 |
Термообработка быстрорежущих сталей.
|
|
|
|
Быстрорежущие стали из-за большого количества содержащихся в них карбидообразующих легирующих элементов относятся к сталям ледебуритного класса, т.е. после литья в структуре наблюдается выделение ледебуритной эвтектики состоящей из карбидов W, Mo, V, Co и т.д. Общее количество карбидной фазы по объему в зависимости от марки может составлять от 15% до 25%. Поэтому иначе такие стали иногда называют карбидными. Выделения карбидов в эвтектике очень крупные, что снижает качество стали. Для измельчения карбидов стали после литья подвергают горячей обработке давлением. Деформация ведется в различных направлениях для того чтобы избежать неоднородности в распределении карбидной фазы. Если деформацию вести только в одном направлении, то это вызывает карбидную строчечность, что крайне нежелательно т.к. в этом направлении стойкость металла будет ниже. В результате в этом направлении и будет проявляться разрушение. Чем выше степень деформации, тем мельче карбиды и выше стойкость инструмента. После горячей деформации заготовки из быстрорежущей стали подвергают изотермическому отжигу для облегчения обрабатываемости резанием. Предварительно при изотермическом отжиге стали нагревают до 840-860°С, выдерживают 2-3 ч. в зависимости от размера заготовки и медленно охлаждают со скоростью 50°С в час до 720-740°С. Затем их выдерживают и охлаждают со скоростью 40°С в час до 600°С после чего охлаждают на воздухе до нормальной температуры. После такого отжига твердость стали составляет ~ 25 HRC. После отжига изготавливают инструмент с припуском на последующую обработку.
Рис. 16. Схема термообработки быстрорежущей стали Р6М5
Упрочнение инструмента производят закалкой и отпуском. Из-за плохой теплопроводности нагрев инструмента под закалку ведут с одной или двумя температурными остановками, чтобы выровнять температуру по поверхности и в центре заготовки (рис. 16). Быстрый нагрев может привести к короблению или появлению трещин. Температура нагрева под закалку лежит немного ниже температуры А4. Высокая температура необходима для растворения тугоплавких карбидов. Время выдержки при этой температуре строго контролируется, чтобы не допустить полного растворения карбидов и в следствие этого быстрого роста зерна, поэтому не превышает 15 мин. Охлаждение при закалке проводят в масле или в горячей среде с остановкой при 500°С с тем, чтобы выровнять температуру по сечению инструмента перед началом мартенситного превращения.
|
|
|
Мартенситное превращение в быстрорежущей стали начинается при 200-250°С, а заканчивается ниже 0°С и поэтому после охлаждения до нормальной температуры в структуре стали сохраняется большое количество остаточного аустенита (Аост.=20-30%). Удалить остаточный аустенит можно обработкой холодом и высоким отпуском. Для быстрорежущей стали применяют многократный отпуск при 520-560°С. Продолжительность каждого отпуска 1 час. В процессе 1-го отпуска мартенсит закалки переходит в мартенсит отпуска, а остаточный аустенит в процессе выдержки выделяет из себя избыток легирующих элементов в виде карбидов. Точка окончания мартенситного превращения повышается и поэтому в процессе охлаждения после отпуска часть Аост превращается в мартенсит закалки. Таким образом, структура стали после 1-го отпуска состоит из мартенсита отпуска, вновь образовавшегося мартенсита закалки, выделившихся вторичных карбидов и оставшегося не превращенным остаточного аустенита в количестве 15-20%.
Для дальнейшего превращения Аост в мартенсит проводят дополнительные операции отпуска, каждый из которых уменьшает его кол-во. Кол-во отпусков должно быть таким, чтобы Аост было не более 1-2%.
|
|
|
1 отп. - 15-20%
2 отп. – 4-5%
3 отп. – 1-2%
Окончательная твердость быстрорежущей стали при таком содержании остаточного аустенита составляет56-58 HRC,при теплостойкости до 600-6300С.
После термообработки производят окончательно доводку размеров, шлифовку поверхности и заточку режущих кромок.
Твердость поверхности инструмента зависит от содержания углерода, поэтому для уменьшения выгорания углерода с поверхности нагрев заготовок при отжиге и, особенно при закалке, ведут в печах с защитной атмосферой или в расплавах солей.
Для повышения стойкости режущей кромки инструмента его желательно подвергать доп. ХТО (азотированию, цианированию) или вакуумно плазменному напылению карбидов или карбонитридов. Такая обработка позволяет увеличить стойкость инструмента в 8-10 раз.
Основные марки быстрорежущих сталей.
Быстрорежущая сталь маркируется буквой Р после которой идут цифры показывающие содержание вольфрама в целых процентах. P18 –18% вольфрама. Менее стойкие но более дешевые стали – Р12,Р9.
Стали дополнительно легированные молибденом, ванадием и кобальтом (Р6М5, Р6М5Ф3, Р9М5К5) являются более стойкими и используются для обработки нержавеющих, титановых и др. труднообрабатываемых сталей.
Твердые сплавы
Твердые сплавы являются спеченными порошковыми материалами. Основой большинства твердых сплавов являются карбиды, нитриды или карбонитриды. Эти материалы нельзя подвергать пластической деформации, т. к. они очень твердые и хрупкие. Они подвергаются лишь окончательной заточке.
Изготавливают твердые сплавы и изделия из них методами порошковой металлургии, смешивая порошки карбида и связующего металла, спрессовывая их в формы и спекая при высокой температуре (1250-15000С). Основными материалами для твердых сплавов являются карбиды WC, TiC, TaC (тантал). В качестве связки используется Co 2-15 %, или Ni + Mo до 50 %.
Твердые сплавы имеют значительно более высокую красностойкость (выше 800-10000С) твердость и износостойкость, чем быстрорежущие стали. Однако их вязкость меньше и они чувствительны к ударным нагрузкам. Все твердые сплавы делят на вольфрамовые, титановольфрамовые и титанотанталовольфрамовые.
|
|
|
1. Вольфрамовые маркируются буквами ВК. Цифра показывает содержание кобальта, остальное карбиды вольфрама. (ВК3 – 3% кобальта остальное карбиды вольфрама).
2. Титановольфрамовые маркируются буквами T и К. Цифра после Т показывает содержание карбидов титана, цифра после К содержание кобальта, остальное карбиды вольфрама. (Т30К4 – 30% карбидов титана 4% кобальта остальное карбиды вольфрама).
3. Титанотанталовольфрамовые маркируются буквами TТ и К. Цифра после ТТ показывает содержание карбидов титана и тантала, цифра после К содержание кобальта, остальное карбиды вольфрама. (ТТ17К12 – 17% карбидов титана и тантала 12% кобальта остальное карбиды вольфрама).
4. Титано-никелевые маркируются буквами TН. Цифра показывает содержание никеля остальное карбиды титана. (ТН30 – 30% никеля остальное карбидов титана).
Применение твердых сплавов:
§ ВК3- чистовая обработка чугунов, цветных металлов, резка стекла
§ ВК4 – черновое точение чугуна, титановых сплавов
§ ВК6 – черновое и чистовое точение серого чугуна и неметаллов
§ ВК6-ОМ - чистовая обработка закаленных сталей, сплавов титана
§ ВК8 – черновое прерывистое точение, обработка титановых и жаропрочныъ сплавов
§ ВК15 – обработка дерева
§
|
|
|
