Сталі вуглецеві інструментальні

Сталі інструментальні нелеговані (вуглецеві) бувають якіс­ні і високоякісні. Масова частка шкідливих домішок у якісних сталях не більше ніж 0,030 % фосфору й не більше ніж 0,028% сірки, а у високоякісних сталях - не більше ніж 0,025 % фосфору й не більше ніж 0,018% сірки.

Марки інструментальних вуглецевих сталей позначають літерою У (вуглецева) і числами, що означають масову частку вуглецю у десятих долях відсотка (У7, У12). В сталі У7 маємо в середньому 0,7 %вуглецю, а в сталі У12 — 1,2 %. За підвищеної кількості марганцю у сталі після числа допису­ють літеру Г (У8Г). Високоякісні сталі позначають літерою А (У8А, У12А).

Інструменти для різання металів працюють в умовах високого тиску, температури й тертя. Щоб ефективно їм протистояти, ці матеріали повинні мати високу твердість, зносостійкість, теп­лостійкість і міцність.

Твердість різальної частини інструмента має значно перевищувати твердість оброблюваного матеріалу.

Зносостійкість — це здатність інструмента якомога довше протистояти поступовому його руйнуванню з боку матеріалу заготовки. Внаслідок такого руйнування різальний інструмент затуплюється. Що твердіший матеріал інструмента, то вищою буде його зносостійкість.

Теплостійкістю називають температуру, при нагріванні до якої твердість інструмента починає стрімко знижуватись вна­слідок структурних змін.

Міцність різального інструмента повинна бути достатньою, щоб сприймати великі сили різання.

Із сталей У7, У7А виготовляють інструменти для обробки дерева (сокири, стамески, долота) та ударні інструменти (пуан­сони, молотки, зубила). Для виготовлення деревообробних інструмен­тів (фрез, пил, свердл) використовують сталі У8, У8А, У8Г, У8ГА, У9, У9А.

Із сталей У10, У10А, У12, У12А виготовляють металооброб­ний інструмент, що працює при невисоких температурах (міт­чики, плашки, штампи, вимірювальні інструменти).

Із сталей У12, У12А, У13, У13А виготовляють напилки, шабери.

Тема 2.4 Чавуни.

Чавуни — це залізовуглецеві сплави, масова частка вугле­цю в яких перебуває в межах від 2,14 до 6,67 %. Крім заліза та вуглецю, в чавунах промислового виробництва є постійні домі­шки кремнію, марганцю, фосфору та сірки в кількостях біль­ших, ніж у сталях. Чавуни характеризуються добрими ливар­ними властивостями, у зв'язку з чим широко використовують­ся для виготовлення різноманітних виливків. Ливарні влас­тивості чавуну підвищуються зі зменшенням його температур­ного інтервалу кристалізації. Чавуни мають достатню міцність, а при значній кількості цементиту в структурі — добру зносо­стійкість. З огляду на невисоку пластичність чавуни не можна обробляти тиском. Чавун, як правило, дешевший від сталі. Ме­ханічні властивості чавунів і галузі їх застосування визнача­ються структурою, на формування якої впливає не лише хіміч­ний склад, але й швидкість охолодження.

За структурою чавуни поділяють на білі, чавуни з пластинчас­тим графітом (сірі), ковкі та чавуни з кулястим графітом (високо­міцні).

Білі чавуни

Білими називаються чавуни,в яких весь вуглець перебу­ває у хімічній сполуці Fе₃С. Їх злами мають білий колір.

При охолодженні чавуну на лінії ліквідус із рідкого розчи­ну виділяються кристали аустеніту й первинного цементиту. На ділянці ЕСF лінії солідус відбувається евтектична реакція з утворенням ледебуриту. Між лініями ЕСF і РSК із аустеніту виділяється вторинний цементит, а на лінії РSК аустеніт роз­падається на дисперсну двофазову структуру — перліт. Отже, у структурі всіх білих чавунів наявна дуже тверда й крихка евте­ктика — ледебурит. Білі чавуни застосовують лише для виготов­лення зносостійких деталей машин, при виготовленні яких не потрібна механічна обробка.

Графітизація чавунів

На відміну від білих, сірі, ковкі й високоміцні чавуни мають вкраплення графіту зметалевій основі. Графіт виділяється з рідкого і твердого розчинів, а також з цементиту. Залежно від умов кристалі­зації у чавунах формується графіт або цементит. Утворення графіту потребує меншої швидкості охолодження. Враховуючі ці та інші особливості, можна керувати процесом структуроутворення в чавунах.

Перетворення цементиту в графіт відбувається також під час тривалого нагрівання.