Фирменный Автосервис

 

 

Инструментальные стали и сплавы

инструментальные стали и сплавы
Инструментальные стали условно делятся на стали для режущего и мерительного инструмента, для холодного деформирования и для горячей обработки металлов. Инструментальные стали маркируются по содержанию углерода в десятых долях процента, а по составу и количеству легирующих — как и конструкционные. По качеству они поставляются качественными, высококачественными и особовысококачественными с соответствующей маркировкой.
Наиболее дешевыми инструментальными сталями являются углеродистые — качественные стали марок У7, У8, У9, У10, ...У 14 и высококачественные стали марок У7А, У8А и т. д.
Цифры означают содержание углерода в десятых долях процента, буква У — углеродистая инструментальная, буква А — высококачественная сталь, т. е. более чистая по содержанию серы и фосфора. Из углеродистых инструментальных сталей изготовляются слесарные, плотничьи и мерительные инструменты.
Низколегированные инструментальные стали типа 8ХФ, ИХ, 9ХС, ХВГ применяются для изготовления режущего инструмента, работающего с небольшими скоростями резания: пил, метчиков, плашек, клейм, пуансонов и матриц листовой штамповки при среднесерийном производстве, ножей для пресс-ножниц и мерительного инструмента после закалки и низкого отпуска.
Быстрорежущие стали типа Р18, Р9М4К8, Р6М5 относятся к сталям карбидного класса, т. е. в литом состоянии представляют собой легированные белые чугуны, однако после ковки или прокатки при соответствующих режимах деформирования и термообработки проявляют технологические свойства сталей. Буква Р происходит от немецкого слова rapid — быстрый, стремительный; цифра, следующая за ней, определяет среднее количество вольфрама, в процентах соответственно, 18; 9 и 6; М — молибден, которого содержится во второй стали около 4 % и в третьей — 5 %; К — кобальт, содержащийся во второй стали в количестве около 8 %. Кроме того, в каждой стали содержится около 4,5 % хрома и 1,5 % ванадия. Такой состав обеспечивает быстрорежущим сталям красностойкость до температуры 560-580 °С и, соответственно, высокую скорость резания в отличие от углеродистых и низколегированных сталей, теплостойкость которых не превышает 150-180 °С. Быстрорежущие стали являются одним из основных материалов для изготовления режущего инструмента.
Твердые сплавы представляют собой механическую смесь высокотвердых тугоплавких порошкообразных соединений (обычно карбидов, реже боридов или нитридов переходных металлов), связанных пластичным металлом. Пластины, вставки и др. режущие элементы инструментов изготовляют методами порошковой металлургии: подготовленную смесь порошков прессуют потом спекают при определенной температуре в среде защитных газов. При этом связка (кобальт или сплав на основе железа) плавится и обволакивает твердые частицы. После заточки и крепления режущих элементов к державке инструмент готов к работе. Твердые сплавы имеют высокую твердость (HRA 80-92 в зависимости от состава) и теплостойкость (до 900-1000 °С), что обеспечивает их более высокие режущие свойства по сравнению с быстрорежущей сталью. Твердые сплавы разделены на три группы.
Твердые сплавы вольфрамовой группы представлены рядом ВКЗ, ВК4, ВК6, ВК8, ВК10, ВК15 и состоят из карбидов вольфрама (В) и связующего кобальта (К), цифра указывает их процентное содержание. Так сплав ВКЗ содержит около 3 % Со, остальное (97 %) — карбиды вольфрама и примеси.
Твердые сплавы титановольфрамовой группы представлены рядом Т30К4, Т15К6, Т14К8, Т5К10, Т5К12 и дополнительно содержат карбиды титана.
Частичная замена карбидов вольфрама карбидами титана и тантала удешевляет твердые сплавы при сохранении высоких показателей режущих свойств.
Сверхтвердые материалы представлены природными (HV 98,1 ГПа) и синтетическими (HV 88,3-98,1 ГПа) алмазами, кубическим нитридом бора (эльбор, HV 68,7-78,5 ГПа) и др. Они имеют в 3-4 раза большую твердость (HV), высокую теплопроводность и теплостойкость (до 1100-1300 °С) по сравнению с твердыми сплавами. Вставки из сверхтвердых материалов крепятся к державке инструмента (резец, фреза) пайкой или механическим креплением. Обработка таким инструментом осуществляется при высоких скоростях резания и малых подачах. При этом достигаются высокие значения точности обработки и качества
поверхности. Часто обработка резанием этими инструментами применяется как окончательная (чистовая) для закаленных сталей и заменяет процессы шлифования.

Стали и сплавы для холодной обработки давлением и горячего деформирования
Марка материала и его термообработка зависят от вида деформирования и соответственно условий работы деформирующего инструмента. Так, для холодной листовой и объемной штамповки при мелко- и среднесерийном производстве применяются углеродистые инструментальные стали типа У8А-У12. При крупносерийном производстве — легированные стали. Для инструмента, работающего в условиях значительного износа, — преимущественно стали карбидного класса с содержанием около 12 % Сг типа Х12ВМ, Х12, Х12Ф1, Х12МФ, а также стали с содержанием около 6 % Сг типа Х6Ф4М и Х6ВФ твердостью HRC 60-63. Содержание углерода в этих сталях превышает 1 %.
Для инструмента холодного выдавливания применяют стали с высоким сопротивлением смятию и высокой теплостойкостью типа 8Х4В2МФС2 и 11Х4В2МФЗС2 карбидного класса.
Для ударного инструмента рекомендуют стали типа 6ХС, 4ХВ2С, 6ХВГ и др.
При массовом производстве рекомендуют оснащать инструмент пластинами и вставками из твердых сплавов типа ВК15, ВК20 и др.
Теплостойкие доэвтектоидные или эвтектоидные стали типа 5ХНМ, 5ХНВ, 5ХНВС, 5ХГМ, 4ХМФС, 4ХНМФС, ЗХ2МНФ, 5Х2МНФ применяют для молотовых и прессовых бойков, штампов, контейнеров, бандажей, матриц после закалки и отпуска мелких молотовых штампов на HRC 40-45, крупных — HRC 38-41, а прессовых штампов — соответственно HRC 45-47 и HRC 43-44.
Инструмент для горячей обработки металлов, работающих при тяжелых условиях, в том числе и для литья под давлением, изготовляют из заэвтектоидных сталей повышенной теплостойкости типа 4Х5МФС, 4Х5МФ1С, 4Х5В2ФС, 4ХЗВМФ, ЗХЗМЗФ, 4Х4ВМФС после закалки и двукратного отпуска на HRC 47-49 или для повышения ударной вязкости — HRC 44-46.
Для особо тяжелых условий горячего деформирования металлов, в том числе для выдавливания и прессования сталей аустенит-ного класса, инструмент изготовляют из заэвтектоидных сталей высокой теплостойкости типа 4Х2В5МФ, 5ХЗВЗМФС, 2Х6В8М2К8 после закалки и отпуска от HRC 44-47 до HRC 42-45.

Легированные стали и чугуны и прочие материалы Классификация материалов по химической основе и структуре Черные металлы и их сплавы  Классификация сталей Физический смысл легирования состоит в следующем Чугуны Материалы на минеральной и органической основе Классификация высокомолекулярных соединений Методология оценки качества промышленной продукции Методы оценки качества продукции 

 

Образовательный сайт Бармашовой Л.В.

Рассылки Subscribe.Ru
Современное образование
Подписаться письмом