2.2. Инструментальные стали

Углеродистые инструментальные стали содержат 1,0—1,3% С. Для изготовления инструментов применяют стали У10А, УНА, У12А и др. После термической обработки стали (HRС_Э 60—62) имеют теплостойкость 200—240 °С. При этих температурах твердость стали резко уменьшается и инструменты не могут выполнять работу резания. Допустимые скорости резания не превышают 15—18 м/мин. Из этих сталей изготовляют метчики, плашки, ножовочные полотна, сверла и зенкеры малых диаметров.

Легированные инструментальные стали. Основой их служат инструментальные углеродистые стали, легированные хромом, вольфрамом, ванадием, кремнием и другими элементами. После термообработки теплостойкость легированных сталей (HRС_Э 62—64) составляет 220—260 °С. Легированные стали по сравнению с углеродистыми имеют повышенную вязкость в закаленном состоянии, более высокую прокаливаемость, меньшую склонность к деформациям и появлению трещин при закалке. Допустимая скорость резания 15...25 м/мин. Для изготовления протяжек, сверл, метчиков, плашек, разверток используют стали 9ХВГ, ХВГ, ХГ, 6ХС, 9XG и др.

Быстрорежущие стали содержат, %: 5,5—19 W, 3,8— 4,4 Сг, 2—10 Со и V. Для изготовления режущих инструментов используют стали Р9, Р12, Р18, Р6МЗ, Р6М5, Р9Ф5, Р14Ф4, Р18Ф2, Р9К5, Р9КЮ, Р10К5Ф2 и др. Режущий инструмент из быстрорежущей стали после термической обработки (HRCj 62—65) имеет теплостойкость 600—640 °С и обладает повышенной износостойкостью. Он может работать со скоростями до 100 м/мин.

Сталь Р9 рекомендуют для изготовления инструментов простой формы (резцов, фрез, зенкеров), фасонных и сложных инструментов (для нарезания резьб и зубьев). Кобальтовые быстрорежущие стали (Р9К5, Р18К5Ф2, Р9К10) применяют для обработки труднообрабатываемых коррозионно-стойких и жаропрочных сталей и сплавов в условиях тяжелого прерывистого резания. Ванадиевые быстрорежущие стали (Р9Ф5, Р14Ф4) рекомендуют для изготовления инструментов, предназначенных для чистовой обработки (протяжки, развертки, шеверы). Их применяют для обработки труднообрабатываемых материалов при срезании стружек небольшого поперечного сечения.

Вольфрамомолибденовые стали (Р9М4, Р6МЗ) используют для инструментов, применяемых при черновой обработке, и для изготовления протяжек, долбяков, шеверов, фрез.

Для экономии быстрорежущих сталей режущий инструмент изготовляют сборным или сварным. Рабочую часть инструмента делают из быстрорежущей стали, которую сваривают с хвостовиком из конструкционной стали 45, 50, 40Х. Часто используют пластинки из быстрорежущей стали, которые приваривают к державкам или корпусам инструментов.

2.3. Твердые сплавы

Твердые сплавы — это твердый раствор карбидов вольфрама, титана и тантала (WC, TiC, ТаС) в металлическом кобальте (Со). Твердые сплавы применяют в виде пластинок определенных форм и размеров, изготовляемых порошковой металлургией. Пластинки предварительно прессуют, а затем спекают при температуре 1500—1900 °С.

Твердые сплавы делят на группы: вольфрамовую (ВК) — ВК2, ВКЗ, ВКЗМ, ВК4, ВК4В, ВК6М, ВК6, ВК6В, ВК8, ВК8В, ВК10, ВК15, ВК20, ВК25; титано-вольфрамовую (ТК) — Т30К4, TI5K6, Т14К8, Т5К10, Т5К12В; титанотанталовольфрамовую (ТТК) — ТТ7К12, ТТ10К8Б. Пластинки из твердого сплава (HRС_Э 86—92) обладают высокой износостойкостью и теплостойкостью 800—1250 °С, что позволяет вести обработку со скоростями до 800 м/мин. Эти пластинки припаивают к державкам или корпусам инструментов медными, латунными припоями или крепят механическим способом.

В промышленности применяют многогранные повторно не затачиваемые твердосплавные пластинки (трех-, четырех,- пяти-, шестигранные), которые крепят механическим способом. После изнашивания одной из режущих кромок пластинки ее поворачивают и обработку выполняют следующими кромками. Недостатком твердых сплавов является низкая пластичность.

Твердые сплавы группы ВК используют для обработки заготовок из хрупких металлов, пластмасс и других неметаллических материалов, сплавы группы ТК — для обработки заготовок из пластичных и вязких металлов и сплавов. Мелкозернистый твердый сплав ВК6М применяют для обработки заготовок из труднообрабатываемых коррозионно-стойких и жаропрочных сталей и сплавов, твердых чугунов, бронз, закаленных сталей, сплавов легких металлов, сплавов титана, фарфора, керамики, стекла, ферритов. Трехкарбидные сплавы ТТК отличаются от сплавов групп ВК, ТК повышенными износостойкостью, прочностью и вязкостью. Их применяют для обработки заготовок из труднообрабатываемых сталей аустенитного класса.