 |
Тема 2.2. Инструментальные материалы
|
|
|
|
Тема 2. 2. Инструментальные материалы
1. Характеристика и применение углеродистых инструментальных сталей.
Свойства углеродистых инструментальных сталей зависит от % содержания углерода, которое колеблется в пределах 0. 6 – 1. 4 %, причём с увеличением процентного содержания углерода твёрдость этих сталей увеличивается. Углеродистые инструментальные стали, делятся на две группы: стали обыкновенного качества и высококачественные. К сталям обыкновенного качества относятся У7-У13, а к высококачественным сталям У7А – У13А, где цифры означают десятые доли процентного содержания углерода.
Например: У8 – 0. 8% С; У12А – 1. 2. % С, А – сталь высококачественная.
После термической обработки углеродистые стали имеют следующие характеристики:
твёрдость HRC 58 – 63
теплостойкость tр до 2000 С
скорость резания U =15-18 м/мин
Из-за низкой режущей способности применяют углеродистые стали следующим образом: обыкновенного качества для изготовления слесарных инструментов и инструментов для деревообрабатывающей промышленности;
высококачественные – для ручных режущих инструментов ( напильники, метчики, плашки, развёртки).
2. Характеристика и применение легированных инструментальных сталей
Режущую способность инструментальных углеродистых сталей можно повысить путём введения в них легирующих элементов – хрома, вольфрама, молибдена, ванадия и др.
Стали, с такими добавками называются легированными.
После термической обработки легированные стали имеют следующие характеристики:
твёрдость HRC 62 – 64
теплостойкость tр до 250 – 300 0С
скорость резания U =20 - 25 м/мин
|
|
|
Легированные стали более износостойки, меньше коробятся при термообработке, лучше прокаливаются. Стали, применяются для изготовления штампов, режущего, измерительного и слесарного инструмента. Основными марками для режущих инструментов являются 9ХС, ХВГ, ХВСГ, Х6ВФ.
Из этих сталей для режущих инструментов наиболее распространёнными являются 9ХС и ХВГ. 9ХС применяют для изготовления свёрля. развёрток, метчиков, плашек, гребёнок, фрез, работающих при сравнительно низких скоростях резания.
Химический состав основных марок легированных сталей
| Марки сталей | Содержание элементов, % | |||||
| С | Mn | Si | Cr | W | V | |
| 9ХС ХВГ ХВСГ Х6ВФ | 0. 85-0, 95 0, 90-1, 05 0, 95-1, 05 1, 05-1, 15 | 0, 30-0, 60 0, 80-1, 10 0, 60-0, 90 0. 15-0, 35 | 1, 20-1, 60 0, 15-0, 35 0, 65-1, 0 0, 15-0, 35 | 0, 95-1, 25 0, 90-1, 20 0, 60-1, 10 5, 50-6, 50 | - 1, 20-1, 60 0, 50-0, 80 1, 10-1, 50 | - - 0, 05-0, 15 0, 50-0, 80 |
Недостатком стали 9ХС, является плохая шлифуемость.
Сталь ХВГ отличается меньшим короблением при термообработке, поэтому из неё изготавливают инструменты сравнительно большой длины: протяжки, длинные развёртки, метчики и др.
Из стали ХВСГ в основном изготавливают ручные инструменты по металлу ( свёрла, развёртки, плашки и т. п. )
Сталь Х6ВФ является более износостойкой вследствие повышенного содержания хрома, поэтому её применяют для резьбонакатных роликов, ножовочных полотен.
3. Характеристика и применение быстрорежущих инструментальных сталей
Быстрорежущими называются, стали, которые содержат 8, 5 – 19 % W и
3, 8 – 4, 6 % Cr. Они допускают в 2 – 3 раза большую скорость резания по сравнению с легированными инструментальными сталями. Из этих сталей делают около 70 % лезвийных инструментов.
Сталь марки Р18 является основной быстрорежущей сталью, с которой сравниваются, все другие быстрорежущие стали.
Буква Р обозначает, что сталь относится к группе быстрорежущих. Эта буква появилась от английского слова – rapid ( быстрый ); цифра после буквы Р, показывает среднее содержание вольфрама ( W ) в %.
|
|
|
Все марки быстрорежущих сталей можно разделить на две группы:
1. быстрорежущие стали нормальной производительности
2. быстрорежущие стали повышенной производительности
Быстрорежущие стали нормальной производительности
| Марка стали | Содержание элементов, % | ||||
| С | W | V | Mo | Cr | |
| Р9 Р12 Р18 Р6М5 Р6М3 | 0, 85-0, 95 0, 80-0, 90 0, 70-0, 80 0, 85-0, 95 0, 80-0, 88 | 8, 50-10, 0 12, 0-13, 0 17, 0-18, 5 5, 50-6, 50 5, 50-6, 50 | 2, 0-2, 6 1, 5-1, 9 1, 0-1, 4 2, 0-2, 5 1, 7-2, 1 | 3, 0-3, 6 5, 0-5, 5 | 3, 8-4, 4 3, 1-3, 6 3, 8-4, 4 3, 0-3, 6 3, 8-4, 4 |
Сталь Р9 рекомендуется применять для изготовления инструментов простой конфигурации ( ножей, пластинок для инструментов). Простая конфигурация инструментов упрощает термические и заточные операции, а эта сталь, вследствие повышенного содержания ванадия, плохо шлифуется.
Стали Р12 и Р18 рекомендуют применять для изготовления сложных и ответственных инструментов, таких, как фасонные резцы, зуборезный и резьбонарезной инструмент, протяжки, развёртки и др.
В целях экономии дорогостоящего вольфрама были созданы низковольфрамовые быстрорежущие стали -Р6М5 и Р6М3. Известно, что 1% молибдена эквивалентен 1, 5 –2, 0 % вольфрама, поэтому сталь Р6М5 с успехом заменяет сталь Р18. После термической обработки быстрорежущие инструментальные стали нормальной производительности, имеют следующие характеристики:
твёрдость HRC 62 – 65
теплостойкость tр до 600 0С
скорость резания U до 50 м/мин
Быстрорежущие стали повышенной производительности
| Под- группа стали | Марка стали | Содержание элементов, % | Тепло- стой- кость, 0С | |||||
| С | W | Co | V | Mo | Cr | |||
| Р9К5 Р9К10 Р12Ф3 Р10Ф5К5 Р18Ф2К5 Р6М5К5 Р9М4К8 | 0, 9-1, 0 0, 9-1, 0 0. 9-1, 04 1, 45-1, 5 0, 85-0, 9 0, 8-0, 88 1, 0-1, 1 | 9, 0-10, 5 9, 0-10, 5 12-13, 5 10-11, 5 17-18, 5 6, 0-7, 0 8, 5-9, 6 | 5, 0-6, 0 9, 0-10, 5 0, 6 5, 0-6, 0 5, 0-6, 4, 8-5, 3 7, 5-8, 5 | 2, 0-2, 6 2, 0-2, 6 2, 5-3, 0 4, 3-5, 1 1, 9-2, 4 1, 7-2, 2 2, 1-2, 5 | 4, 8-5, 3 3, 8-4, 3 | 3, 8-4, 4 3, 8-4, 4 3, 5-4, 0 3, 5-4, 0 3, 8-4, 4 3, 8-4, 4 3, 0-6, 0 | ||
После термической обработки быстрорежущие инструментальные стали повышенной производительности, имеют следующие характеристики:
|
|
|
твёрдость HRC 64 - 67
теплостойкость tр до 630 - 640 0С
скорость резания U до 80 м/мин
Вольфрамокобальтовые стали (1 гр. ) по сравнению со сталью Р18, имеют более высокую теплостойкость, и твёрдость после термообработки, причем с увеличением % содержания углерода твёрдость этих сталей увеличивается. Недостатком этих сталей является повышенная хрупкость, малая прочность и склонность к образованию трещин при работе инструмента с нестабильной нагрузкой. Поэтому кобальтовые стали, рекомендуют применять при обработке жаропрочных и коррозионностойких сталей при достаточно жёсткой системе СПИД, без вибраций во избежание выкрашивания режущих кромок и поломки режущей части инструмента.
Вольфрамованадиевые стали (2 гр. ) более износостойкие и прочные за счёт повышенного содержания ванадия (1, 8 – 3)%, но теплостойкость, ковкость и шлифуемость их несколько ниже.
Вольфрамокобальтованадиевые стали (3гр. ) по своим режущим свойствам не уступают вольфрамокобальтовым сталям (1гр. ), но вместе с тем имеют большую прочность и износостойкость. Поэтому эти марки являются более универсальными, т. е. их можно применять как при черновой, так и при чистовой обработке высоколегированных сталей и сплавов.
Вольфрамокобальтомолибденовые стали (4гр. ) созданы для замены высоковольфрамовых быстрорежущих сталей с целью экономии дорогостоящего вольфрама.
Расшифровка:
Р9К5: Р- сталь быстрорежущая
9 - % содержание вольфрама – 9%
К5- % содержание кобальта – 5%
Р10К5Ф5: 10%W + 5%Co +5%V
|
|
|
