Стальной пруток ВКС1: характеристики быстрорежущего сплава
Стальной пруток ВКС1 — это горячекатаный или кованый сортовой прокат из быстрорежущей стали повышенной теплостойкости, легированной вольфрамом, кобальтом и ванадием. Марка ВКС1 относится к группе вольфрамокобальтовых быстрорезов и применяется для изготовления режущего инструмента, работающего при высоких скоростях резания и температурах кромки до 620–640 C. Пруток поставляется в термообработанном (отожжённом) состоянии с твёрдостью 255–285 HB, что обеспечивает обрабатываемость резанием при изготовлении заготовок.
Химический состав и легирующие элементы
Основу марки составляет вольфрам (8,5–9,5 %), кобальт (5,5–6,5 %) и ванадий (1,4–1,8 %). Кобальт повышает вторичную твёрдость и красностойкость, вольфрам формирует карбиды WC и WC, ванадий — карбиды VC, обеспечивающие износостойкость. Углерод в пределах 0,95–1,10 % балансирует карбидообразование. Хром (3,8–4,4 %) отвечает за прокаливаемость и коррозионную стойкость в условиях СОЖ.
- Вольфрам W — 8,5–9,5 %
- Кобальт Co — 5,5–6,5 %
- Ванадий V — 1,4–1,8 %
- Хром Cr — 3,8–4,4 %
- Углерод C — 0,95–1,10 %
- Кремний Si, марганец Mn — до 0,4 % каждого
Механические свойства после закалки и отпуска
После закалки от 1210–1230 C в масле или соляной ванне и трёхкратного отпуска при 540–560 C достигается твёрдость 64–66 HRC. Предел прочности на изгиб составляет 3200–3600 МПа, ударная вязкость — 25–35 Дж/см. Теплостойкость (красностойкость) сохраняется до 630 C, что позволяет вести точение конструкционных сталей на скоростях 35–50 м/мин без интенсивного разупрочнения кромки.
| Параметр | Значение | Условия | Ед. изм. | Метод контроля |
|---|---|---|---|---|
| Твёрдость поставки | 255–285 | отожжённый пруток | HB | ГОСТ 9012 |
| Твёрдость после термообработки | 64–66 | закалка + 3 отпуска | HRC | ГОСТ 9013 |
| Предел прочности на изгиб | 3200–3600 | 20 C | МПа | ГОСТ 20017 |
| Теплостойкость | до 630 | длительный нагрев | C | ГОСТ 19265 |
| Диаметр прутка | 8–120 | сортовой прокат | мм | ГОСТ 2590 |
Сортамент и состояние поставки
Пруток ВКС1 выпускается диаметром от 8 до 120 мм в виде горячекатаных или кованых прутков длиной 2–6 м, а также в виде шлифованных прутков с полем допуска h9–h11. Поставка осуществляется по ГОСТ 19265-73 (для быстрорежущих сталей) с обязательным контролем макроструктуры, карбидной неоднородности (балл не более 3) и обезуглероженного слоя. Для инструментальных производств возможна поставка мерных заготовок с предварительной механической обработкой.
Области применения
Пруток ВКС1 используется для изготовления осевого и концевого режущего инструмента: свёрл, метчиков, развёрток, фрез, зенкеров. В тяжёлом машиностроении из него производят инструмент для обработки жаропрочных и нержавеющих сталей на станках с ЧПУ. В авиадвигателестроении — для обработки титановых сплавов ВТ6, ВТ20. В инструментальных цехах — для резьбонарезного инструмента и протяжек, работающих на агрегатных станках и обрабатывающих центрах.
- Свёрла и зенкеры для обработки нержавеющих сталей 12Х18Н10Т
- Метчики и развёртки для жаропрочных сплавов ХН77ТЮР
- Концевые фрезы для титановых сплавов ВТ6, ВТ20
- Протяжки для обработки отверстий в корпусных деталях
- Резцы для токарных станков с ЧПУ при скоростях 35–50 м/мин
- Инструмент для агрегатных станков и обрабатывающих центров
Термическая обработка и режимы
Закалка проводится в соляных ваннах или вакуумных печах при 1210–1230 C с последующим охлаждением в масле, расплаве солей или ступенчато. Отпуск трёхкратный при 540–560 C по 1 часу. Для снятия напряжений после черновой обработки применяется отжиг при 800–820 C с медленным охлаждением. Сварка прутка ВКС1 не рекомендуется из-за склонности к образованию хрупких карбидных зон.
Вопросы и ответы
Чем ВКС1 отличается от Р6М5?
ВКС1 содержит кобальт (5,5–6,5 %) и повышенное содержание вольфрама, что даёт теплостойкость до 630 C против 600–620 C у Р6М5. Это позволяет работать на скоростях резания на 20–30 % выше при обработке жаропрочных сталей.
Какой диаметр прутка ВКС1 доступен для поставки?
Стандартный сортамент включает прутки диаметром от 8 до 120 мм по ГОСТ 2590. Возможна поставка шлифованных прутков с допуском h9–h11 и мерных заготовок под конкретный инструмент.
При какой температуре эксплуатируется инструмент из ВКС1?
Режущая кромка сохраняет твёрдость до 630 C. При обработке титановых и жаропрочных сплавов температура в зоне резания достигает 550–600 C, что находится в пределах теплостойкости марки.
Можно ли сваривать пруток ВКС1?
Сварка не рекомендуется: в зоне термического влияния образуются хрупкие карбидные структуры, снижающие прочность. Для составного инструмента применяют пайку твёрдыми припоями или механическое крепление.
