Режущие материалы из быстрорежущей инструментальной стали

Режущие материалы из легированной инструментальной стали.

Режущие материалы из углеродистой инструментальной стали.

Для изготовления режущего инструмента применяют высокоуглероди­стые, высококачественные стали с содержанием углерода от 0,7 % до 1.3 % С.

Марки данных сталей: У7А, У8А, У10А, У11А, У12А, У13А Буквы и цифры в обозначении марок инструментальных углеродистых сталей означают: У- уг­леродистая, следующая за ней цифра - среднее содержание углерода в де­сятых долях процента; А- высококачественная.

После термической обработки (закалка с низкотемпературным отпуском) стали при­обретают твердость до HRC₃6I.63 (микротвердость до 1000 кгс/ мм²). Стали, обладают достаточно высокой прочностью: предел прочности на изгиб 2000-2200 МПа.

Вследствие отсутствия легирующих химических элементов инструмен­тальные углеродистые стали, являются наиболее дешевым режущим мате­риалом.

Недостатками инструментальных углеродистых сталей являются:

- низкая закаливаемость, требующая закалки с охлаждением в воде, что увеличивает деформации в закаленном инструменте и способствует образованию трещин,

- низкая теплостойкость (Т_кр=200...250°С), что является их основным
недостатком и резко ограничивает область применения этого режущего материала

Износостойкость инструментальных углеродистых сталей может быть значительно повышена при легировании их в небольших количествах хромом, марганцем вольфрамом, кремнием, ванадием. Инструментальные легированные стали, в своем большинстве обладают хорошей прокаливаемостью и закаливаемостью, что позволяет производить их закалку в масле. Закаленный инструмент меньше деформируется.

После закалки и отпуска стали имеют твердость HRC₃58-64

Недостатком инструментальных легированных сталей является их низкая теплостойкость (Т_кр < ЗОО⁰ С), мало отличающаяся от теплостойкости инст­рументальных углеродистых сталей. Поэтому инструменты, изготовленные из инструментальных легированных сталей могут работать только при низких скоростях резания (V=15m/mиh).

Наибольшее распространение получили, стали 9ХС, ХВГ, ХВ5, ХВСГ,

11ХФ, 7ХФ, 8ХФ, 9ХФ, 13Х, В2Ф.

Первая цифра в обозначении означает среднее содержание углерода, в десятых долях процента. Первая цифра не ставится, если содержание угле­рода близко к единице. Буквы означают Г - марганец, С - кремний, X - хром, В - вольфрам, Ф - ванадий. Цифры, стоящие после буквы, означают содержание соответствующего легирующего элемента, в процентах. Отсутствие цифры означает содержание легирующего элемента близко к 1%.

Инструментальные быстрорежущие стали, отличаются от инструментальных легированных сталей присутствием в них значительно большего количества карбидообразующих элементов (вольфрама, хрома, ванадия, молибдена) и не карбидообразующего кобальта. По сравнению с инструментальными сталями быстрорежущие стали, имеют более высокую твердость, прочность, теплостойкость, износостойкость и обладают хорошей прокаливаемостью.

Высокая теплостойкость быстрорежущих сталей 600...700°С обеспечи­вается нагревом под закалку до максимально высоких температур (1300°С), охлаждением в масле и последующим троекратным отпуском при температу­рах 550... 580°С

Высокая теплостойкость быстрорежущих сталей обуславливает их хо­рошие режущие свойства и допускает работу инструмента со скоростями ре­зания в 2,5-3 раза большими (V=40...50 м/мин), чем (при равной стойкости) допускает инструмент, изготовленный из легированных инструментальных сталей.

В зависимости от химического состава, следовательно, и от уровня ос­новных свойств быстрорежущие стали, подразделяют на стали нормальной и повышенной производительности

4.1. Быстрорежущие стали нормальной производительности

К этой группе относятся быстрорежущие стали, легированные вольфра­мом, хромом и молибденом, при содержании ванадия, не превышающим 2%

Стали нормальной производительности имеют твердость HRC₃ 63.. 64, микротвердость до 15000 МПа, теплостойкость 600.. 630°С, обладают хоро­шими прочностными свойствами (предел прочности при изгибе 2900-3100 МПа).

Выпускаются (ГОСТ 19265-73) следующие марки этих сталей: P18. Р12,Р9,Р6М5, Р6АМ5.

В марках быстрорежущей стали буквы и цифры означают:

Р - быстрорежущая; цифра, следующая за этой буквой - среднюю мас­совую долю вольфрама, в процентах; М - молибден, Ф - ванадий, К - ко­бальт, А - азот; цифры - следующие за буквами, означают соответственно массовую долю молибдена, ванадия, кобальта, в процентах.

В обозначении марок стали не указывают массовую долю, хрома при любой массовой доле (содержание хрома во всех быстрорежущих сталях 3,0… 3,4%), молибдена -до 1% включительно, ванадия - до 2% включительно.

Доминирующей при производстве быстрорежущих сталей нормальной производительности является экономно-легированная сталь Р6М5 (более 70% от общего выпуска быстрорежущих сталей).

Быстрорежущие стали, нормальной производительности используются для изготовления всех видов режущего инструмента, предназначенного для обработки сталей с пределом прочности бв_в= 900…1000 МПа и чугунов до НВ 250.

4.2 Быстрорежущие стали повышенной производительности

К этой группа относятся стали с более высоким содержанием ванадия (свыше 2%), а также стали дополнительно легированные кобальтом. Выпускаются (ГОСТ 16265-73) следующие марки этих сталей:

- ванадиевые: Р12ФЗ, Р6М5ФЗ, 11РЗАМЗФ2,

- кобальтовые: Р9К5, Р9М5К5, Р9М4КЗ;

- кобальтованадиевые: Р18К5Ф8.

Ванадиевые стали более твердые и теплостойкие, чем стали нормаль­ной производительности. Твердость ванадиевых сталей составляет HRCэ 66...67, а теплостойкость Т_кр=625...635°С. Кобальтовые стали имеют твердость HRC₃ 67…68 и теплостойкость Т_кр 64О...67О°С. Они более теплопроводны, чем стали нормальной производи­тельности и ванадиевые. Однако они имеют пониженную прочность.

По сравнению со сталями нормальной производительности ванадиевые, кобальтовые стали, допускают белее высокие скорости резания, но из-за по­ниженной прочности инструменты должны работать при меньших сечениях срезаемого слоя. Используются для изготовления всех видов режущего инст­румента.

Данные стали целесообразно использовать при обработке высокопроч­ных и трудно обрабатываемых материалов.

Дальнейшее увеличение теплостойкости быстрорежущего инструмента достигается введением в их состав легирующих элементов, например, цирко­ния, что повышает данный параметр до 2...2,5 раз марка такой стали (АЦР6М5).

Литература:

1. Горбунов Б.И. Обработка металлов резанием. – М.: Машиностроение, 1981. 287 с., ил. с. 6…12.

6. Технология конструкционных материалов / А. М. Дальский, И. А. Арутюнова, Т. М. Барсукова и др. Под общ. ред. А. М. Дальского. М.: Машиностроение, 1985.—448 с., ил. с.446…470.

Контрольные вопросы:

1. Какими характеристиками обладают режущие инструменты из углеродистых инструментальных сталей?

2. Какими характеристиками обладают режущие инструменты из углеродистых инструментальных легированных сталей?

3. Какими характеристиками обладают режущие инструменты из углеродистых инструментальных быстрорежущих сталей нормальной производительности?

4. Какими характеристиками обладают режущие инструменты из углеродистых инструментальных быстрорежущих сталей повышенной производительности?

5. Какими характеристиками обладают режущие инструменты из углеродистых инструментальных быстрорежущих ванадиевых сталей повышенной производительности?

6. Какими характеристиками обладают режущие инструменты из углеродистых инструментальных быстрорежущих кобальтовых сталей повышенной производительности?

7. Какими характеристиками обладают режущие инструменты из углеродистых инструментальных быстрорежущих циркониевых сталей повышенной производительности?

Тема 7: Режущий инструмент из твердых сплавов

Цель: Изучить основные требования к режущим материалам из твердых сплавов. Изучить свойства и характеристики режущих материалов из твердых сплавов.

План:

1. Общие сведения о твердых сплавах.

2. Вольфрамовые твёрдые сплавы.

3. Титановольфрамовые твердые сплавы.

4. Титано-тантало-вопьфрамовые твердые сплавы.

Дата добавления: 2014-11-16