, kterým zahraniční výrobci říkají slitiny HSS, se neustále zdokonalovalo. Takže od konce 18. století se do takových ocelí začalo přidávat značné množství wolframu (až 1912 %) a od roku 1930 se v těchto slitinách začal objevovat kobalt. Teprve v roce XNUMX byl molybden součástí HSS ocelí.

Hlavní vlastnosti a značky

V závislosti na složení se oceli HSS dělí do tří kategorií:

• s vysokým obsahem wolframu (T);
• molybden (M);
• vysoce nadopovaná skupina.

Chemické složení wolframových HSS ocelí

Kvůli vysokým nákladům a nedostatku wolframu se oceli s vysokým obsahem wolframu v naší době používají poměrně zřídka. Nejběžnější oceli v této skupině jsou univerzální slitina T1 a ocelová slitina T15 obsahující vanad a kobalt. Ten se používá zejména k výrobě produktů, které musí být vysoce odolné proti opotřebení a vysokým teplotám.

Chemické složení molybdenových HSS ocelí

Běžnější jsou HSS molybdenové oceli, které mohou také obsahovat wolfram a kobalt. Rychlořezné oceli skupiny molybdenu, které obsahují značné množství vanadu a uhlíku, jsou odolné vůči abrazivnímu opotřebení. Pro výrobu výrobků, které si musí zachovat vysokou tvrdost i při vysokých teplotách, se používají slitiny molybdenové oceli počínaje jakostí M41. Při výrobě nástrojů provozovaných za studena a s vysokou rázovou houževnatostí se také používají slitiny oceli skupiny molybdenu, které jsou podrobeny speciálnímu tepelnému zpracování.

Chemické složení vysokolegovaných HSS ocelí

Při výběru nástrojů z HSS ocelí skupiny molybdenu byste měli vzít v úvahu vlastnosti jednotlivých jakostí takových ocelových slitin.

Z této třídy oceli jsou vyrobeny HSS vrtáky pro širokou škálu aplikací. HSS vrtáky vyrobené ze slitiny M1 jsou pružnější a méně náchylné k rázovému zatížení, ale jejich úroveň červené tvrdosti je nižší než u nástrojů vyrobených z oceli M2.

Jedná se o nejběžnější materiál, ze kterého se vyrábí nástroje pro různé účely. Výrobky z HSS oceli této třídy, používané pro vysoce výkonné strojní práce, se vyznačují vysokou odolností vůči červenému, parametry jejich břitů jsou zachovány déle než u nástrojů vyrobených z rychlořezných ocelí jiných značek.

Tato slitina se používá k výrobě výkonných vrtáků, které vyžadují nejen vysokou flexibilitu, ale také mimořádnou spolehlivost. Pomocí HSS kovových vrtáků, vyrobených z této slitiny, jsou otvory vyrobeny v tvrdých a silných plechových materiálech.

Jedná se o materiál používaný k výrobě vrtaček, které pracují s přenosným zařízením. Za těchto podmínek je zlomení nástroje v důsledku značného ohnutí poměrně naléhavým problémem. HSS vrták vyrobený ze slitiny oceli M50 nemá stejnou odolnost vůči červené barvě jako nástroje vyrobené z jiných jakostí rychlořezné oceli.

Tato slitina, která je také označována jako HSSE, má díky zvýšenému obsahu kobaltu vyšší odolnost proti červené barvě než rychlořezná ocel M2. Mezitím zvýšený obsah tohoto prvku ve složení HSSE oceli snižuje její odolnost vůči rázovému zatížení.

Jedná se o ocel, která obsahuje maximální množství kobaltu, proto se často nazývá Super Cobalt. Nástroje vyrobené z HSS oceli této třídy se vyznačují nejen vysokou odolností proti červené, ale také mimořádnou odolností proti oděru. Díky těmto vlastnostem se ocel této jakosti úspěšně používá k výrobě nástrojů, s nimiž je nutné zpracovávat viskózní a složité materiály.

Obsah wolframu v HSS ocelích umožňuje, aby výrobky z nich vyrobené byly červeně kalené.

Tato kvalita spočívá v tom, že břit nástroje si zachovává svou tvrdost i při teplotě červeného žáru 530°. Slitiny rychlořezné oceli obsahující kobalt (HSS Co) mají ještě vyšší červenou tvrdost (a také zvýšenou odolnost proti opotřebení). Břity vrtáků jakosti HSS Co jsou schopny udržet si svou tvrdost i při vyšších teplotách.

symboly

Rozluštit chemické složení ocelí klasifikovaných jako HSS je obtížné, protože jejich označení neobsahuje žádné podrobné údaje. Katalogy nástrojů vyrobených z ocelí této kategorie zpravidla obsahují informace o materiálech, pro které je lze použít. Pro poměrně přesné stanovení chemického složení HSS ocelí je nutné použít speciální zařízení nebo tuto problematiku řešit experimentálně.

S největší pravděpodobností se jedná o německý analog rychlořezné oceli HSS M2

Znalost následujících informací pomáhá lépe porozumět vlastnostem a materiálu nástroje, na kterém je označení HSS aplikováno.

K této zkratce se často přidává písmeno R Jedná se o vrtáky, které se vyznačují nejmenší životností. Procházejí válcováním a tepelným zpracováním.

Toto označení se používá pro vrtáky, jejichž řezná část je broušena pomocí Borazonu (CBN). Nástroje HSS G jsou nejběžnější a vyznačují se zvýšenou odolností. Navíc kovový vrták, na kterém je takové označení aplikováno, vytváří při zpracování s ním nejmenší házivost.

HSS s písmenem E

Toto označení znamená, že materiál použitý k výrobě produktu obsahuje kobalt. Nástroje s označením HSSE jsou ideální pro obrábění obtížných materiálů a materiálů s vysokou viskozitou. Jak bylo uvedeno výše, obdobou označení HSSE je označení M35. Existují také mezinárodní analogy označení HSSE (HSS-Co5 a HSS-Co8), pomocí kterých můžete přesně určit, kolik kobaltu je obsaženo v ocelové slitině.

Ocel této třídy je extrémně obtížné řezat bruskou

Toto označení znamená, že povrch nástroje je potažen nitridem titanu. Díky tomu se zvyšuje jak tvrdost povrchové vrstvy výrobku (cca o 2300 HV), tak i jeho tepelná odolnost (až 600°).

Povrch nástroje s tímto označením je potažen nitridem titanu legovaným hliníkem. Díky tomuto povlaku se tvrdost povrchové vrstvy takového vrtáku zvyšuje přibližně o 3000 HV, tepelný odpor o 900°.

Výrobky s tímto označením lze použít pro zpracování nerezové oceli. Na jejich povrchu méně ulpívá tříska, takže se méně často lámou a poskytují vysoce kvalitní zpracování.

Často se můžete setkat s nástroji s označením HSS 4241, které se používají především pro zpracování dřevěných, plastových a hliníkových výrobků. Co se týče označení Super HSS, každý výrobce do něj vkládá vlastní představy o kvalitě nástroje.

Video ukazuje test nože z oceli HSS W18.