Производство по чертежам Подбор аналогов Цены производителя Оригинальная продукция в короткие сроки
INNER — производство и поставка промышленных комплектующих и оборудования
INNER
Контакты

Сталь Р6М5: состав, твёрдость, термообработка, красностойкость, аналоги M2 и HSS

Сталь Р6М5: справочные таблицы

Широкие таблицы прокручиваются по горизонтали, первая колонка при этом остаётся на месте.

Таблица 1. Химический состав стали Р6М5 по ГОСТ 19265-73, % по массе

ЭлементНормаДопуск в готовой продукции
C0,82–0,90±0,01
W5,50–6,50±0,10
Mo4,80–5,30±0,05
Cr3,80–4,40±0,10
V1,70–2,10±0,05
Si0,20–0,50+0,05
Mn0,20–0,50+0,05
Coне более 0,50+0,05
Niне более 0,6—
Cuне более 0,25—
Sне более 0,025—
Pне более 0,030—

По таблицам 1 и 2 ГОСТ 19265-73 (плавочный анализ). По требованию потребителя сталь выпускают с азотом 0,05–0,10 % — тогда марку обозначают Р6АМ5. Сталь электрошлакового переплава обозначают Р6М5-Ш.

К навигации по таблицам

Таблица 2. Быстрорежущие стали Р18, Р6М5, Р6М5Ф3 и Р6М5К5 по ГОСТ 19265-73, % по массе

МаркаCWMoCrVCoS, не более
Р180,73–0,8317,00–18,50≤ 1,003,80–4,401,00–1,40≤ 0,500,030
Р6М50,82–0,905,50–6,504,80–5,303,80–4,401,70–2,10≤ 0,500,025
Р6М5Ф30,95–1,055,70–6,704,80–5,303,80–4,302,30–2,70≤ 0,500,025
Р6М5К50,86–0,945,70–6,704,80–5,303,80–4,301,70–2,104,70–5,200,030

По таблице 1 ГОСТ 19265-73. У всех марок Si и Mn 0,20–0,50 %, Ni не более 0,6 %, Cu не более 0,25 %, P не более 0,030 %.

К навигации по таблицам

Таблица 3. Нормы твёрдости и режим контрольных образцов по ГОСТ 19265-73

МаркаПосле отжига, HB, не болееЗакалка, °CОтпуск, °CHRCэ (HRC), не менее
Р18255127056063 (62)
Р6М5255122055064 (63)
Р6М5Ф3269122055065 (64)
Р6М5К5269123055065 (64)

По таблице 3 и п. 5.4 ГОСТ 19265-73: закалка в масле, отпуск 2–3 раза по 1 ч с охлаждением на воздухе; допуск температур ±10 °C. Диаметр отпечатка при 255 HB — не менее 3,8 мм, при 269 HB — не менее 3,7 мм. По требованию потребителя Р6М5Ф3 и Р6М5К5 поставляют с твёрдостью не более 255 HB.

К навигации по таблицам

Таблица 4. Красностойкость и свойства быстрорежущих сталей по приложению 3 ГОСТ 19265-73

МаркаКрасностойкость, °CВязкостьИзносостойкостьШлифуемостьОсобенность
Р18620хорошаяхорошаяповышеннаяпониженная склонность к перегреву при закалке
Р6М5620повышеннаяхорошаяхорошаяповышенная склонность к обезуглероживанию
Р6М5Ф3630хорошаяповышеннаяхорошаяповышенная склонность к обезуглероживанию
Р6М5К5630хорошаяповышеннаяхорошаяповышенная склонность к обезуглероживанию

Красностойкость по ГОСТ 19265-73 — температура отпуска продолжительностью 4 ч, после которого сохраняется твёрдость 59 HRCэ (примерно 58 HRC). Это не рабочая температура кромки и не твёрдость в нагретом состоянии.

К навигации по таблицам

Таблица 5. Допустимая карбидная неоднородность прутков и полос, балл не более

Диаметр круга или сторона квадрата, ммГруппа II (обычная выплавка)Группа I (электрошлаковый переплав)
до 202—
св. 20 до 403—
св. 40 до 604—
св. 60 до 805—
св. 80 до 10065
св. 100 до 15076
св. 150 до 180—7
св. 180 до 200—8

По таблице 4 ГОСТ 19265-73; Р6М5 оценивают по шкале № 2. Для полосы норму берут по квадрату равновеликой площади. Для прутков до 40 мм карбидная неоднородность, макроструктура и твёрдость после закалки и отпуска обеспечиваются технологией изготовления (п. 4.12).

К навигации по таблицам

Таблица 6. Р6М5 и близкие зарубежные стали, % по массе

Марка, стандартCWMoCrVОтличие от Р6М5
Р6М5, ГОСТ 19265-730,82–0,905,50–6,504,80–5,303,80–4,401,70–2,10—
M2 (regular C), ASTM A6000,78–0,885,50–6,754,50–5,503,75–4,501,75–2,20шире пределы W и Mo, углерод ниже
M2 (high C), ASTM A6000,95–1,055,50–6,754,50–5,503,75–4,501,75–2,20углерод выше — ближе к Р6М5Ф3 по C
HS6-5-2C (1.3343), EN ISO 49570,86–0,945,90–6,704,70–5,203,80–4,501,70–2,10углерод выше; совпадение с Р6М5 только при C 0,86–0,90
HS6-5-2 (1.3339), EN ISO 49570,80–0,885,90–6,704,70–5,203,80–4,501,70–2,10низкоуглеродный вариант
SKH51, JIS G4403; W6Mo5Cr4V2, GB/T 9943—————аналоги того же типа 6-5-2; пределы по первоисточнику не сверены

Пределы ASTM A600 и EN ISO 4957 приведены по воспроизведениям текстов стандартов и документации производителей. Все марки — один тип вольфрамо-молибденовой стали 6-5-2, но составы пересекаются, а не совпадают.

К навигации по таблицам

Таблица 7. Режимы термообработки Р6М5 и её аналогов

ОперацияГОСТ 19265-73 (контрольные образцы Р6М5)Böhler S600 (1.3343)Erasteel EM2 (M2)Crucible REX M2 (M2)
Отжигрезультат: не более 255 HB770–840 °C, с печью 10–20 °C/ч до ~600 °C; не более 280 HB850–900 °C, 3 ч, 10 °C/ч до 700 °C; ~250 HB870 °C, 2 ч, не более 15 °C/ч до 535 °C; 217–255 HB
Подогрев—~500, ~850, ~1050 °C450–500 и 850–900 °C815–845 °C
Закалка1220 ± 10 °C, масло1100–1210 °C; выдержка 80 с после прогрева, не более 150 с; масло, горячая ванна 500–550 °C или газ1220 °C (однолезвийный инструмент), 1180–1220 °C (многолезвийный инструмент), 1050–1150 °C (инструмент холодной штамповки)1150–1220 °C, выдержка 2–5 мин; соль или масло до 540–595 °C, затем воздух
Отпуск550 ± 10 °C, 2–3 раза по 1 ч, воздух550–570 °C, не менее 2 ч, 3 цикла560 °C, не менее 2 раз по 1 чне ниже 540 °C, 2 раза, не менее 2 ч каждый
Твёрдостьне менее 64 HRCэ (63 HRC)не менее 62 HRC (поставка закалённой и отпущенной)—до 66,8 HRC в зависимости от режима (таблица 8)

Режим ГОСТ — для проверки металла на образцах; режимы производителей — технологические рекомендации для стали того же типа. Технологию конкретного инструмента назначают по его сечению и назначению.

К навигации по таблицам

Таблица 8. Твёрдость стали M2 после закалки в масле и отпуска, HRC

Температура отпуска, °CЗакалка 1150 °CЗакалка 1175 °CЗакалка 1230 °C
524646566
5406465,266,8
55063,565,166,8
56562,664,866
58061,36465
5956062,564
60558,460,562,4
620575860,9
635——59
650——57

По технической документации Crucible Industries для стали REX M2 (AISI M2, типичный состав C 0,85, W 6,40, Mo 5,00, Cr 4,15, V 1,95 %). Данные аналога, не нормы ГОСТ. Максимум твёрдости — около 540–550 °C; при 595–620 °C она падает до 57–64 HRC в зависимости от температуры закалки.

К навигации по таблицам

Таблица 9. Физические свойства стали 1.3343 (HS6-5-2C) — аналога Р6М5

СвойствоBöhler S600Erasteel EM2
Плотность при 20 °C8,07 г/см³8,1 г/см³
Модуль упругости при 20 °C219 ГПа225 ГПа (400 °C — 200, 600 °C — 180)
Теплопроводность при 20 °C21,8 Вт/(м·К)24 Вт/(м·К) (400 °C — 28, 600 °C — 27)
Удельная теплоёмкость при 20 °C433 Дж/(кг·К)420 Дж/(кг·К)
Удельное электросопротивление при 20 °C0,47 Ом·мм²/м—
Коэффициент линейного расширения, 20–100 / 200 / 300 / 400 °C11,5 / 11,7 / 12,2 / 12,4 ·10⁻⁶ 1/К— / — / — / 12,1 ·10⁻⁶ 1/К
То же, 20–500 / 600 / 700 °C12,7 / 13,0 / 12,9 ·10⁻⁶ 1/К— / 12,6 / — ·10⁻⁶ 1/К

По техническим картам производителей Böhler (S600, редакция 09.2026) и Erasteel (EM2). Для Р6М5 физические свойства в стандартах не приведены; Crucible для M2 указывает плотность 8,14 г/см³.

К навигации по таблицам

Таблица 10. Требования ГОСТ 2034-80 к спиральным свёрлам

ТребованиеНормаПункт
Материал рабочей частибыстрорежущая сталь по ГОСТ 19265; допускаются другие марки быстрорежущей стали со стойкостью не ниже; по заказу — 9ХС по ГОСТ 59501.2
Хвостовики сварных свёрлсталь 45 по ГОСТ 1050 или 40Х по ГОСТ 45431.4
Зона сваркинепровар, кольцевые трещины и поверхностные раковины не допускаются1.3
Твёрдость рабочей части, быстрорежущая сталь63–65 HRCэ (до 5 мм); 63–66 HRCэ (св. 5 мм)1.5
Твёрдость рабочей части, 9ХС62–64 HRCэ (до 5 мм); 62–65 HRCэ (св. 5 мм)1.5
Сталь с V не менее 3 % и Co не менее 5 %твёрдость выше на 1–2 единицы HRCэ1.5
Длина закалённой частицельные — длина канавки минус не более 1,5 диаметра; сварные — не менее 2/3 длины винтовой канавки1.5
Лапки конического хвостовика32–47 HRCэ1.6
Поводки цилиндрического хвостовикане менее 27 HRCэ1.7
Маркировкатоварный знак, диаметр, марка стали, класс точности (кроме класса В); марку Р6М5 допускается не маркировать; вместо марки быстрорежущей стали допускается «HSS», для кобальтовых — «HSS Co» с указанием марки на этикетке1.24

По ГОСТ 2034-80 с изменениями № 1–3. Стандарт действует; на свёрлах диаметром до 2 мм маркировку не наносят, от 2 до 3 мм наносят диаметр и марку стали.

К навигации по таблицам

Таблица 11. Средний период стойкости свёрл из Р6М5 по ГОСТ 2034-80

Диаметр сверла, ммКласс точности A1, минКлассы B1 и B, минКритерий затупления: износ по задней поверхности, мм
св. 3 до 529210,30
св. 5 до 731220,40
св. 7 до 935250,50
св. 9 до 1142300,55

По таблице 7 ГОСТ 2034-80 для свёрл из стали Р6М5 при испытаниях по методике стандарта. Установленный период стойкости (наименьший допустимый) для тех же диаметров — 13/7,5; 14/8; 15/9; 19/11 мин.

К навигации по таблицам

Таблица 12. Какую сталь выбрать: задача и марка

ЗадачаМаркаОснование
Универсальный режущий инструмент, резьбонарезной инструмент, работа с ударными нагрузкамиР6М5ГОСТ 19265-73, приложение 3
Чистовой и получистовой фасонный инструмент: развёртки, протяжки, фрезыР6М5Ф3приложение 3: повышенная износостойкость, 630 °C
Черновой и получистовой инструмент по улучшенным легированным и нержавеющим сталямР6М5К5приложение 3: 630 °C, повышенная износостойкость
Инструмент с минимальным риском перегрева при закалке, шлифование сложного профиляР18приложение 3: пониженная склонность к перегреву, повышенная шлифуемость
Свёрла, развёртки, метчики, плашки для малых скоростей резания9ХСГОСТ 5950-2000, приложение А; ГОСТ 2034-80, п. 1.2
Штампы и матрицы холодного деформированияХ12МФ (зарубежный аналог — D2)ГОСТ 5950-2000, приложение А
Коррозионностойкий режущий инструмент, ножи95Х18, 40Х13ГОСТ 5632-2014, приложение А

Подробнее — на страницах 9ХС, Х12МФ, D2, 95Х18, 40Х13.

К навигации по таблицам

Таблица 13. Теоретическая масса 1 м круга, квадрата и шестигранника из стали Р6М5, кг

Размер (диаметр, сторона, размер под ключ), ммКругКвадратШестигранник
50,1590,2030,175
60,2290,2920,253
80,4070,5180,449
100,6360,8100,701
120,9161,1661,010
141,2471,5881,375
161,6292,0741,796
182,0612,6242,273
202,5453,2402,806
223,0793,9203,395
253,9765,0634,384
284,9886,3505,500
305,7267,2906,313
368,24510,4989,091
4010,17912,96011,224
5015,90420,25017,537
6022,90229,16025,253
8040,71551,84044,895
10063,61781,00070,148

Расчёт при плотности 8100 кг/м³ — по данным производителей сталей типа M2 и 1.3343 (8,07–8,14 г/см³). Масса по номинальным размерам, без учёта предельных отклонений и скруглений кромок.

К навигации по таблицам

Таблица 14. Теоретическая масса 1 м полосы из стали Р6М5, кг

Толщина, ммШирина 20 ммШирина 25 ммШирина 30 ммШирина 40 ммШирина 50 ммШирина 60 мм
2,00,3240,4050,4860,6480,8100,972
2,50,4050,5060,6080,8101,0131,215
3,00,4860,6080,7290,9721,2151,458
4,00,6480,8100,9721,2961,6201,944
5,00,8101,0131,2151,6202,0252,430
6,00,9721,2151,4581,9442,4302,916
8,01,2961,6201,9442,5923,2403,888
10,01,6202,0252,4303,2404,0504,860
12,01,9442,4302,9163,8884,8605,832

Расчёт при плотности 8100 кг/м³: m = 8,1·t·b/1000 кг/м (t и b в мм).

К навигации по таблицам

Оглавление статьи 18 разделов

Что такое сталь Р6М5

Р6М5 — вольфрамо-молибденовая быстрорежущая сталь, самая массовая марка для режущего инструмента: свёрл, метчиков, развёрток, фрез, протяжек, резцов. Она содержит около 6 % вольфрама, 5 % молибдена, 4 % хрома и 2 % ванадия при 0,82–0,90 % углерода. Марка и прокат из неё нормированы ГОСТ 19265-73.

Главное свойство быстрорежущей стали — красностойкость: после закалки с высокой температуры и многократного отпуска она сохраняет твёрдость при нагреве режущей кромки, который возникает при высоких скоростях резания. По ГОСТ 19265-73 образцы Р6М5 после закалки с 1220 °C и отпуска при 550 °C должны иметь не менее 64 HRCэ, а красностойкость стали составляет 620 °C (таблицы 3 и 4).

За рубежом сталь этого типа обозначают M2 (США), HS6-5-2 и HS6-5-2C (Европа), SKH51 (Япония); на свёрлах её группу обозначают буквами HSS. Р6М5 не является нержавеющей: хрома в ней всего около 4 %.

Нормативные документы и статус

  • ГОСТ 19265-73 «Прутки и полосы из быстрорежущей стали. Технические условия» — марки, химический состав, твёрдость, карбидная неоднородность, зерно. Действует (введён с 1 января 1975 года, изменения № 1–6, последнее — ИУС 10-1990; ограничение срока действия снято). Распространяется на горячекатаные, кованые и калиброванные прутки и полосы, а также на прутки со специальной отделкой поверхности; по химическому составу — также на лист, ленту, поковки и штамповки.
  • ГОСТ 28393-89 — прутки и полосы из быстрорежущей стали, полученной порошковой металлургией (марки с индексом -МП: Р6М5Ф3-МП, Р6М5К5-МП и другие). Действует. Марки Р6М5-МП в нём нет.
  • ГОСТ 2034-80 «Сверла спиральные. Технические условия» — материал, твёрдость и маркировка свёрл, стойкость свёрл из Р6М5. Действует (изменения № 1–3, последнее — ИУС 8-1991).
  • ГОСТ 5950-2000 — инструментальная легированная сталь, в том числе 9ХС, которую допускается применять для свёрл по заказу потребителя.

На многих сайтах состав Р6М5 приводят по старой редакции — «C 0,80–0,88, Mo 5,0–5,5 %» — и пишут о красностойкости «640 °C». Действующая редакция ГОСТ 19265-73 задаёт C 0,82–0,90 и Mo 4,80–5,30 %, а красностойкость Р6М5 — 620 °C.

Расшифровка марки и модификации

По примечанию к таблице 1 ГОСТ 19265-73: Р — быстрорежущая сталь, цифра после Р — средняя массовая доля вольфрама, М — молибден, Ф — ванадий, К — кобальт, А — азот, Ш — электрошлаковый переплав. Цифры после букв — средние доли молибдена, ванадия и кобальта. Хром в обозначении не указывают при любом содержании, ванадий у Р6М5 тоже не указывают. Итого Р6М5 — около 6 % вольфрама и 5 % молибдена, а 4 % хрома и 2 % ванадия в марке скрыты.

  • Р6М5Ф3 — углерод 0,95–1,05 % и ванадий 2,30–2,70 %: выше износостойкость, красностойкость 630 °C; для чистового и получистового фасонного инструмента.
  • Р6М5К5 — кобальт 4,70–5,20 %: красностойкость 630 °C, для чернового и получистового инструмента по улучшенным легированным и нержавеющим сталям.
  • Р6АМ5, Р6АМ5Ф3 — те же стали с азотом 0,05–0,10 %, выпускаются по требованию потребителя.
  • Р6М5-Ш — сталь электрошлакового переплава с меньшей карбидной неоднородностью (группа I в таблице 5).
  • Р6М5Ф3-МП, Р6М5К5-МП — порошковые стали по ГОСТ 28393-89 с более равномерной структурой; порошкового варианта самой Р6М5 в стандарте нет.

Химический состав стали Р6М5

Нормы ГОСТ 19265-73 приведены в таблице 1, состав родственных марок — в таблице 2. Сера ограничена 0,025 %, фосфор — 0,030 %. Кобальт в Р6М5 допускается только как примесь, до 0,50 %. Предельные отклонения в готовой продукции по таблице 2 стандарта: углерод ±0,01 %, вольфрам ±0,10 %, молибден ±0,05 %, хром ±0,10 %, ванадий ±0,05 %, кремний и марганец +0,05 %.

Четыре легирующих элемента работают по-разному: вольфрам и молибден образуют карбид M6C и после растворения в аустените при закалке обеспечивают красностойкость; ванадий даёт самый твёрдый карбид MC и повышает износостойкость; хром отвечает за прокаливаемость. По Гуляеву, у Р18 и Р6М5 суммарная доля вольфрама, молибдена и ванадия в твёрдом растворе после закалки примерно одинакова — около 4 атомных процентов, поэтому и красностойкость у них одинаковая, 620 °C.

Аналоги Р6М5: M2, HS6-5-2C, SKH51

Р6М5, американская M2, европейские HS6-5-2 (1.3339) и HS6-5-2C (1.3343), японская SKH51 и китайская W6Mo5Cr4V2 — один тип стали «6-5-2»: 6 % вольфрама, 5 % молибдена, 2 % ванадия. Но составы пересекаются, а не совпадают (таблица 6). У M2 обычного состава углерод 0,78–0,88 % — ниже, чем у Р6М5; у HS6-5-2C — 0,86–0,94 %, выше. Плавка, одновременно удовлетворяющая ГОСТ 19265-73 и EN ISO 4957 для HS6-5-2C, должна иметь углерод 0,86–0,90 %, вольфрам 5,90–6,50 % и молибден 4,80–5,20 %.

Поэтому сертификат по одной системе стандартов не доказывает соответствия другой. При замене импортного инструмента или заготовки проверяют фактический состав плавки и твёрдость, а не название марки. Производители стали 1.3343 (Böhler, Erasteel, BGH) указывают для неё режимы термообработки, близкие к режиму ГОСТ для Р6М5 (таблица 7).

Нормы ГОСТ 19265-73: твёрдость, карбиды, зерно

Прутки и полосы поставляют отожжёнными с твёрдостью не более 255 HB — в этом состоянии из них изготавливают инструмент. Контрольная норма после термообработки образцов: закалка с 1220 °C в масле, отпуск 550 °C 2–3 раза по 1 ч — не менее 64 HRCэ, то есть 63 HRC (таблица 3). Твёрдость измеряют на образцах из готового профиля, не менее трёх отпечатков.

Для быстрорежущей стали важна карбидная неоднородность — насколько равномерно распределены крупные карбиды. Чем больше сечение прутка, тем выше допустимый балл: от 2 для прутков до 20 мм до 7 для прутков 100–150 мм (таблица 5). Электрошлаковый переплав (Р6М5-Ш) даёт более чистую структуру — группу I. Для прутков до 40 мм карбидная неоднородность, макроструктура и твёрдость после закалки и отпуска обеспечиваются технологией изготовления.

Зерно аустенита после закалки должно быть не крупнее номера 13 по шкале Снейдер-Граффа для прутков до 50 мм и номера 10 для прутков свыше 50 мм (по таблице 5 ГОСТ 19265-73). Глубина обезуглероженного слоя на сторону — не более 0,3 мм плюс 2 % диаметра для прутков до 20 мм и 0,5 мм плюс 1 % диаметра для прутков свыше 20 мм; на прутках со специальной отделкой поверхности обезуглероживание не допускается (п. 3.7). Этот слой нужно снять при обработке — иначе кромка инструмента окажется мягкой.

Красностойкость 620 °C: что это значит

Красностойкость в приложении 3 ГОСТ 19265-73 определена как температура отпуска продолжительностью 4 ч, после которого сталь сохраняет твёрдость 59 HRCэ. У Гуляева тот же показатель обозначен K4р58: температура, при которой за 4 ч твёрдость падает до 58 HRC. Расхождение 58 и 59 — разница шкал HRC и HRCэ, которая в этом диапазоне составляет около одной единицы (в таблице 3 стандарта это видно по парам «64 (63)»).

Значит, «620 °C» — не рабочая температура Р6М5 и не твёрдость при 620 °C. Это характеристика устойчивости против отпуска: после 4 ч при 620 °C сталь остаётся твёрже 58–59 единиц. По Гуляеву, режущие свойства теряются, когда твёрдость при температуре резания падает примерно до 50 HRC, что соответствует 58 HRC при комнатной температуре.

По красностойкости Р6М5 и Р18 равны — 620 °C. Утверждение «Р6М5 держит 640 °C, а Р18 только 620» стандарту не соответствует. Кобальтовая Р6М5К5 и ванадиевая Р6М5Ф3 имеют 630 °C (таблица 4).

Термообработка стали Р6М5

Закалка

Быстрорежущую сталь закаливают с очень высокой температуры — 1210–1230 °C по Гуляеву, 1220 ± 10 °C по ГОСТ 19265-73 для контрольных образцов, — чтобы растворить в аустените как можно больше вольфрама, молибдена и ванадия. Нагрев ведут ступенчато: производители 1.3343 рекомендуют подогрев при 450–500, 850 и 1050 °C, выдержку при температуре закалки — короткую (Böhler: 80 с после полного прогрева, не более 150 с). Охлаждают в масле, в горячей ванне 500–550 °C или в газе (таблица 7).

После закалки твёрдость составляет 62–64 HRC, а в структуре остаётся около 25–30 % аустенита (Гуляев, «Металловедение», 1986). Перегрев под закалку даёт крупное зерно и падение прочности; характерный брак — «нафталиновый излом», грубозернистый чешуйчатый излом при нормальной твёрдости. Недогрев оставляет легирующие элементы в карбидах, и красностойкость не достигается.

Отпуск и вторичная твёрдость

Отпуск проводят при 550–570 °C два-три раза по 1–2 ч (ГОСТ: 2–3 раза по 1 ч; Böhler: 3 цикла не менее 2 ч). При таком отпуске из остаточного аустенита выделяются дисперсные карбиды, а сам аустенит превращается в мартенсит — твёрдость растёт до 63–65 HRC. Это и есть вторичная твёрдость. Данные производителя для стали M2 показывают её максимум при 540–550 °C и падение до 57–61 HRC при 620 °C (таблица 8).

Обработка холодом

Вместо многократного отпуска остаточный аустенит можно превратить в мартенсит обработкой холодом при −70…−80 °C сразу после закалки, после чего нужен один отпуск при 560 °C. По Гуляеву, после обработки холодом остаётся около 10 % аустенита, а охлаждение до температуры жидкого азота дополнительного эффекта не даёт. В ГОСТ 19265-73 эта операция не предусмотрена, производители 1.3343 её не предписывают — решение принимает технолог.

Отжиг

Отжиг нужен перед механической обработкой и после ковки. Производители сталей типа M2 ведут его при 770–900 °C с медленным охлаждением с печью (10–20 °C/ч) до 600–700 °C; твёрдость после отжига — не более 255–280 HB (таблица 7).

Закалка Р6М5 «в домашних условиях» на горне или в муфеле без контроля температуры не даёт нужного результата: без нагрева до 1200 °C легирующие элементы не растворяются, без многократного отпуска при 550 °C не образуется вторичная твёрдость. Инструмент получается либо мягким, либо хрупким.

HSS и Р6М5: маркировка свёрл

HSS — английское сокращение high speed steel, «быстрорежущая сталь». Это группа сталей, а не конкретная марка. ГОСТ 2034-80 прямо разрешает маркировать свёрла буквами HSS вместо марки быстрорежущей стали, а свёрла из кобальтовых сталей — HSS Co, с указанием марки на этикетке (п. 1.24). Марку Р6М5 на сверле допускается не указывать вообще.

Поэтому по надписи HSS нельзя определить, из какой именно стали сделано сверло: под неё подходят Р6М5, M2, Р18, более дешёвые низколегированные быстрорежущие стали и порошковые марки. Обозначения HSS-G, HSS-E и HSS-Co на импортных свёрлах — маркировка изготовителей (как правило, G — шлифованные свёрла, E и Co — сталь с кобальтом); в ГОСТ 2034-80 их нет. Вопрос «что лучше — HSS или Р6М5» некорректен: Р6М5 и есть одна из сталей HSS.

Свёрла и инструмент по стандартам

ГОСТ 2034-80 требует изготавливать спиральные свёрла из быстрорежущей стали по ГОСТ 19265 и допускает другие марки быстрорежущей стали, если стойкость свёрл не ниже; сталь 9ХС — только по заказу потребителя (таблица 10). Твёрдость рабочей части свёрл из быстрорежущей стали — 63–65 HRCэ для диаметров до 5 мм и 63–66 HRCэ для больших; из 9ХС — на единицу ниже. Для сталей с ванадием от 3 % и кобальтом от 5 % норма выше на 1–2 единицы.

Сварные свёрла имеют хвостовик из стали 45 или 40Х; в зоне сварки не допускаются непровар, кольцевые трещины и раковины, а закалённая часть должна занимать не менее двух третей длины винтовой канавки. Способ сварки стандарт не задаёт. Лапки конических хвостовиков закаливают на 32–47 HRCэ, поводки — не ниже 27 HRCэ.

Стандарт задаёт и стойкость свёрл из Р6М5: средний период стойкости сверла диаметром 9–11 мм класса A1 — 42 мин, классов B1 и B — 30 мин при износе по задней поверхности 0,55 мм (таблица 11).

Физические свойства и магнитность

В ГОСТ 19265-73 физических свойств нет. В таблице 9 приведены данные производителей для стали 1.3343 — аналога Р6М5: плотность 8,07–8,1 г/см³, модуль упругости 219–225 ГПа, теплопроводность 22–24 Вт/(м·К). Плотность быстрорежущей стали заметно выше, чем у конструкционной (7,85 г/см³), из-за вольфрама и молибдена; это нужно учитывать при расчёте массы заготовок.

Р6М5 магнитится в любом состоянии, как все углеродистые и легированные инструментальные стали. Коррозионной стойкости у неё нет: хрома около 4 %, и большая его часть связана в карбиды. Инструмент и заготовки хранят сухими и защищают от конденсата.

Обработка резанием, шлифование, заточка

Заготовки обрабатывают в отожжённом состоянии, до 255 HB. Обрабатываемость быстрорежущей стали ниже, чем у конструкционных: по данным Crucible, у стали M2 в отожжённом состоянии она составляет около 45 % от эталонной углеродистой инструментальной стали W1. Режимы для отожжённого металла подбирают в тренажёре режимов резания с поправкой на пониженную обрабатываемость.

После закалки Р6М5 обрабатывают только шлифованием. По ГОСТ 19265-73 её шлифуемость «хорошая», у Р18 — «повышенная». При заточке инструмента нельзя допускать прижогов: нагрев кромки выше температуры отпуска снижает твёрдость, что видно по падению твёрдости M2 при 595–650 °C (таблица 8). Заточку ведут с охлаждением, на мягких кругах, без сильного прижима.

Ковка и сварка

Интервал горячей деформации для стали 1.3343 производитель BGH указывает от 1100 до 900 °C. Быстрорежущая сталь плохо проводит тепло, поэтому заготовки под ковку прогревают ступенчато, а после ковки обязательно отжигают.

Как конструкционный материал Р6М5 не сваривают: в зоне сварки образуется хрупкий мартенсит с высоким содержанием карбидов. Единственное массовое сварное соединение — стык режущей части с хвостовиком из стали 45 или 40Х у свёрл и другого инструмента, к которому ГОСТ 2034-80 предъявляет требования по дефектам зоны сварки.

Р6М5, Р18, Р6М5К5 или 9ХС: что выбрать

Между быстрорежущими марками выбирают по приложению 3 ГОСТ 19265-73 (таблица 4 и 12). Р6М5 — основная марка: у неё повышенная вязкость, поэтому стандарт рекомендует её для резьбонарезного инструмента и инструмента с ударными нагрузками. Р18 выбирают, когда важна малая склонность к перегреву при закалке и лучшая шлифуемость, например для сложного профильного инструмента. Р6М5Ф3 — для чистового инструмента с высокой износостойкостью, Р6М5К5 — для чернового инструмента по труднообрабатываемым сталям.

9ХС — не быстрорежущая, а нетеплостойкая легированная сталь: её кромка сохраняет твёрдость только до 225–250 °C, поэтому она подходит для свёрл, развёрток, метчиков и плашек при малых скоростях резания. Подробное сравнение 9ХС с Р6М5 — на странице 9ХС. Х12МФ и D2 — штамповые стали для холодного деформирования, для резания при нагреве они не предназначены.

Входной контроль

  1. Проверить документ о качестве: марка, ГОСТ 19265-73, плавка, химический состав, группа по карбидной неоднородности, вид отделки поверхности.
  2. Проверить твёрдость в состоянии поставки — не более 255 HB, после зачистки обезуглероженного слоя.
  3. Подтвердить марку анализом состава. Рентгенофлуоресцентный анализатор отличает Р6М5 от Р18 по вольфраму (5,5–6,5 против 17–18,5 %), от Р6М5К5 — по кобальту (до 0,5 против 4,7–5,2 %), от 9ХС — по отсутствию вольфрама и молибдена. Углерод определяют оптико-эмиссионным спектрометром или химическим анализом.
  4. При сомнении — контрольная закалка образца по режиму ГОСТ: не менее 64 HRCэ после закалки с 1220 °C и отпуска при 550 °C. Готовые свёрла проверяют на твёрдость рабочей части по ГОСТ 2034-80.

Масса проката

Теоретическая масса в таблицах 13 и 14 рассчитана при плотности 8100 кг/м³ — по данным производителей сталей типа M2 и 1.3343. Таблицы массы для обычной стали с плотностью 7,85 г/см³ занижают массу быстрорежущей заготовки примерно на 3 %.

Круг: m = 0,0063617·d², кг/м; квадрат: m = 0,0081·a², кг/м; шестигранник: m = 0,0070148·s², кг/м; полоса: m = 0,0081·t·b, кг/м (размеры в мм).

Пример. Круг 20 мм длиной 1 м: 0,0063617 × 20² ≈ 2,54 кг.

Вопросы и ответы по стали Р6М5

Чем HSS отличается от Р6М5?

HSS — обозначение всей группы быстрорежущих сталей, а Р6М5 — одна из марок этой группы. ГОСТ 2034-80 разрешает маркировать свёрла буквами HSS вместо марки стали, поэтому по надписи HSS нельзя узнать, из какой именно стали сделано сверло.

Какая твёрдость у стали Р6М5?

В состоянии поставки (после отжига) — не более 255 HB. После закалки с 1220 °C и отпуска при 550 °C контрольные образцы по ГОСТ 19265-73 должны иметь не менее 64 HRCэ (63 HRC). Рабочая часть свёрл по ГОСТ 2034-80 — 63–66 HRCэ.

Что такое красностойкость 620 °C?

Это температура отпуска продолжительностью 4 ч, после которого сталь сохраняет 59 HRCэ (около 58 HRC). Показатель устойчивости против отпуска, а не рабочая температура инструмента. У Р18 он такой же — 620 °C, у Р6М5К5 и Р6М5Ф3 — 630 °C.

Р6М5 или Р6М5К5?

Р6М5К5 содержит 4,7–5,2 % кобальта: по ГОСТ 19265-73 у неё красностойкость 630 °C и повышенная износостойкость, назначение — черновой и получистовой инструмент по улучшенным легированным и нержавеющим сталям. Для обычных конструкционных сталей достаточно Р6М5.

Р6М5 — это M2?

Сталь того же типа 6-5-2, но не тождественная марка. У M2 по ASTM A600 углерод 0,78–0,88 %, у Р6М5 — 0,82–0,90 %, пределы вольфрама и молибдена шире. Соответствие конкретной плавки обоим стандартам проверяют по сертификату.

Ржавеет ли Р6М5?

Да. Это не нержавеющая сталь: хрома около 4 %, и он в основном связан в карбиды. Инструмент хранят сухим; нож из Р6М5 требует ухода, как углеродистый.

Можно ли закалить Р6М5 самостоятельно?

Без печи с контролем температуры около 1200 °C и без многократного отпуска при 550 °C получить свойства быстрорежущей стали нельзя. Режим контрольных образцов по ГОСТ: закалка с 1220 °C в масле, отпуск 550 °C 2–3 раза по 1 ч.

Можно ли сварить Р6М5 с конструкционной сталью?

В промышленности так делают сварные свёрла: режущая часть из быстрорежущей стали и хвостовик из стали 45 или 40Х. ГОСТ 2034-80 нормирует дефекты зоны сварки, но способ сварки не задаёт. Для сварных конструкций Р6М5 не применяют.

Источники

  1. ГОСТ 19265-73. Прутки и полосы из быстрорежущей стали. Технические условия (с изменениями № 1–6).
  2. ГОСТ 2034-80. Сверла спиральные. Технические условия (с изменениями № 1–3).
  3. ГОСТ 28393-89. Прутки и полосы из быстрорежущей стали, полученной методом порошковой металлургии. Общие технические условия.
  4. ГОСТ 5950-2000. Прутки, полосы и мотки из инструментальной легированной стали. Общие технические условия.
  5. Гуляев А. П. Металловедение. 6-е изд. М.: Металлургия, 1986. С. 360–369 (быстрорежущие стали).
  6. ASTM A600. Standard Specification for Tool Steel High Speed; EN ISO 4957. Tool steels — по воспроизведениям текстов и документации производителей.
  7. voestalpine BÖHLER Edelstahl. Техническая карта стали S600 (1.3343), ред. 09.2026.
  8. Erasteel. Техническая карта стали EM2 (HS 6-5-2 / M2).
  9. Crucible Industries. Data sheet REX M2 (AISI M2).
  10. BGH Edelstahlwerke. Техническая карта стали 1.3343.
  11. Thomas L. Knife Steel Nerds — публикации о коррозионной стойкости ножевых сталей (экспертный источник).

Статья носит ознакомительный характер и предназначена для технических специалистов. Нормы приведены по указанным стандартам; данные производителей зарубежных аналогов отмечены в тексте и не являются нормами ГОСТ. Режимы термообработки инструмента назначает технолог с учётом его формы, сечения и назначения. Перед применением сверяйтесь с актуальными редакциями документов и сертификатами на конкретную продукцию. Автор и администрация сайта не несут ответственности за последствия использования информации без такой проверки.

Заказать товар

ООО «Иннер Инжиниринг»