8.5.1. Стали для режущих инструментов
Основные требования к режущим инструментам:
высокая твердость режущей кромки,
износостойкость,
теплостойкость (красностойкость) – способность стали сохранять высокую твердость при нагреве.
Углеродистые стали: У7…У13 (У8А…У13А).
Стали У7, У8, У9 применяют для деревообрабатывающих, слесарных и кузнечных инструментов. Их термообработка – закалка и средний отпуск на троостит.
Из сталей У10-У13 изготавливают мелкие метчики, напильники, пилы. Термообработка: закалка + низкий отпуск, структура: Мотп+ЦII+АОСТ, твердость 62…63 HRC.
Углеродистые стали обладают малой прокаливаемостью и малой теплостойкостью (<200С). Инструмент из углеродистых сталей используют для резания относительно мягких материалов с малой скоростью, так как их твердость сильно снижается при нагреве выше 190…200С.
Низколегированные стали 9ХС, ХВГ, 11ХФ обладают более высокой прокаливаемостью. После закалки и низкого отпуска стали получают структуру Мотп+карбиды+Аост, твердость 62…65 HRC, теплостойкость - до 250С. Применяются для изготовления сверл, фрез, протяжек, разверток диаметром до 45 мм, из стали ХВСГ - до 100 мм.
Быстрорежущие стали предназначены для инструмента, работающего на больших скоростях резания (резцы, сверла, фрезы, метчики, развертки, плашки, зенкеры). Они обладают высокой теплостойкостью (до 600…650С), что обеспечивается введением легирующих элементов W, Mo, V, Co, повышающих температуру отпуска мартенсита. В быстрорежущих сталях содержится в среднем 0,8%С, 4,2%Сr, 1…2%V. Основной легирующий элемент – вольфрам, его количество указывается в марке стали: Р9 (9%W), Р18 (18%W). Дополнительно стали могут быть легированы молибденом: Р6М5 (6%W, 5%Mo) и кобальтом: Р6М5К5 (6%W, 5%Mo, 5%Co).
Структурный класс быстрорежущих сталей в равновесном состоянии – ледебуритный. В литом состоянии структура стали состоит из перлита, ледебуритной эвтектики и карбидов: первичных и вторичных. Литую заготовку подвергают ковке для дробления первичных карбидов и отжигу на зернистый сорбит (перлит).
Термообработка готового инструмента из стали Р18: закалка + трехкратный низкий отпуск. Температура нагрева под закалку 1270…1290С обеспечивает наиболее полное растворение вторичных карбидов и получение высоколегированного аустенита. Охлаждение в масле приводит к получению структуры, состоящей из высоколегированного мартенсита, нерастворенных карбидов первичных и остаточного аустенита (25…30%). Остаточный аустенит снижает режущие свойства стали, и поэтому его повышенное количество в готовом инструменте недопустимо. Проводимый после закалки трехкратный низкий отпуск при температуре 550…570С снижает количество остаточного аустенита: на каждой стадии отпуска происходит выделение вторичных карбидов, это уменьшает легированность аустенита, который при охлаждении претерпевает превращение в мартенсит. Окончательная структура инструмента – Мотп+карбиды+Аост (1-2%).
Иногда вместо двух первых стадий отпуска для уменьшения количества остаточного аустенита проводится обработка стали холодом (при – 80С). Окончательная твердость стали после термообработки 63…65HRC.
- 1. Строение металлов. Кристаллизация.
- 1.1. Атомно-кристаллическое строение металлов
- 1.2. Полиморфизм металлов.
- 1.3. Дефекты кристаллического строения металлов
- 1.4. Кристаллизация металлов
- 1.4.1. Термодинамические условия кристаллизации
- 1.4.2. Кинетика процесса кристаллизации. Критический зародыш.
- 1.4.3. Структура металла
- 2. Механические свойства металлов
- 2.1.1. Характеристики прочности
- 2 .1.2. Характеристики пластичности
- 2.2. Методы определения твердости металлов
- 2.3. Характеристики механических свойств, определяемые при динамических нагрузках
- 2.4. Характеристики механических свойств, определяемые при циклических нагрузках
- 3.Пластическая деформация и рекристаллизация
- 3.1. Изменение структуры и свойств металлов при пластической деформации
- 3.2 Влияние нагрева на структуру и свойства деформированного металла
- 3.2.1. Возврат
- 3.2.2. Рекристаллизация
- 4. Теория металлических сплавов
- 4.1. Компоненты и фазы в металлических сплавах
- 4.1.1. Твёрдые растворы
- 4.1.2. Химические соединения
- 4.2. Диаграммы фазового равновесия (диаграммы состояния)
- 4.2.1. Диаграмма состояния сплавов с неограниченной растворимостью компонентов в твёрдом состоянии
- 4.2.2 Диаграмма состояния сплавов с ограниченной растворимостью и эвтектикой
- 4.3. Связь диаграмм состояния со свойствами сплавов
- 5. Железо и сплавы на его основе
- 5.1. Компоненты и фазы в системе Fe-c
- 5.2. Диаграмма состояния железо-цементит
- 5.3. Структуры железоуглеродистых сплавов в равновесном состоянии
- 5.4. Серые чугуны
- 5.5. Влияние углерода и постоянных примесей на свойства стали
- 5.6. Легирующие элементы в сталях
- 5.6.1. Фазы в легированных сталях
- 5.6.2. Влияние легирующих элементов на свойства стали
- 5.6.3. Влияние легирующих элементов на полиморфизм железа
- 5.6.4. Структурные классы легированных сталей в равновесном состоянии
- 6. Теория термической обработки стали
- 6.1.Превращение перлита в аустенит при нагреве
- 6.2. Превращения переохлаждённого аустенита
- 6.2.1. Диаграмма изотермического распада переохлаждённого аустенита
- 6.2.2. Перлитное превращение
- 6.2.3. Мартенситное превращение
- 6.2.4. Промежуточное (бейнитное) превращение
- 6.2.5. Превращения аустенита при непрерывном охлаждении
- 6.2.6. Влияние легирующих элементов на распад аустенита
- 6.3. Превращения мартенсита при нагреве (при отпуске)
- 7. Практика термической обработки стали
- 7.1 Отжиг
- 7.2. Нормализация
- 7.2.1. Классификация сталей по структуре в нормализованном состоянии
- 7.3. Закалка
- 7.4. Отпуск стали
- 7.4.1. Отпускная хрупкость
- 7.5. Закаливаемость и прокаливаемость стали
- 7.6. Способы поверхностного упрочнения сталей
- 7.6.1. Поверхностная закалка стали с индукционным нагревом (закалка твч)
- 7.6.2. Цементация
- 7.6.3. Азотирование
- 8. Стали
- 8.1. Классификация сталей
- 8.2. Маркировка сталей
- 8.3. Конструкционные стали общего назначения
- 8.3.1.Цементуемые стали
- 8.3.2.Улучшаемые стали
- 8.3.3.Рессорно-пружинные стали
- 8.4. Конструкционные стали специального назначения
- 8.4.1. Износостойкие стали
- 8.4.2. Стали, устойчивые против коррозии
- 8.4.3. Жаростойкие стали
- 8.4.4. Жаропрочные стали
- 8.5. Инструментальные стали
- 8.5.1. Стали для режущих инструментов
- 8.5.2. Стали для измерительных инструментов
- 8.5.3. Стали для штампов
- 9. Сплавы цветных металлов
- 9.1. Алюминий и его сплавы
- 9.1.3. Литейные алюминиевые сплавы
- 9.1.4. Порошковые алюминиевые сплавы
- 9.2. Медь и ее сплавы
- 9.2.1. Латуни
- 9.2.2. Бронзы
- 9.2.2.1. Оловянные бронзы
- 9.2.2.2 Алюминиевые бронзы
- 9.2.2.3. Кремнистые бронзы
- 9.2.2.4. Свинцовые бронзы
- 9.3. Подшипниковые сплавы
- 9.4. Титан и его сплавы