Углеродистые стали

Общие сведения

МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА

Цель работы: ознакомление со строением, свойствами инструментальных углеродистых, быстрорежущих сталей, твердых, сверхтвердых сплавов и керамических материалов; изучение их структуры с помощью микроскопа.

Оборудование и материалы: металлографический комплекс, включающий оптический микроскоп МИ-1, цифровую камеру Olimpus C-300 с фотоадаптером; приготовленные микрошлифы различных марок сталей (в т. ч. стали У10) и сплавов.

Задания: 1. Ознакомиться с основными материалами для режущих инструментов. 2. Изучить классификацию материалов для режущих инструментов. 3. Изучить структуру некоторых марок сталей с помощью оптического микроскопа МИ-1. 4. Определить основные параметры нескольких включений рассматриваемой стали с помощью оптического микроскопа.

Инструментальные углеродистые и легированные стали, стали для штампов, быстрорежущие стали, твердые сплавы, сверхтвердые сплавы и керамические материалы

Основные свойства, которыми должен обладать материал для режущих инструментов, износостойкость и теплостойкость.

Условия работы инструментов зависят от режимов резания и свойств обрабатываемого материала.

Чем больше скорость резания, сечение снимаемой стружки, а также прочность и вязкость обрабатываемого материала, тем выше температура нагрева режущей кромки инструментов.

При этих условиях работоспособность инструментов определяется высокой «горячей» твердостью и способностью материала сохранять ее при длительном нагреве, т. е. теплостойкостью.

От теплостойкости материала, таким образом, зависит производительность резания.

По теплостойкости применяемые материалы подразделяют на следующие группы:

– углеродистые и низколегированные стали (до 200°С);

– высоколегированные быстрорежущие стали (до 600–640°С);

– твердые сплавы (до 800–1000°С);

– сверхтвердые материалы (до 1200°С).

Отдельная группа инструментальных материалов – штамповые стали.

Химический состав (ГОСТ 5950-73, ГОСТ 19265-73, ГОСТ 28393-89) и режимы термической обработки наиболее применяемых инструментальных сталей приведены в табл. 3.1.

Углеродистые стали (ГОСТ 1435-90) производят:

– качественными - У7, У8, У9, …, У13;

– высокачественными - У7А, У8А, У9А, …, У13А.

Буква У в марке показывает, что сталь углеродистая, А – высококачественная, а число указывает на среднее содержание углерода в десятых долях процента.

Углеродистые стали поставляют после отжига на зернистый перлит. Благодаря невысокой твердости в состоянии поставки (187–217 НВ) углеродистые стали хорошо обрабатываются резанием и деформируются, что позволяет применять накатку и другие методы изготовления из них инструментов.

Углеродистые стали имеют низкую прокаливаемость (10–12 мм), поэтому они пригодны для мелких инструментов или инструментов с поперечным сечением до 25 мм с незакаленной сердцевиной, в которых режущая часть приходится на поверхностный слой.

На рис. 3.1, а приведены кривые распределения твердости по сечению брусков диаметром 12; 20 и 27 мм, которые показывают, что, несмотря на интенсивное охлаждение в воде, сердцевина стали У12 не получает мартенситной твердости, т. е. деталь насквозь не прокаливается даже в сечении диаметром 12 мм.

В инструментах с поперечным сечением более 25 мм закаленный слой получается слишком тонким и продавливается во время работы.

Таблица 3.1

Дата добавления: 2014-11-29