Министерство  транспорта РФ

Федеральное агентство морского и речного транспорта 
 
 
 
 
 

Кафедра ОТД 
 
 
 

Доклад

По  дисциплине «Материаловедение и т.к.м»

«Стали для режущего инструмента». 
 
 
 

Оглавление

Стали для режущего инструмента. 3

    Углеродистые стали небольшой прокаливаемости, не обладающие теплостойкостью (ГОСТ 1435-90).3

    Легированные стали повышенной прокаливаемости, не обладающие теплостойкостью (ГОСТ 5950-2000).4

    Быстрорежущие стали (ГОСТ 19265-73).4

    Выбор стали для режущего инструмента.6

Стали для режущего инструмента.

    Стали для режущего инструмента после  закалки и низкого отпуска  должны иметь высокую твёрдость  в режущей кромке (HRC 62-68),значительно превышающую твёрдость обрабатываемого материала; высокую износостойкость необходимую для сохранения размеров и формы режущей кромки при резании; достаточную прочность при некоторой вязкости для предупреждения поломки инструмента в процессе работы и теплостойкости, когда резание выполняется с повышенной скоростью.

    Углеродистые  стали небольшой  прокаливаемости, не обладающие теплостойкостью (ГОСТ 1435-90). Углеродистые инструментальные стали   У8  (У8А),  У10  (У10А),  У11  (У11А),  У12  (У12А),  У13  (У13А). Вследствие малой устойчивости переохлаждённого аустенита имеют небольшую прокаливаемость, и поэтому эти стали применяют для инструментов небольших размеров.

    Для режущего инструмента (фрезы, зенкеры, свёрла, шаберы, напильники, бритвы и т.д) обычно применяют заэвтектойдные стали (У10, У11, У12, У13), у которых после термической обработки структура-мартенсит и карбиды.

    Деревообрабатывающий  инструмент, зубила, кернёры, бородки, отвертки, топоры изготовляют из сталей У7 и У8, имеющих после термической обработки трооститную структуру.

    Углеродистые  стали в исходном (отожженном) состоянии  имеют структуру зернистого перлита, низкую твёрдость (HB170-180) и хорошо обрабатывается резанием.

    Температура закалки углеродистых инструментальных сталей У10-У13 должна быть 760-780°C т.е несколько выше ,но ниже .Закалку проводят в воде или водных растворах солей.

    Отпуск  проводят при 150-170 для сохранения высокой твёрдости (62-63 HRC).

    Углеродистые  стали можно использовать в качестве режущего инструмента только для  резания материалов с малой скоростью, так как их высокая твёрдость  сильно снижается при нагреве  выше 190-200

    Легированные  стали повышенной прокаливаемости, не обладающие теплостойкостью (ГОСТ 5950-2000).Легированные инструментальные стали ( 11ХФ, 11Х, 13Х, ХВСГ, 9ХС, Х, В2Ф) подобно углеродистым не обладают теплостойкостью и пригодны только для резания материалов невысокой прочности (ơ =500 600МПа) с небольшой скоростью (до 5-8 м/мин). Их используют для инструмента, не подвергаемого в работе нагреву выше 200-250. Легированные стали по сравнению с углеродистыми обладают большей устойчивостью переохлажденного аустенита, а следовательно большей прокаливаемостью.

    Инструменты из этих сталей можно охладить при  закалке в масле и горячих  средах (ступенчатая закалка), что  уменьшает деформацию коробление инструмента.

    Стали повышенной прокаливаемости (60-80 мм) 9ХС и ХВСГ имеют большую теплостойкость ( 250-260 ), хорошие режущие свойства и сравнительно мало деформируются при закалке ( ручные свёрла, развёртки, плашки, гребёнки). Однако сталь 9ХС склонна к обезуглероживанию при нагреве, в отожженном состоянии имеет повышенную твёрдость 187-241НВ, что ухудшает её обработку резанием и давлением.

    Вольфрамовые  стали В2Ф, ХВ4 после закалки в  водных растворах имеют очень  высокую твёрдость ( 64-65 HRC ) и применяются для пил по металлу, гравёрных инструментов и обработки твёрдых металлов.

    Инструментальные  стали изготовляют в металлургической промышленности в виде горяче- и холоднокатаных прутков с различной формой сечения, прутков с повышенной отделкой поверхности(шлифование) и точностью размеров(серебрянка),а также лент.

    Быстрорежущие стали (ГОСТ 19265-73). В отличие от других инструментальных сталей быстрорежущие стали обладают высокой теплостойкостью (красностойкостью), т.е. способностью сохранять мартенситную структуру и соответственно высокую твердость, прочность и износостойкость при повышенных температурах, возникающих в режущей кромке при резании с большой скоростью. Эти стали сохраняют мартенситную  структуру при нагреве до 600-650 ,поэтому применение их позволяет значительно повысить скорость резания( в 2-4 раза) и стойкость инструментов (10-30 раз) по сравнению со сталями , не обладающими теплостойкостью.

    Основными легирующими элементами быстрорежущих  сталей , обеспечивающими их теплостойкость , являются в первую очередь вольфрам и его химический аналог – молибден. Сильно повышает теплостойкость (645-650 и твердость после термической обработки (67-70 HRC) кобальт и меньшей степени ванадий. Ванадий , образуя очень твердый карбид  VC повышает износостойкость инструмента, но ухудшает шлифуемость.

    Широко  применяются быстрорежущие стали  умеренной теплостойкости (650) марок Р18, Р9, Р6М5. Эти стали рекомендуются для всех видов инструмента при обработки углеродистых и легированных сталей. Для обработки высокопрочных, коррозионно-стойких и жаропрочных сталей применяют стали содержащие кобальт Р18К5Ф2, Р9К5, Р6М5К5, Р9М4К8, Р2АМ9К5 с повышенной красностойкостью (630). Для чистовых инструментов при обработке вязкой аустенитной стали, обладающей абразивными свойствами, применяется сталь Р12Ф3 с высоким содержанием ванадия. Применяют также сталь с повышенным содержанием углерода и азота для инструментов простой формы при обработке углеродистых и низколегированных сталей.

    Быстрорежущие стали относятся к карбидному (ледебуритному) классу. Их фазовый  состав в отожженном состоянии представляет собой легированный феррит и карбиды С, МС, .

    Для снижения твёрдости (250-300НВ), улучшения обработки и подготовки структуры стали к закалке после ковки быстрорежущую сталь подвергают отжигу при 840-880 .

    Для придания стали теплостойкости инструменты  подвергают закалке (1220-1270 ) и многократному отпуску (550-570 ). 
 

    Выбор стали для режущего инструмента. Нетеплостойкие стали применяются редко. Подавляющее большинство инструментов изготовляют из быстрорежущей стали.

    Всё шире применяют быстрорежущие стали, полученные методом порошковой металлургии (ГОСТ 28393-89). В этих сталях карбидная фаза очень мелкая что способствует более полному растворению карбидов в аустените и повышению теплостойкости. Стойкость режущего инструмента из порошковых сталей по сравнению со стойкостью инструмента из аналогичных сталей обычного производства в 1,2-2 раза выше.         
 

    Список  литературы 

1. Лахтин  Ю.М.,Леонтьева В.П.  Учебник для  ВТУЗ.  6-изд., стереотипное. -  М.: Альянс, 2011. -528с.: илл