3. Р12Ф3 ГОСТ 19265-73

3.1. Расшифровка маркировки

Быстрорежущая сталь, содержит 12 % вольфрама, 3 % ванадия.

3.2. Характеристика

В отличие от других инструментальных сталей быстрорежущие стали обладают высокой теплостойкостью (красностойкостью), т.е. способностью сохранять мартенситную структуру и соответственно высокую твердость, прочность и износостойкость при повышенных температурах, возникающих в режущей кромке при резании с большой скоростью. Эти стали сохраняют мартенситную структуру при нагреве до 600-650°С, поэтому применение их позволяет значительно повысить скорость резания (в 2-4 раза) и стойкость инструментов (в 10-30 раз) по сравнению со сталями, не обладающими теплостойкостью.

Основными легирующими элементами быстрорежущих сталей, обеспечивающими их теплостойкость, являются в первую очередь вольфрам и его химический аналог - молибден. Сильно повышает теплостойкость (до 645-650 °С) и твердость после термической обработки (67-70 HRC) кобальт и в меньшей степени ванадий. Ванадий, образуя очень твердый карбид VC, повышает износостойкость инструмента, но ухудшает шлифуемость.

Для снижения твердости (250-300), улучшения обработки резанием и подготовки структуры стали в закалке после ковки быстрорежущую сталь подвергают отжигу при 800-830°С. Для придания стали теплостойкости инструменты подвергают закалке и многократному отпуску. Температура закалки стали 1220°С. Во избежание образования трещин при нагреве до температуры закалки применяют подогрев инструмента при 800-850°С 10-15 минут или при 1050-1100°С 3-5 минут, а крупного инструмента, кроме того, еще при 550-600°С 15-20 минут. Для получения более высокой твердости 63 HRC и теплостойкости 59 HRC при 620°С выдержку при нагреве под закалку  увеличивают на 25 %. Для уменьшения деформации инструментов  применяют  ступенчатую закалку в расплавленных солях температурой 400-500⁰ С. Структура быстрорежущей стали после  закалки представляет собой высоколегированный мартенсит, содержащий 0,3-0,4 % С, избыточные нерастворенные карбиды и остаточный аустенит. Обычно содержание остаточного  аустенита составляет  28-34 %. Остаточный аустенит понижает режущие свойства стали, и поэтому его присутствие в готовом инструменте недопустимо.

После закалки следует отпуск при 550-570⁰ С, вызывающий превращение остаточного аустенита в мартенсит и дисперсионное твердение в результате частичного распада мартенсита и выделения  дисперсных карбидов. Это сопровождается увеличением твердости (вторичная твердость). Оптимальный режим отпуска, обеспечивающий наибольшую твердость и высокие механические свойства: 350⁰С 1 час (первый отпуск) и 560-570⁰С по 1 часу (последующие два отпуска). Иногда для уменьшения содержания остаточного аустенита непосредственно после закалки инструмент простой формы из быстрорежущей стали охлаждают до -80⁰ С. твердость стали после закалки составляет 62-63 HRC, а после отпуска - 63-65 HRC.

Режущие свойства и твердость инструмента, не подвергающегося переточке по всем граням можно повысить низкотемпературным азотированием при 550-560⁰С. продолжительность процесса 10-30 мин. Твердость слоя 1000-1100 HV и толщина его 0,03-0,05 мм.

3.3. Применение

Сталь Р12Ф3 применяется в фасонных резцах и резцовых головках на автоматах, в плашках круглых для нарезания твердых металлов, в развертках машинных. Сталь Р12Ф3 с высоким содержанием ванадия нашла применение в чистовых инструментах для обработки вязкой аустенитной стали и материалов, обладающих абразивными свойствами. Эту сталь можно применять для резания металлов с HB 250-280.