- •Резание материалов
- •Часть 1
- •Введение
- •Глава 1
- •1. Историческая справка
- •2. Структура предмета
- •3. Резание металлов как основа формообразования деталей
- •4. Общие понятия. Терминология. Резание, как физико-химический процесс разрушения обрабатываемого материала
- •Глава 2 инструментальные материалы
- •1. Основные характеристики инструментальных материалов
- •2. Инструментальные стали
- •2.1. Углеродистые инструментальные стали
- •2.2. Легированные инструментальные стали
- •2.3. Быстрорежущие инструментальные стали
- •2.3.1. Быстрорежущие стали нормальной теплостойкости
- •2.3.2. Быстрорежущие стали повышенной теплостойкости
- •2.3.3. Быстрорежущие стали высокой теплостойкости
- •3. Твердые сплавы
- •Группы применения твердых сплавов
- •4. Режущая керамика
- •5. Сверхтвердые материалы (стм)
- •6. Сравнение свойств инструментальных материалов
- •7. Инструменты с покрытиями
- •Глава 3 обрабатываемость материалов резанием
- •1. Критерии обрабатываемости
- •2. Обрабатываемость сталей
- •3. Обрабатываемость чугунов
- •4. Обрабатываемость специальных сталей и сплавов
- •5. Обрабатываемость цветных металлов и сплавов
- •6. Методы определения обрабатываемости
- •7. Способы улучшения обрабатываемости
- •Глава 4
- •Элементы режима резания.
- •Геометрия токарного резца.
- •Элементы сечения срезаемого слоя
- •1. Элементы режима резания
- •2. Элементы резца
- •3. Элементы сечения срезаемого слоя
- •Глава 5 геометрия цилиндрической фрезы и спирального сверла
- •1. Геометрия цилиндрической фрезы
- •2. Режимы резания и элементы срезаемого слоя при цилиндрическом фрезеровании
- •3. Равномерность фрезерования
- •4. Фрезерование против подачи и по подаче
- •Глава 6 изменение геометрических параметров режущей части резцов
- •1. Причины изменения геометрических параметров режущей части резца
- •2. Поворот геометрической оси резца вокруг вертикальной оси
- •3. Смещение вершины резца в вертикальном направлении
- •4. Определение кинематических геометрических параметров
- •Глава 7 строение поверхностного слоя металла
- •1. Граничный слой
- •2. Внутренняя часть поверхностного слоя
- •3. Мозаичная структура
- •3. Дислокации
- •4. Пластическая деформация. Упрочнение и разупрочнение металла. Сублимооскопическая картина пластической деформации.
- •5. Деформационное упрочнение
- •6. Искажения кристаллической решетки
- •7. Микроскопическая картина пластической деформации. Линии и пачки скольжения
- •8. Кристаллитные напряжения (Остаточные напряжения второго рода)
- •9. Макронапряжения. (Остаточные напряжения первого рода)
- •10. Разупрочнение (Отдых, возврат) металла
- •11. Торможение дислокаций
- •12. Дислокационные модели зарождения трещин
- •13. Докритическое подрастание микротрещин
- •14. Закритическая стадия роста трещины
- •Глава 8 стружкообразование при резании
- •1. Типы стружек, образующихся при резании
- •2. Процесс образования сливной стружки
- •3. Характеристики пластической деформации при резании
- •4. Процесс образования элементной стружки
- •5. Процесс образования нароста
- •Библиографический список
2.1. Углеродистые инструментальные стали
В группу углеродистых сталей входят стали с содержанием углерода ot 0,6 до 1,4 %; химический состав этих сталей приведен в таблице 2.1.
Таблица 2.1
Химический состав высококачественной инструментальной стали
(по ГОСТ 1435-74)
Марка стали |
Химический состав, % |
|||||||
|
|
|
не более |
|||||
|
|
|
|
|
||||
У7А |
0,65-0,74 |
0,15-0,30 |
0,15-0,30 |
0,15 |
0,20 |
0,20 |
0,20 |
0,30 |
У8А |
0,75-0,84 |
0,15-0,30 |
0,15-0,30 |
0,15 |
0,20 |
0,20 |
0,20 |
0,30 |
У10А |
0,95-1,04 |
0,15-0,30 |
0,15-0,30 |
0,15 |
0,20 |
0,20 |
0,20 |
0,30 |
У11А |
1,05-1,14 |
0,15-0,30 |
0,15-0,30 |
0,15 |
0,20 |
0,20 |
0,20 |
0,30 |
У12А |
1,15-1,24 |
0,15-0,30 |
0,15-0,30 |
0,15 |
0,20 |
0,20 |
0,20 |
0,30 |
У13А |
1,25-1,35 |
0,15-0,30 |
0,15-0,30 |
0,15 |
0,20 |
0,20 |
0,20 |
0,30 |
Маркировка углеродистых инструментальных сталей расшифровывается так: «У» означает «углеродистая»; цифры, следующие за буквой «У», указывают на содержание в стали углерода в десятых долях процента; буква «А» означает «высококачественная».
Основным химическим элементом, определяющим твердость и физико-механические свойства углеродистой инструментальной стали, является углерод. С увеличением содержания углерода увеличивается твердость стали после закалки и отпуска (HRC 6064) и уменьшается ее ударная вязкость. Закалка ведется при температурах 760830°С, отпуск при 160180°С.
Основным преимуществом углеродистых сталей по сравнению с другими инструментальными материалами является их низкая твердость (НВ 165180) в отожженном состоянии, что обеспечивает их хорошую обрабатываемость резанием и давлением. Это значительно облегчает изготовление инструментов, в частности, способом накатки. Кроме того, из-за низкой прокаливаемости инструменты из углеродистых сталей диаметром более 1215 мм сохраняют вязкую сердцевину, что уменьшает опасность их поломки в работе.
Отсутствие в этих сталях легирующих элементов определяет их хорошую шлифуемость и невысокую стоимость. Существенными недостатками углеродистых инструментальных сталей являются:
а) плохая закаливаемость, требующая применения при закалке резких охладителей, что усиливает деформацию и опасность образования закалочных трещин;
б) повышенная чувствительность к перегреву, что усиливает хрупкость, число поломок и выкрашиваний инструментов в работе;
в) присутствие в структуре цементной сетки, усиливающей хрупкость и опасность выкрашивания режущей кромки;
г) низкая теплостойкость инструмент, изготовленный из углеродистых сталей, теряет приобретённую при закалке твёрдость в результате структурных изменений.
Углеродистые инструментальные стали применяются в основном для изготовления инструментов малых габаритов для работы по дереву и мягким металлам с малой скоростью резания, преимущественно для индивидуального и мелкосерийного производства. Ручные деревообрабатывающие инструменты, такие как стаместки, рубанки, топоры изготавливают из сталей У7-У9. Из стали У13А шаберы для обработки направляющих станин станков и другие инструменты, не подвергающиеся во время работы ударам, но обладающие большой твердостью; машинные инструменты (метчики, развертки и т.п.) изготовляют из сталей У11А и У12А; из стали У12А изготовляют ручные развертки, метчики и плашки.