yandex rtb 1
ГоловнаЗворотній зв'язок
yande share
Главная->Різні конспекти лекцій->Содержание->2.4.3. Інструментальні сталі і сплави

Металургія

2.4.3. Інструментальні сталі і сплави

За призначенням інструментальні сталі діляться на сталі для ріжучого, вимірювального і штампового інструменту. Окрім сталей, для виготовлення ріжучого інструменту застосовуються металокерамічні тверді сплави і металокерамічні матеріали. Ріжучий інструмент працює в складних умовах, схильний до інтенсивного зносу, при роботі часто розігрівається. Тому матеріал для виготовлення ріжучого інструменту повинен володіти високою твердістю, зносостійкістю і теплостійкістю. Теплостійкість — це здатність зберігати високу твердість і ріжучі властивості при тривалому нагріванні.

Вуглецеві інструментальні сталі містять 0,7-1,3% вуглецю. Вони маркуються буквою У і цифрою, що показує вміст вуглецю в десятих частках відсотка (У7, У8, У9 ..., У13). Буква А в кінці марки показує, що сталь високоякісна (У7А, У8А.... У1ЗА). Попередня термообробка цих сталей — відпал на зернистий перліт, потім — гартують у воді або розчині солі і низький відпуск. Після цього структура сталі є мартенситом з включеннями зернистого цементиту. Твердість лежить в інтервалі HRC 56-64.

Для вуглецевих інструментальних сталей характерні низька теплостійкість (до 200оС) і низька прогартованість (до 10-12 мм). Проте в'язка незагартована серцевина підвищує стійкість інструменту проти поломок при вібраціях і ударах. Крім того, ці стали достатньо дешеві і в незагартованому поляганні самі добре обробляються.

Сталі У7 - У9 застосовуються для виготовлення інструменту, що витримують ударні навантаження (зубила, молотки, сокири). Сталі У10 - У13 йдуть на виготовлення інструменту, що володіє високою твердістю (напилки, хірургічний інструмент). Сталі У8 - У12 застосовуються також для вимірювального інструменту.

Низьколеговані інструментальні сталі містять в сумі близько 1-3% легуючих елементів. Вони володіють підвищеними в порівнянні з вуглецевими сталями прогартованостю, але теплостійкість їх невелика — до 400°С. Основні легуючі елементи — хром, кремній, вольфрам, ванадій. Маркуються ці сталі так само, як конструкційні, але зміст вуглецю дається в десятих частках відсотка. Якщо перша цифра в марці відсутня, то вміст вуглецю перевищує 1%. Наприклад, ХС, ХВГ, ХВ5.

Термообробка низьколегованих інструментальних сталей — гартування в маслі і відпуск при температурі 150 - 200°С. При цьому звичайно досягається повна прогартованість. Твердість після термообробки складає HRC 62-64.

Завдяки більшій прогартованості і гартуванні в маслі низьколеговані сталі використовуються для виготовлення інструменту великої довжини і великого перетину (наприклад, свердел діаметром до 60 мм). Застосовуються для ручного інструменту по металу і вимірювального інструменту.

Швидкорізальні сталі призначені для роботи при високих швидкостях різання. Головна їх гідність — висока теплостійкість (до 650°С). Це досягається за рахунок великої кількості легуючих елементів — вольфраму, хрому, молібдену, ванадію, кобальту. Маркуються швидкорізальні сталі буквою Р, число після якої показує середній вміст вольфраму в %. Далі йдуть позначення і вміст інших легуючих елементів. Вміст вуглецю у всіх швидкорізальних сталях приблизно 1%, а хрому 4%. Тому ці елементи в марці не указуються. Наприклад, Р18, Р9, Р6М5, Р6М5Ф2К8.

Термообробка швидкорізальних сталей полягає в гартуванні від високих температур (1200-1300°С) і трьохкратний відпуск при 550-570°С. Трьохкратний відпуск застосовується для того, щоб позбавитися від залишкового аустеніту, який присутній після гартування в кількості приблизно 30% і знижує ріжучі властивості. Після термообробки сталь має мартенситну структуру з включеннями карбідів. Твердість після термообробки складає HRC 64-65.

Швидкорізальні сталі застосовуються для інструменту, що використовується для обробки металу на металоріжучих верстатах (різці, фрези, свердла). Для  економії дорогих швидкорізальних сталей ріжучий інструмент часто виготовляється збірним або зварним. Робочу частину з швидкорізальної сталі приварюють до основної частини інструменту з конструкційної сталі.

Металокерамічні тверді сплави є спеченими порошковими матеріалами, основою яких служать карбіди тугоплавких металів, а зв'язуючим — кобальт. Їх теплостійкість доходить до 900-1000°С, а твердість - HRA 80-97.

Тверді сплави діляться на три групи. Вольфрамові виготовляються на основі карбіду вольфраму і кобальту. Маркуються буквами ВК і цифрою, що показує вміст кобальту в % (ВК2, ВК6, ВК10). Титаново-вольфрамові тверді сплави містять додатково карбід титана. Вони маркуються буквами Т, К і цифрами. Після букви Т вказує вміст карбіду титана в %, а після букви К — кобальту (Т15К10, Т15К6). Титаново-танталово-вольфрамові містять додатково карбід титана. Маркуються буквами ТТ, після яких вказують сумарний вміст карбідів титана і танталу в % і буквою К, після якої вказаний вміст кобальту (ТТ7К12, ТТ10К8).

Тверді сплави виготовляються у вигляді пластин, які припаюються до держака з вуглецевої сталі. Застосовують тверді сплави для різців, свердел, фрез і іншого інструменту. Головний недолік твердих сплавів — висока крихкість.

 

16