Инструментальные материалы

Одним из главных условий высокопроизводительной работы режущего инструмента является правильный выбор материала для его изготовления, технологии термической обработки и методов заточки и доводки рабочих поверхностей. При выборе материала для режущих инструментов исходят из условий достижения высокой производительности, требований точности обработки и качества обрабатываемых поверхностей.

Инструментальные стали

Углеродистые инструментальные стали (ГОСТ 1435-90) в своем составе содержат от 0,6 до 1,3 % углерода. Для изготовления режущих инструментов

обычно применяют инструментальные углеродистые стали марок У10А, У11А и У12А, содержащих углерода более 1 %. Эти стали приобретают высокую твердость после термической обработки (HRCэ 60 – 64), однако эта твердость при сравнительно невысокой температуре (200 – 250 °С) резко падает. Из этих сталей изготовляют метчики, плашки, развертки, напильники и другие режущие инструменты, работающие с малыми скоростями резания.

Быстрорежущие стали делятся на две группы:

1) обеспечивающие нормальную производительность (марки Р18, Р12, Р9, Р18М, Р9М и Р18Ф2);

2) обеспечивающие повышенную производительность (марки Р18К5Ф2,Р9К5, Р9К10, Р9Ф5, Р14Ф4 и Р10К5Ф5).

Основным компонентом, входящим в состав всех быстрорежущих сталей, является вольфрам (9 – 18 %). Кроме вольфрама, все быстрорежущие стали содержат хром и ванадий. Главные свойства (красностойкость, твердость и др.) быстрорежущие стали приобретают в результате термической обработки – закалки и многократного отпуска.

Быстрорежущие стали первой группы имеют универсальное применение; стали второй группы, обладающие рядом специфических свойств, имеют более узкое, специальное назначение. Основными из быстрорежущих сталей первой группы являются Р18, Р9, Р12.

Стали первой группы Р18М и Р9М вследствие присутствия 0,6 – 1,0 % Мо более чувствительны к обезуглероживанию, чем стали Р18 и Р9. Сталь Р18Ф2, содержащая 2% Va, имеет большую теплостойкость (до 625 – 630 °С), более высокие режущие свойства и используется главным образом для инструментов, обрабатывающих стали повышенной прочности (σв = 800 – 1000 MПa).

Группа быстрорежущих сталей, обеспечивающих повышенную производительность, характеризуется наличием в их составе кобальта (марки Р18К5Ф2, Р9К5Ф2, Р9К10Ф2 и Р10К5Ф5) и повышенным содержанием ванадия (марки Р9Ф5 и Р14Ф4); применяются эти стали для обработки нержавеющих и жаропрочных сплавов.

Вольфрамомолибденовые стали. Эти стали (Р6МЗ, Р9М4, Р12МЗ и др.), содержащие 3 – 4 % Мо, равноценны сталям Р9 и Р18 по своей красностойкости, но превосходят их по механическим и режущим свойствам. Кобальтовая быстрорежущая сталь Р18Ф2К8М, содержащая 18 % W; 1 % Мо; 2,1 % Va и 8 % Со, обладает повышенными свойствами по теплостойкости (650 – 660 °С) и твердости, достигающей HRC 69 – 69,5. При резании труднообрабатываемых сплавов стойкость инструментов из стали Р18Ф2К8М в 2 – 4 раза выше, чем у инструментов из быстрорежущей стали нормальной и повышенной производительности.