
- •Министерство образования и науки российской федерации
- •2. Механичекие свойства им.
- •2.1. Твердость. Методы определения твердости.
- •2.2. Прочность инструментальных материалов.
- •2.3. Ударная вязкость им.
- •2.4. Взаимосвязь между твердостью, прочностью и ударной вязкостью им.
- •2.5.Трещиностойкость.
- •2.6.Теплостойкость.
- •3.Углеродистые и легированные инструментальные стали
- •4.1. Структура, термическая обработка и свойства быстрорежущих сталей
- •4.2. Влияние исходной (отожженной) структуры брс на структуру закаленной стали
- •4.3. Состав и свойства быстрорежущих сталей.
- •4.3.1 Стали нормальной теплостойкости.
- •4.3.2. Низколегированные быстрорежущие стали.
- •4.3.3. Стали повышенной теплостойкости.
- •5. Технологические свойства инструментальных сталей
- •5.2. Обрабатываемость давлением инструментальных и быстрорежущих сталей
- •5.3. Свариваемость инструментальных и быстрорежущих сталей.
- •5.4. Обрабатываемость резанием.
- •5.5. Технологичность при термической обработке. Требования к технологии
- •5.5.1Чувствительность к перегреву. Стабильность плавочных свойств.
- •5.5.2. Склонность к обезуглероживанию. Способы определения и предупреждения
- •5.5.3. Деформации при термической обработке. Снижение деформаций.
- •Характеристика жесткости деталей
- •5.5.4. Дефекты термической обработки.
- •5.6. Обрабатываемость шлифованием (шлифуемость).
- •6.Твердые сплавы. Режущая керамика
- •6.1.Сведения о технологии порошковой металлургии.
- •6.3. Режущая керамика.
- •7. Сверхтвердые материалы (стм) на основе алмаза и
- •7.1. Строение и свойства алмаза и кубического нитрида бора.
- •7.2. Природные алмазы
- •7.3. Синтез алмаза и кубического нитрида бора
- •7.4. Стм на основе алмаза и кубического нитрида бора.
- •8.Технологические возможности повышения стойкости
- •8.1. Повышение стойкости инструмента за счет изменения структуры
- •8.2 Повышение стойкости инструмента за счет нанесения износостойких покрытий.
- •8.2.1. Диффузионные покрытия.
- •8.2.2.Электролитические (гальванические) покрытия.
- •8.2.3. Адгезионные покрытия.
- •9. Обрабатываемость резанием конструкционных
- •9.1. Критерии обрабатываемости резанием.
- •9.2. Обрабатываемость сталей.
- •9.2.1. Производительность обработки резантем
- •9.2.2.Каччество обработанной поверхности.
- •Рекомендации по назначению термической обработки сталей
- •9.3. Обрабатываемость резанием чугунов.
- •9.4. Материалы повышенной обрабатываемости
- •9.5. Труднообрабатываемые материалы.
- •9.6.Область рационального применения инструментальных материалов
- •9.6.1. Применение иструментальных сталей и брс.
- •9.6.2. Применение твердых сплавов.
- •9.6.3. Применение режущей керамики.
- •9.6.4. Применение стм
- •10. Материалы абразивных инструментов
- •10.1. Абразивные материалы.
- •10.2. Связка шлифовальных кругов.
- •10.2.1. Органические связки - бакелитовая и вулканитовая.
- •10.2.2. Керамическая связка.
- •10.2.3.Металлические связки.
- •10.3. Абразивные пасты.
5.6. Обрабатываемость шлифованием (шлифуемость).
Шлифуемость оценивают:
производительностью шлифования - отношением масс сошлифованного металла (qмет) и израсходованного абразива (qабр): qмет/qабр. Это абсолютный показатель. Часто используют относительный показатель «К». К = qi/qэт , где индекс «i» относится к исследуемой стали, а индекс «эт» - к эталонной. Для БРС в качестве эталона принята шлифуемость стали Р18;
склонностью к изменению структуры шлифованного слоя – склонностью к прижогам. При шлифовании и особенно заточке, часто выполняемой без охлаждения, в зоне резания возникают высокие температуры. Такой нагрев может вызвать окисление поверхностных слоев, они меняют цвет – становятся черными или темно-синими (отсюда название - прижог). Слой окислов очень тонок – несколько мкм. Глубже располагается закаленный слой (светлый в поле зрения микроскопа), в структуре которого присутствует аустенит. Твердость этого слоя выше, чем твердость основного металла. Под закаленным располагается отпущенный слой, температура этого слоя в процессе обработки была ниже температуры закалки, но выше температуры отпуска. Он имеет структуру троостита или троосто-мартенсита (в поле зрения микроскопа слой темный) и твердость более низкую, чем у основного металла.
Производительность шлифования.
Обработка инструментальных сталей не вызывает затруднений, они шлифуются значительно лучше, чем БРС. Ниже рассматривается шлифуемость БРС.
Шлифуемость БРС зависит главным образом от наличия в структуре карбидов ванадия – VC. Их количество тем больше, чем выше содержание ванадия. в стали.
Твердость этого карбида высокая – 2000 – 2200 НV, она такая же или выше твердости корунда (Al2O3), режущей фракции шлифовальных кругов – 1900 – 2000 HV.
Наличие в структуре твердых карбидов ванадия приводит к затуплению (засаливанию) шлифовального круга., т.е. к потере его режущей способности и, таким образом, к снижению производительности обработки. Кроме того, засаливание круга приводит к повышению сил трения и возрастанию температуры в зоне шлифования.
При низком (до 1,5%) и высоком (свыше 3%) содержании ванадия шлифуемость БРС зависит только от содержания ванадия в стали. При содержании ванадия в пределах 1,9 – 2,5% шлифуемость БРС определяется также содержанием в них вольфрама и молибдена. Таким образом, БРС можно разделить на три характерные группы.
Стали, содержащие до 1,5% ванадия шлифуются хорошо, независимо от содержания вольфрама и молибдена. Это стали Р18 (1,2%) и стали, входящие в стандарт США - М1 (8% Мо, 1,5% W, 1,1%V), M6 (5 % Мо, 4 % W, 1,5%V). Значения показателя шлифуемости «К» этих сталей – 0,95 – 1,0.
Стали, содержащие свыше 3% ванадия шлифуются плохо. Так, шлифуемость сталей Р14Ф4, Р9Ф5 составляет 0.3 – 0.4.
Для сталей с содержанием ванадия 1,9 – 2,5 (3)% зависимость «К – (W + 1,5Mo)%» имеет экстремум. Лучшей шлифуемостью обладают стали, у которых (W + 1,5Mo)%=12 – 14. При этом часть ванадия растворяется в карбиде Ме6С, не образуя собственного карбида. Увеличение или уменьшение вольфрама и молибдена сверх оптимального приводит к увеличению количества карбида ванадия.
При меньшем количестве вольфрама и молибдена невелико количество карбида Ме6С, в котором может раствориться ванадий. При увеличении вольфрама и молибдена сверх оптимального возрастает их концентрация в карбиде Ме6С, растворимость ванадия в нем, соответственно, уменьшается. И в том, и в другом случае увеличивается количество собственного карбида ванадия.
Увеличение содержания ванадия до 1,7 и 1,9% (по сравнению со сталями первой группы) в сталях Р12 и Р6М5 с оптимальным содержанием вольфрама и молибдена, мало изменяет шлифуемость относительно стали Р18 (значения К – 0.8 и 1,0, соответственно).
При содержании вольфрама и молибдена больше оптимального шлифуемость снижается сильнее – показатель «К» стали Р18Ф2К5 – 0,6.
Увеличение содержания ванадия заметнее снижает шлифуемость сталей, содержание вольфрама и молибдена в которых меньше оптимального. Так, значения «К» сталей Р12Ф3 (оптимальное содержание вольфрама), Р9 и А11Р3М3Ф2 составляют 0,5, 0,4 и 0,3, соответственно.
Кобальт не оказывает влияния на шлифуемость БРС. Она одинакова у сталей Р6М5 и Р6М5К5 (К=0,8), а также у сталей Р9, Р9К5 и Р9К10 (К=0,4).
Влияние прижога на стойкость инструментов. Склонность к прижогам.
Прижоги заметно снижают стойкость инструментов. После того, как износится тонкий вторично закаленный слой, обладающий высокой твердостью, на поверхность инструмента выступает отпущенный слой с низкой твердостью. Это приводит к ускоренному износу инструмента. Более того, при грубом шлифовании и заточке на поверхность может выходить не закаленный, а отпущенный слой, тогда стойкость инструмента снижается катастрофически.
Глубина прижога, т.е. слоя с измененной структурой зависит от изнашивающей способности обрабатываемых сталей и от их теплостойкости.
Глубина прижога инструментальных сталей, не обладающие теплостойкостью, значительно больше, чем у БРС – до 1 – 2 и до 0,15 – 0,3 мм, соответственно.
Среди БРС большая склонность к прижогам характерна для сталей с повышенным содержанием ванадия. Плохая шлифуемость этих сталей ограничивает содержание ванадия в БРС – не более 3,5% (сталь Р12Ф4К5).
Глубина прижога в первую очередь определяется величиной съема за проход при шлифовании и заточке. Чем больше съем, тем больше глубина дефектного слоя. Рекомендуются следующие величины съема: 0,02 – 0,04 для инструментальных сталей; не более 0,1 мм для БРС с повышенным содержанием ванадия и не более 0,2 для прочих БРС.
Глубина прижога БРС хорошо корелируется с количеством аустенита во вторично закаленном слое. Этим можно пользоваться при отработке режимов шлифования и заточки.
Приведенные данные относятся к шлифованию инструментальных и быстрорежущих сталей абразивными кругами (наиболее применимы корундовые). При использовании шлифовальных и заточных кругов на основе СТМ (нитрид бора - BN) прижогов практически не наблюдается. Производительность шлифования мало зависит от состава стали. Это связано с тем, что твердость плотной модификации нитрида бора значительно выше твердости карбида ванадия. По твердостиBNуступает только алмазу (7000 и 10000HV, соответственно). Абразивные круги из СТМ целесообразно применять для доводки режущего инструмента, это позволяет снизить на 1 – 2 класса шероховатость поверхности, на поверхности создаются напряжения сжатия. Оба эти фактора позволяют повысить стойкость инструмента.