HSS (High Speed Steel) – označuje skupinu rychlořezných ocelí, v překladu ocel pro práci ve vysokých rychlostech. HSS ocel se používá k výrobě široké škály různých nástrojů pro obrábění kovů. To zahrnuje spirálové vrtáky, jádrové vrtáky, stupňovité vrtáky, frézy, záhlubníky, závitníky, matrice, nože a pilové kotouče.
Rychlořezná ocel se vyrábí klasickým způsobem – litím oceli do ingotů, následným válcováním a kováním, dále práškovou metalurgií – zde je proud tekuté oceli rozstřikován dusíkem. Oceli HSS jsou považovány za vysoce uhlíkové, obvykle nástroje z HSS oceli mají tvrdost 62-64 HRC. Hlavní výhodou oproti tvrdokovovým nástrojům je odolnost a nižší cena nástrojů. HSS ocel dobře funguje při přerušovaném řezu, použití HSS může být omezeno nízkou řeznou rychlostí ve srovnání s karbidovými slitinami.
Charakteristika HSS ocelí
HSS oceli se dělí do tří hlavních skupin:
- Wolfram (T);
- molybden (M);
- Vysoce legované rychlořezné oceli.
Wolframové oceli se dnes prakticky nepoužívají kvůli vysoké ceně wolframu a jeho nedostatku. Nejčastěji používané oceli jsou T1 oceli pro všeobecné použití a T15 vanad-kobaltové oceli. T15 se používá pro nástroje používané při vysokých teplotách a zvýšeném opotřebení.
V ocelích skupiny molybdenu je hlavním legujícím prvkem molybden, ale některé z nich mohou obsahovat stejné nebo dokonce větší množství wolframu a kobaltu. Oceli s vysokým obsahem vanadu a uhlíku jsou velmi odolné vůči abrazivnímu opotřebení. Typ oceli z M41 se vyznačuje vysokou tvrdostí při práci za vysokých teplot, nebo se používá termín červená odolnost. Molybdenové oceli se také používají při výrobě nástrojů používaných v „studených“ podmínkách – válcovací nástroje, řezné nástroje. V takových případech se oceli HSS kalí na nižší teploty, aby se zvýšila houževnatost.
Tabulka běžných chemických složení HSS ocelí. Ruské analogy.
Nástroj obsahující wolfram (W) bude mít velmi užitečné řezné vlastnosti a takové vlastnosti, jako je odolnost proti červené. To umožňuje, aby si nástroje zachovaly ostrou tvrdost a ostrou řeznou hranu při rozžhavených teplotách (až 530 °C). Kobalt (K) dále zvyšuje červenou tvrdost a odolnost proti opotřebení.
M1. Používá se pro výrobu vrtáků pro různé aplikace. Ocel M1 má menší odolnost proti červenému než ocel M2, ale je méně náchylná k nárazům a je pružnější.
M2. Nejběžnějším materiálem pro výrobu nástrojů je HSS ocel. M2 si zachovává svou řeznou hranu po dlouhou dobu a má dobrou odolnost proti červené, na rozdíl od jiných ocelí HSS s nižším obsahem wolframu. Obvykle se používá k výrobě nástrojů pro vysoce výkonné strojní práce, například ve vrtačkách.
M7. Používá se pro těžké stavební vrtačky při vrtání tvrdého plechu. Tato HSS ocel se používá tam, kde je vyžadována flexibilita a zvýšená životnost.
M50. Používá se k výrobě vrtáků, které se používají pro vrtání na přenosných zařízeních. Nemá stejnou odolnost vůči červené barvě jako ostatní wolframové HSS oceli
M35. Ocel M35 má vyšší odolnost vůči červené barvě ve srovnání s ocelí M2. Kobalt zároveň mírně snižuje odolnost proti nárazovému zatížení.
M42. Ocel M42 „Super Cobalt“ má vynikající odolnost proti oděru a vysokou odolnost proti červené. Používá se při práci na viskózních a složitých materiálech.
symboly
Označení zahraničních výrobců plně neodhaluje chemické složení HSS oceli, ze které jsou výrobky vyrobeny. Určitému nástroji je přiřazen konkrétní úkol, který je popsán v katalogu. Další podrobnosti lze zjistit stanovením chemického složení, to lze provést pomocí přenosného analyzátoru kovů, nebo empirickým testováním výrobků. Takové označení samozřejmě může vyhovovat bezohlednému výrobci, který může na HSS vrtáku označit ocel, ale nesplňuje potřebné požadavky. Níže jsou uvedeny hlavní značky, které charakterizují materiál, ze kterého je nástroj vyroben, a jeho rozsah.
HSS-R (nebo jednoduše HSS) je označení na výrobcích, které prošly válcováním a tepelným zpracováním. Takové výrobky mají nejmenší trvanlivost.
HSS-G – označení na výrobcích, které jsou vyrobeny z HSS ocelí, řezná část je broušena CBN (kubický nitrid boru). Výrobky mají zvýšený odpor a menší radiální házení. Nástroje HSS-G jsou nejrozšířenější, používají se k řešení standardních úloh.
HSS-E – kobalt se přidává do výrobků z HSS oceli typu M35. Používá se při práci na viskózních a složitých materiálech. Existují také taková označení jako HSS Co 5 a HSS Co 8, která udávají obsah kobaltu 5 a 8 %
HSS-G TiN – toto označení označuje ukládání nitridu titanu. Takový povlak umožňuje zvýšit tvrdost povrchu o cca 2300 HV a tepelnou odolnost až do 600°C.
HSS-G TiAlN – povrch výrobků potažený titan-hliník-nitridem. Takový povlak umožňuje zvýšit tvrdost povrchu o cca 3000 HV a tepelnou odolnost až do 900°C.
HSS-E VAP – VAP-používá se pro obrábění nerezových ocelí (V2A a V4A). Získává se „odpařením“ oxidové nekovové vrstvy. Tím se snižuje ulpívání třísek obrobku na povrchu nástroje, což může vést k rozbití výrobku. Výsledkem je zlepšená kvalita povrchu a díky VAP se zlepšuje přilnavost chladicí kapaliny k povrchu nástroje.
Zkratka HSS, složená z počátečních písmen anglických slov High Speed Steel, označuje celou skupinu ocelí spadajících do kategorie vysokorychlostního řezání. Z ocelí tohoto typu jsou vyráběny frézy, závitníky, matrice pro závitování. Mnohem méně často se takový materiál používá k výrobě pilových listů a nožů.
Slitiny kategorie HSS jsou oceli s vysokým obsahem uhlíku, jejichž některé druhy mohou obsahovat značné množství wolframu. Tvrdost nástroje vyrobeného z ocelí tohoto typu se může pohybovat v rozmezí 62–64 jednotek na stupnici HRC.
Chemické složení molybdenových HSS ocelí
Častější jsou HSS oceli skupiny molybdenu, které mohou obsahovat i 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 je třeba vzít v úvahu vlastnosti jednotlivých jakostí takových ocelových slitin.
Z oceli této třídy jsou vyráběny HSS-vrtáky širokého použití. HSS vrtáky vyrobené ze slitiny M1 jsou pružnější a méně náchylné k nárazovému 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 červenou tvrdostí, parametry jejich břitů jsou zachovány déle než u nástrojů z rychlořezných ocelí jiných jakostí.
Tato třída se používá pro výrobu výkonných vrtaček, které vyžadují nejen vysokou flexibilitu, ale také mimořádnou spolehlivost. Pomocí HSS vrtáků do kovu, vyrobených ze slitiny této třídy, jsou otvory vyrobeny v plném a silném plechovém materiálu.
Jedná se o materiál používaný k výrobě vrtaček, které pracují s přenosným zařízením. Za těchto podmínek je zlomení nástroje v důsledku jeho výrazného ohnutí poměrně naléhavým problémem. Vrták HSS z legované oceli M50 nemá stejnou červenou tvrdost jako jiné třídy rychlořezných ocelí.
Tato slitina, která je také označována jako HSSE, má díky zvýšenému obsahu kobaltu vyšší tvrdost do červena 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 nejvyšší množství kobaltu, a proto je často označována jako Super Cobalt. Nástroje vyrobené z HSS-oceli této třídy se vyznačují nejen vysokou červenou tvrdostí, ale také mimořádnou odolností proti oděru. Díky těmto vlastnostem se ocel této třídy úspěšně používá k výrobě nástrojů, s nimiž je nutné zpracovávat viskózní a složité materiály.
Obsah wolframu ve složení ocelí HSS umožňuje dodat výrobkům, které jsou z nich vyrobeny, červenou tvrdost.
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 HSS vrtáků v kategorii Co si dokážou udržet svou tvrdost i při vyšších teplotách.
symboly
Rozluštění chemického složení ocelí spadajících do kategorie HSS je obtížné, protože jejich označení neobsahuje žádné podrobné údaje. Zpravidla jsou v katalozích pro nástroj vyrobený z ocelí této kategorie informace o materiálech, pro které může být použit. Pro poměrně přesné stanovení chemického složení HSS ocelí je nutné použít speciální zařízení nebo tuto problematiku řešit empiricky.
S největší pravděpodobností se jedná o německý analog rychlořezné oceli HSS M2
Je lepší porozumět vlastnostem a materiálu výroby nástroje, který je označen značkou HSS, znalost následujících údajů pomáhá.
K této zkratce se často přidává písmeno R. Jedná se o vrtáky, které se vyznačují nejmenší odolností. Procházejí válcováním a tepelným zpracováním.
Toto označení se používá pro vrtáky, jejichž řezná část je broušena borazonem (CBN). Nástroje HSS G jsou nejpoužívanější a vyznačují se zvýšenou životností nástroje. Navíc vrták do kovu, který je označen tímto označením, vytváří při zpracování s ním nejmenší házivost.
HSS s písmenem E
Toto označení znamená, že kobalt je obsažen ve složení materiálu produktu. Nástroj s označením HSSE je optimálně vhodný pro obrábění obtížných materiálů, jakož i materiálů vyznačujících se vysokou viskozitou. Jak bylo uvedeno výše, analogií 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 značky je extrémně obtížné řezat bruskou
Toto označení znamená, že povrch nástroje je potažen nitridem titanu. Tím se zvyšuje jak tvrdost povrchové vrstvy výrobku (cca 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 zvýší o cca 3000 HV, tepelný odpor o 900°.
Výrobky s tímto označením lze použít pro zpracování nerezové oceli. Třísky méně ulpívají na jejich povrchu, 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.
