61.Быстрорежущие инструментальные стали, термообработка, свойства, применение.

Высоколегированные стали для инструментов высокой производительности. Свойства: высокая теплоёмкость (вольфрам совместно с карбидообразующими элементами – молибденом, хромом, ванадием). Вольфрам и молибден связывают углерод в труднокоагулируемый при отпуске карбид и задерживают распад мартенсита. Выделение дисперсных карбидов (при t отпуска 500-600) влечет дисперсионное твердение мартенсита – явление вторичной твёрдости. Вторичную твёрдость и теплостойкость усиливают ванадий и вольфрам, кобальт теплостойкость. Быстрорежущие стали обозначают буквой Р, число после которой указывает на содержание вольфрама в процентах. Содержание ванадия и хрома не указывается. Молибден, кобальт и повышенное содержание ванадия маркируют буквами и числами содержания в процентах М, К и Ф. Группа сталей нормальной производительности: вольфрамовые и вольфрамомолибденовые, сохраняющие твёрдость 58 HRC до 620 град. Их теплостойкость одинакова, они отличаются мех. и тех.свойствами, обрабатываемостью давлением, шлифуемостью, вязкостью и прочностью. Группа сталей повышенной производительности: содержащие кобальт и повышенное содержание ванадия. Превосходят стали первой группы по теплостойкости, твердости и износостойкости, но уступают по прочности пластичности. Они предназначены для обработки высокопрочных, коррозионно-стойких и жаропрочных сталей с аустенитной структурой и других труднообрабатываемых материалов. По структуре после отжига – ледебуритные. В литом виде – ледебуритная эвтектика, устраняемая горячей деформацией путем измельчения первичных карбидов. При недостаточной проковке возникает карбидная ликвация – местное скопление карбидов в виде участков не разрушенной эвтектики. Она снижает стойкость инструмента и увеличивает его хрупкость. Деформированную сталь для снижения твердости подвергают изотермическому отжигу. Структура – сорбитообразный перлит, вторичные и крупные первичные карбиды. В карбидах содержится 80-95% (W+V) и 50% Cr. Остальная часть ЛЭ – в феррите. Высокие эксплуатационные свойства приобретаются поле закалки и трехкратного отпуска. Из-за низкой теплопроводности стали медленно нагревают с прогревами при 450 и 850 град., применяя соляные ванны для уменьшения окисления и обезугрероживания. Особенность – высокая t нагрева (для обеспечения теплостойкости) – получение после закалки высоколегированного мартенсита результате перехода в раствор максимального количества спец.карбидов. Степень легирования аустенита (мартенсита) увеличивается с повышением температуры нагрева. При 1300 град. Предельное насыщение аустенита в нем растворяется весь хром. Легирование идет при растворении вторичных карбидов, вторичные тормозят рост зерна аустенита, поэтому в t, близкой к tплав. мелкое зерно. По структуре после нормализации – мартенситные. Мелкие инструменты охлаждают на воздухе, крупные – в масле, сложной формы – ступенчатая закалка с выдержкой в горячих средах при 500-550 для уменьшения деформаций. После закалки твердость не максимальная из-за остаточного аустенита (30-40%), который вызван снижением t Мк ниже 0 град. Остаточный аустенит превращают в мартенсит при отпуске или обработке холодом. Отпуск 550-570 град. В процессе выдержки из мартенсита и ост. Аустенита выделяются дисперсные карбиды. Аустенит, обедняясь углеродом и ЛЭ, становится менее устойчивым и при охлаждении ниже Мн – мартенситное превращение. Однократного отпуска недостаточно для превращения всего ост. Аустенита. Применяют двух-, трехкратный с выдержкой 1 ч и охлаждением на воздухе. Аустенит снижается до 3-5%. Применение обработки холодом после закалки снижает цикл ТО. В конечном итоге структура – мартенсит отпуска и карбиды. Режущие свойства некоторых видов инструментов (фрезы) дополнительно улучшают созданием на неперетачиваемых поверхностях тонкого слоя (высокая твердость и износостойкость) нитридов или карбонитридов (газовое или ионное азотирование непродолжительное время при t, не превышающей t отпуска). Используют и др.способы. Деформированные быстрорежущие стали имеют карбидную неоднородность, отрицательно влияющую на эксплуатацию, способствующую выкрашиванию режущих кромок. Для устранения этого используют порошковую технологию изготовления б.с. Технология – распыление жидкой стали в азоте и горячее компактирование – высокая плотность и равномерное распределение дисперсных частиц карбидов. Инструмент из порошковых сталей также подвергают закалке и трехкратному отпуску. Отличие: закалка до t ниже на 20-30 град. t закалки.