4. Матеріал інструменту та його властивості

Інструментальними є матеріали, основне значення яких – оснащення робочої частини інструментів. До них відносяться інструментальні вуглеродні, легіровані та швідкоріжучі сталі, тверді сплави, мінералокераміка, надтверді матеріали.

По хімічному складу, степені легірованості інструментальні сталі поділяються на: інструментальні вуглеродні, інструментальні легіровані та швидкоріжучі сталі.

Ріжучі властивості швидкоріжучих сталей визначаються об’ємом основних карбідоутворюючих елементів – вольфрам, молібдена, ванадія и легіруючих елементів – кобальта, азота.

Швидкорізальною називається високолигована інструментальна сталь, яка містить 6 – 18 % вольфраму, 3 – 4,6 % хрому та інструмент, що виготовляється із неї витримує в процесі різання нагрів до температури 600 – 700 і не втрачає твердості та різальних властивостей. Ця температура відповідає темно-червоному колінню, тому високу теплостійкість називають червоностійкістю.

Червоностійкість дозволяє вести обробку металів на високих швидкостях різання.

Усі властивості металів поділяються на фізичні, хімічні, механічні та технологічні.

До хімічних властивостей металів слід віднести їх здатність чинити опір хімічному чи електрохімічному впливу різних середовищ при нормальних та високих температурах.

Таблиця 1.2 – Хімічний склад Р6М5

Марка сталі	Вуглець С, %	Хром Сr, %	Вольфрам W, %	Ванадій V, %	Кобальт Со, %	Молібден Мо, %
1	2	3	4	5	6	7
Р6М5	0,8 – 0,88	3,8 – 4,4	5,5 – 6,5	1,7 – 2,1	–	5,0 – 5,5

В якості матеріалу хвостової частини інструменту прийнята Сталь 40Х

Таблиця 1.3 – Хімічний склад сталі 40Х, %

Марка сталі	С, %	Mn	Si	Ni	Cr	Cu
1	2	3	4	5	6	7
Сталь 40Х	0,33-0,40	0,25-0,50	0,17-0,37	3,0	1,2	0,18

Фізичні властивості металів характеризуються кольором, питомою вагою, густиною, температурою плавлення, тепловим поширенням, теплотою, електропровідністю, магнітністю.

Механічними властивостями металів називають сукупність властивостей, які характеризують здатність матеріалів чинити опір впливу зовнішніх зусиль. До них відносяться: твердість, міцність, в’язкість та крихкість.

Механічні властивості визначають шляхом статичних та динамічних випробувань. При статичних випробуваннях металевий зразок піддається впливу сталого навантаження, яке зростае вкрай повільно. При динамічних випробуваннях на металевий зразок діє навантаження, яке зростає дуже швидко.

Таблиця 1.4 – Фізико-механічні властивості сталі Р6М5

Марка сталі	ρ, г/см3	Твердість		Після гартування		Температура,		Тепло-стійкіс
		Після відпалу	Після гарту-вання і відпалу	, МПа	, МПа	Гартування	Відпус
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Р6М5	8,15	255	64	3300	4,8	1220	550	620

Таблиця 1.5 - Фізично-механічні властивості сталі 40Х

Марка сталі	Густина	Межа міцності при розтягу σв МПа	Модуль пружності Е, МПа	Модуль зсуву σ, МПа	Після гартування
					Межа міцності при розтягу σв, МПа	Ударна в’язкість αн .105 Дж/м2	HRC
1	2	3	4	5	6	7	8
40Х	7,85	600	218 500	80800	1500	3	46-51 (41-57)

Таблиця 1.6 – Технологічні властивості сталі Р6М5

Марка сталі	Пластичність при температурах				Кv	Кш	Схильність до перегріву	Схильність до безвугле-цювання
	900	1000	1100	1200
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Р6М5	9,5	9,4	7,4	5,2	1,0	0,8	так	підвищена

[14;табл.4.7,92]

К_V – коефіцієнт обробляємості твердосплавним різцем сталі у стані постачання;

К_ш – коефіцієнт шліфує мості у термічно обробленому стані.

Таблиця 1.7 - Технологічні властивості сталі 40Х

Температура ковки		Зварюваність	Оброблюваність різанням	Схильність до відпускної крихкості	Флокеночутливість	Корозійна стійкість
початок	кінець
1	2	3	4	5	6	7
1250	800	Важко зварюється, вимагає підігріву та наступної термічної обробки	ТС Кv=0,8 ШРС Кv=0,7 НВ 197-207	Схильна	Чутлива	Низька

ШРС Kv - коефіцієнт обробляємості інструментом із ШРС.

ТС Kv - коефіцієнт обробляємості інструментом, оснащеним твердим сплавом.