 |
Инструментальные материалы. материалы для режущего инструмета. Углеродистые инструментальные стали. Заготовка → предвар. Т/о→ механическая → окончательная т/о
|
|
|
|
ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Инструментальные материалы подразделяются на: - материалы для режущего инструмента; для измерительного инструмента; штамповые стали ( штампы для обработки металлов давлением);
МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕТА
Основные требования к материалам для режущего инструмента:
- высокая твердость и износостойкость; достаточная прочность и вязкость; теплостойкость;
Теплостойкость –(красностойкость) – способность сохранять высокую твердость, а следовательно и режущую способность при продолжительном нагреве.
В процессе работы инструмент нагревается до высоких температур ( чем выше скорость резания, чем тверже обрабатываемый материал, тем больше силы трения, тем выше температура нагрева режущей кромки).
Нагрев в процессе резания можно сравнить с нагревами при отпуске:
Окончательная низкий средний высокий
термообработка для отпуск отпуск отпуск
инструмента ~ 200 оС ~ 400 оС ~ 600 оС
Закалка +
низкий отпуск ↓ ↓ ↓
Сруктура –
Мартенсит зак. Мартенсит отп. Троостит отп. Сорбит отп.
60НRC
Высокие тверд. ~60НRC ~40НRC ~30НRC
и прочность ---------------------------------------------------------------→
Низкие пластичн. Чем выше температура отпуска, тем прочность
вязкость и твердость ниже, а пластичность и ударная
|
|
|
вязкость выше.
Т. е. в процессе работы, инструмент нагреваясь (за счет сил трения) теряет свою твердость, а следовательно и режущую способность (Чем выше температура отпуска, тем ниже твердость и прочность. Для инструмента после закалки проводят низкий отпуск, чтобы получить мах твердость и прочность. А если режущая кромка при работе нагреется до температур превышающих температуру низкого отпуска, то чем выше нагрев, тем меньше будет твердость инструмента). Ниже дана классификация материалов для режущего инструмента с значениями теплостойкости
| Наименование | Теплостойкость, оС |
| Углеродистые инструментальные стали | |
| Легированные инструментальные стали | |
| Быстрорежущие стали | 550-650 |
| Твердые сплавы | 800-1000 |
УГЛЕРОДИСТЫЕ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СТАЛИ
Содержат 0, 7-1, 35 % углерода. Маркируются буквой «У», далее - число обозначает содержание углерода в десятых долях процента: У7(У7А) … У13(У13А)
Пример : У7А – углеродистая инструментальная качественная сталь, 0, 7 % углерода.
Инструмент ударного Сверла, Граверный
действия, метчики, инструмент,
инструмент фрезы напильники
по дереву
У7, У8 У9- У12 У13
→ → → → → → → → → → → → → → → → → → → → → → → → → → → → → → →
↑ % углерода, ↑ твердость и прочность, ↓ ударная вязкость, ↓ пластичность.
Для снижения твердости все инструментальные стали перед формообразующими операциями подвергают отжигу. После сфероидизирующего отжига цементит перлита приобретает зернистую форму, твердость которого меньше твердости пластинчатого перлита. Окончательная термообработка (т. е. обработка, придающая эксплуатационные свойства инструменту) заключается в закалке с низким отпуском.
|
|
|
Схема, поясняющая предварительную и окончательную термообработку инструмента:
Заготовка → предвар. т/о→ механическая → окончательная т/о
У9 → сфероидизир. → придание формы → закалка + низкий
отжиг инструменту отпуск
Температура отпуска выбирается в зависимости от твердости, необходимой для инструмента. У7, У8 - температура отпуска 280-300 оС НRС 56-58 (но выше ударная вязкость); У9 –У13 - температура отпуска 150-200 оС НRС 62-64.
Преимущества углеродистых сталей: высокая твердость, дешевизна. Недостатки: из-за низкой теплостойкости (до 200 оС ) и прокаливаемости (глубина закаленной, т. е. твердой зоны - у углеродистых ~ 10мм) применяют для изготовления инструментов небольших размеров и для резания материалов с низкой твердостью.
ЛЕГИРОВАННЫЕ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СТАЛИ.
Содержание углерода 0, 9-1, 4 %, легирующие элементы: хром, вольфрам, ванадий, марганец, кремний…
Твердость и износостойкость примерно как у углеродистых и определяется высоким содержанием углерода. Легированием увеличивают прокаливаемость, повышают прочность и вязкость.
При окончательной термообработке закалку (8000-850 оС) проводят в масло, при этом уменьшается склонность к короблению и образованию закалочных трещин. Далее проводят низкий отпуск.
Маркировка – как и для углеродистых - % углерода в десятых долях; при отсутствии цифры впереди марки – содержание углерода близко к 1 % или больше 1%. Цифры после букв – содержание легирующих элементов в целых единицах (как и в конструкционных), при отсутствии цифры л. э. ~ 1%.
Пример: 9ХС – инструментальная легированная качественная сталь, содержание углерода - 0, 9%, хрома и кремния ~ 1%.
ХВГ - инструментальная легированная качественная сталь, содержание углерода ~ 1%, хрома, вольфрама, марганца ~ 1%.
Из-за низкой теплостойкости, легированные имеют практически одинаковые с углеродистыми эксплуатационные свойства. Т. е. легированные также применяют для инструментов, работающих при небольших скоростях резания, не вызывающих нагрева свыше 200-260 оС. Но в отличие от углеродистых, из легированных можно изготавливать инструмент больших размеров (прокаливаемость больше) и более сложной формы (закалка в масле обеспечивает меньшие напряжения ).
|
|
|
|
|
|
