44. Быстрорежущие стали. Твёрдые сплавы.

Бестрорежущие стали наиболее часто используются для режущнго инструмента. Красностойкость до 620ºС. На промышленных станках можно обеспечить высокую производительность за счёт высоких скоростей резания. Высокую красностойкость обеспечивают молибден и вольфрам – легирующие элементы. Обязательно наличие хрома и ванадия.

Р6М5 (6% вольфрама, 5% молибдена), Р18 (18% вольфрама). Во всех этих сталях ~4% хрома, 1-3% ванадия, 0,8% углерода.

О чень сложная термообработка: изотермический отжиг (нагрев до 870ºС, выдержка и охлаждение до 700ºС с печью, затем снова выдержка и медленное охлаждение. Можно делать обычный отжиг без выдержки, но тогда необходимо, чтобы скорость охлаждения была не более 30ºС в час(если выше – будет плохая обрабатываемость заготовки). После отжига – закалка.

Осуществляется в 3 этапа.

1−1', 2−2' – предварительные подогревы в соляных ваннах, 3−3' – окончательный нагрев до 1280ºС, 3'−4 – охлаждение в минеральном масле. Предварительные подогревы нужны для избежания трещин при быстром разогреве кромок (влияние изотермических напряжений). После закалки формируется мартенсит (в структуре: 30% аустенита остаточного и К_I и К_II). Аустенит остаточный – мягкая, вязкая составляющая, уменьшает режущие свойства. Для его устранения проводят трёхкратный отпуск при 560ºС по одному часу каждый. В процессе аустенит остаточный превращается в мартенсит. В итоге остаётся 1% аустенита остаточного. Вместо трёхкратного отпуска можно делать обработку холодом (ниже температур конца мартенситного превращения). t испарения -196ºС (жидкий азот). Аустенит остаточный превращается в мартенсит. Тогда делают один отпуск при 560ºС. Структура – мартенсит отпущенный+ К_I+К_II+аустенит остаточный (менее 1%). Р6М5К5 – красностойкость 640ºС и износостойкость.

Твёрдые сплавы имеют красностойкость 800ºС. Получают методами порошковой металлургии: порошковые компоненты взвешивают, перемешивают, засыпают в специальные прессовочные формы и делают высокотемпературные прессование и спекание при 1800…2000ºС. Компоненты –высокотвёрдые карбиды вольфрама, тантала, титана. В качестве связи – порошок кобальта (мягкий материал, 2-10%). В промышленности используются одно-, двух-, трёхкарбидные сплавы. Однокарбидные – на основе карбида вольфрама. ВК2, ВК8 (Х – содержание кобальта, остальное – карбид вольфрама). Двухкарбидные – на основе карбидов титана и вольфрама (Т15К6). Карбид титана твёрже карбида вольфрама. Используются для труднообрабатываемых деталей. Трёхкарбидные – на основе карбида титана, вольфрама и тантала (твёрже титана). ТТ8К6 (8 – содержание титана-тантала). Используются для черновой обработки при больших скоростях резания. Твёрдые сплавы термообработке не подвергаются. Изготовление режущих частей иснтрумента – пластин и резцов, которые механически крепятся к держателям. Иногда используют алмазный инструмент. Алмаз – самый твердый материал, можно всё обрабатывать. При температуре 800ºС обугливается, поэтому резать нужно медленно (max нагрев до 700ºС).

Твёрдость у быстрорежущих сталей 8 ГПа, у твёрдых сплавов 20 ГПа, у алмаза 100 ГПа. Пластины из кубического нитрида бора – 80 ГПа, t до 1200ºС.