8. Углеродистые легированные инструментальные стали, состав, свойства и применение, основные марки.

Инструментальные стали - в зависимости от химического состава и степени легирования инструментальные стали делят на:

-углеродистые;

-легированные;

-быстрорежущие;

В закаленных углеродистых сталях МАРТЕНСИТ представляет собой - твердый раствор С в Fe(альфа) при нагреве более t=200⁰С из Мартенсита выделяется карбиды Fe,увеличиваются их размеры и понижается твердость стали. У легированных и б/р стали разупрочнение при нагреве сдерживается наличием легирующих элементов. Красностойкость легированной стали на 50⁰-100⁰С выше красностойкости углеродистой стали. В б/р стали повышение красностойкости до500⁰-600⁰С достигается за счет соединения большей части с карбидо-легирующими элементами (вольфрам,молибден,Cr,ванадий,W,Mo).

Инструментальные углеродистые стали - применяются в единичном и мелкосерийном производстве для изготовления:

-дисковые пилы;

-сверла небольшого диаметра;

-развертки;

-метчики, резьба внутренняя;

-протяжки;

-круглые плашки;

-зенкеры, долбяки, гребенки;

которые работают при небольших скоростях:

V=10-15 м/мин

Имея твердость и прочность не ниже, чем у б/р стали (HRC 61-63, σ_изгиба=200-220 МПА) они уступают им в теплостойкости. При t=200-250⁰C их, твердость резко понижается.

У10, У10А, У11, У11А (HRC 62-63 после закалки)

Изготавливают :

-сверла малого диаметра;

-метчики, развертки;

-плашки, фрезы малого диаметра;

У12, У12А

Изготавливают:

-сверла спиральные;

-развертки ручные, машинные;

-метчики, плашки, долбяки, протяжки;

Инструментальные легированные стали- отличаются наличием легированных элементов(Cr, W, Mo, V), теплостойкость повышается до 250-300⁰С; V_{резания} повышается в 1,2-1,4 раза; ГОСТ 5950-73.

По назначению:

1.Для изготовления режущего и измерительного инструмента;

2.Для штампового инструмента;

Изготавливают в виде прутков, заготовка квадратного сечения и полос. Наибольшее распространение для изготовления режущего инструмента получили: 9ХС, ХВГ, ХВГС

Основные преимущества:

Возможность изготовления тонкого, длинного стержневого инструмента (протяжек, сверл, метчиков).

9. Быстрорежущие стали, состав, свойства, применение, основные марки.

Обладают высокой износостойкостью, красностойкостью, прочностью, вязкостью, что обеспечивает высокие режущие способности инструмента. Марки б/р стали включают буквы, обозначающие основные карбидообразующие или легированные материалы:

P-W, M-Mo, Ф-V, A-N, K-Co, T-Ti, Ц-Zr

Цифры обозначают среднее содержание элементов в %

Содержание Cr в б/р стали приблизительно 4% и не указывается. Углерод должен находиться в определенном соотношении с карбидообразующими элементами. В последние годы, идет увеличение содержания углерода, следовательно, повышается твердость, красностойкость, понижается прочность, ухудшаются технологические свойства.

Со=1% , С=1% , W=6% (HRC=63-64)

W- придает б/р стали красностойкость; Cr-хорошая прокаливаемость, коррозионная стойкость; ванадий- низкая шлифуемость, повышенная красностойкость; Мо- повышенная красностойкость; Со- повышенная твердость, красностойкость, но увеличение до 5% Со- увеличивается хрупкость стали, склонность к обезуглероживанию.

Карбидная неоднородность оценивается по 8 шкале:

1. Равномерная;

8. Литая структура;

Большая карбидная неоднородность понижает стойкость, увеличивается склонность к выкрашиванию режущей кромки.

Термическая обработка: закалка и 2-х, 3-х кратный отпуск(t=1200-1300⁰C)

Б/р стали имеют повышенную красностойкость и износостойкость, хорошую прокаливаемость и позволяют увеличить скорость резания в 2,5-3 раза по сравнению с углеродистыми и легированными сталями.

В зависимости от химического состава различают:

а) вольфрамовые, вольфрамомолибденовые, вольфрамо- молибдено-ванадивые;

б) вольфрамокобальтовые, вольфрамо-молибдено-кобальтовые;

в) стали с интерметалидными включениями;

Р18, Р12, Р9 (вольфрамовые)

Р18-малочувствительна к перегреву, хорошо шлифуется, изготавливаются все виды инструментов. При обработке конструкционной стали σв=900-1000МПА

Р9-увеличенно количество ванадия, карбидная неоднородность пониженная, σв=900-1000МПА

Р12-красностойкость и прочность сочетаются полно

Р6М5, 10Р6М5(вольфрамомолибденовые)

Красностойкость пониженная, удельная вязкость высокая. Лучше куются, ниже карбидная неоднородность. Применяются для инструмента, работающего с обычной V резания в условиях тяжелых силовых режимов.

Р6М5-применяют для изготовления всех видов режущего инструмента (зуборезный, резьбонарезной ),при обработке углеродистых и среднелегированных сталей

10Р6М5-изготавливают инструменты те же что и для Р6М5, но превосходит по стойкости HRC-64-65, чем у стали Р18

Р18Ф, Р12Ф3 (вольфрамо-ванадивые)

Они более твердые и теплостойкие, чем Р18. Увеличена V резания, повышенная вторичная твердость стали. Применяют для чистовых и получистовых резцов, при обработке конструкционных, нержавеющих и жаропрочных сплавов.

Р9К5, Р9К10(вольфрамокобальтовые)

Р9К5-применяют для чернового получистового фрезерования, для изготовления долбяков при обработке стали и сплавов с повышенной твердостью и вязкостью на повышенных режимах

Р9К10-изготавливают черновые и чистовые резцы, червячные фрезы и зенкеры для обработки труднообрабатываемых материалов.

Р12Ф4К5,Р10К5Ф5(вольфрамо-ванадивые-кобальтовые)

Повышенная красностойкость 640⁰С, повышенная твердость HRC 66-68, повышенная износостойкость. Изготавливаю инструменты для обработки труднообрабатываемых материалов и стали повышенной твердости. Изготавливают чистовые и получистовые резцы, сверла, развертки, зенкеры для труднообрабатываемых материалов

Р6М5К5(вольфрамо молибдено кобальто)

По красностойкости и износостойкости уступают предыдущим сталям, но обладают более высокими мех. свойствами для инструментов работающих при полуобдирочных режимах

Быстрорежущие стали с интерметалидным упрочнением

C- ниже 0,1-0,3%, HRC 68-69, красностойкость 700-725, высокая износостойкость, теплопроводность, хорошая прочность

Легирующие элементы:

Кобальт 16-25%

Вольфрам 11-20%

Молибден 4-7%

- «безуглеродисто дисперсионно твердеющие» В11М7К23,она лучше обрабатывается резанием

- «углеродистые», к ним относятся 30В20К16, ВНИИ-1(2)

Инструменты этих сталей плохо обрабатываются резанием, применяют для сверл, фрез, для строгания. Например, в титановых сплавах при их обработке стойкость этих сталей в 30-80 раз выше, чем Р18. При резании жаропрочных нержавеющих сталей с аустенитной структурой, стойкость 10-20 раз больше, чем у кобальтовой стали Р12Ф4К5

-«литые быстрорежущие стали» Р12,Р18,Р3

Литые стали с увеличением С увеличивают хрупкость, уменьшают вязкость, поэтому из них не изготавливают инструменты малого сечения и работающих в условиях динамической нагрузки

-«порошковые б/р стали»

Методом прессования порошков, получают распылением в среде расплавленных газов (инертных)Распыленные частицы имеют сферическую форму и малые размеры Р8М3К6С, Р6М5Ф2КВ

Б\р стали М2-М35(вольфрамомолибденовые)

Т1(вольфрама 18%)

Т8(вольфрам 14%, молибден 0,9%, кобальт 5%)

Б/р стали обычной (HSS), повышенной прочности (HSS-E),

(HSS-Co)