Быстрорежущие инструментальные стали повышенной теплостойкости. Классификация. Назначение, свойства, области применения

Министерство образования и науки РФ

ФГБ ОУ ВПО «Волгоградский Государственный Технический Университет»

Машиностроительный факультет

Кафедра «Металлорежущие станки и инструменты»

 

 

 

 

 

 

СЕМЕСТРОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Процессы и операции формообразования».

Тема: «Быстрорежущие инструментальные стали повышенной теплостойкости. Классификация. Назначение, свойства, области применения».

 

 

 

Выполнил:  ст. гр. ТОА-425 Лысиков М.С.

Проверил: к.т.н., доц. Скребнев Г.Г.

 

 

 

 

 

 

Волгоград 2012

Содержание:

Введение…………………………………………………………………………...4

1. Классификация быстрорежущих сталей повышенной теплостойкости…....5

2. Назначение и области применения…………………………………………....8

Список литературы………………………………………………………………..9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

В зависимости от режущих свойств и химического состава быстрорежущие стали делят на две группы: нормальной и повышенной теплостойкости. К первой группе отнесены стали Р18, Р9, Р6М5, Р12 и др.

Быстрорежущие стали нормальной теплостойкости при температуре 615-620°С должны обеспечить твердость не менее HRC 58.

Ко второй группе отнесены быстрорежущие стали повышенной красностойкости, которые в своем составе имеют либо кобальт, либо повышенное содержание ванадия, либо и то и другое. В эту группу включены стали Р12Ф3, Р9К5, Р9К10, Р10К5Ф5, Р6М5К5, Р9М4К8 и др. У этих сталей при температуре 630-640°С твердость должна быть не менее HRC 58.

Быстрорежущие стали обеих групп имеют существенный недостаток – неравномерное распределение карбидов. Для снижения карбидной неоднородности, а следовательно, и повышения режущих свойств в настоящее время быстрорежущие стали получают методом порошковой металлургии, в этом случае они имеют дополнительное обозначение МП (материал порошковый).

В рамках данной работы рассматривается классификация, назначение и области применения быстрорежущих сталей повышенной теплостойкости.

 

 

 

 

 

 

1. Классификация быстрорежущих сталей повышенной теплостойкости.

На сегодня в России известно более 40 марок быстрорежущих сталей повышенной теплостойкости. Все марки этих сталей целесообразно разделить на следующие группы:

1) Вольфрамо-молибденовые стали с повышенным содержанием только углерода (10Р6М5, 10Р6М3, 10Р6М8, 10АР8М3). Вторичная твердость HRC 65 – 66,5, максимальная теплостойкость - 630°С. Возрастает количество карбидов, следовательно улучшается износостойкость, одновременно снижается прочность.

2) Вольфрамо-молибденовые стали с повышенным содержанием ванадия (Р12Ф3). Вторичная твердость HRC 65–66, максимальная теплостойкость - 635°С. Сталь имеет большое количество карбидов ванадия, что значительно увеличивает износостойкость.

3) Вольфрамо-кобальтовые стали содержат не менее 5-6% кобальта (при меньшем содержании не обеспечивается необходимая твердость и теплостойкость, а при большем – заметно  ухудшаются прочность и вязкость). Кобальт в стали карбидов не образует, являясь элементом, значительно увеличивающим ее вторичную твердость. Теплостойкость 640°С, вторичная твердость HRC 65–67, соответственно, скорость резания до 100 м/мин (Р9К5, Р9К10). Стоимость вдвое выше других, однако, себестоимость обработки ниже, чем инструментами других групп. Марка Р6М5К5 является наиболее прочной из всех применяемых в настоящее время сталей повышенной теплостойкости.

4) Стали комплексного  легирования – вольфрамо-кобальто-молибденовые стали с высоким содержанием углерода (больше 1%). За рубежом известно также легирование титаном, гафнием, алюминием, ниобием, никелем. Твердость HRC 69-70, теплостойкость 650°С.

5) Безвольфрамовые быстрорежущие стали (или стали с пониженным содержанием вольфрама). 11М5ФЮ – самая распространенная марка этих сталей. Литера Ю говорит о том, что вместо кобальта вводится алюминий. Рассмотренные выше стали изготавливаются обычным методом металлургического передела. В настоящее время хорошо применяется производством способ получения быстрорежущей стали методом спекания ее из порошка, т.е. появились порошковые быстрорежущие стали. В этих сталях обеспечивается равномерное распределение карбидов и малые их размеры независимо от сечения заготовки инструмента. Даже в поковках диаметра 100-200 мм размеры самых крупных карбидов составляют 1-2 мкм, тогда как для стали Р6М5 эти размеры  - 10-12 мкм. В соответствии с этим прочность и вязкость порошковых сталей в 1,5 – 2,5 раза выше. Этот более дорогой процесс производства наиболее пригоден для кобальтовых сталей и для инструментов:

- обладающих низкой прочностью, вследствие конструкции;

-крупногабаритных инструментов  сложной формы;

-инструментов гибкого  автоматизированного производства.

Стойкость при обработке труднообрабатываемых материалов для инструментов из порошковых сталей выше до 6 раз. Метод порошковой металлургии позволяет получить быстрорежущие стали с таким высоким содержанием легирующих элементов, которые невозможно получить при их изготовлении по обычной технологии. Свойства порошковых быстрорежущих сталей очень стабильны при высокой стоимости.

6) Быстрорежущие дисперсионно-твердеющие  стали (сплавы)  занимают промежуточное  положение между быстрорежущими  сталями и твердыми сплавами, их вторичная твердость HRC 65-70, теплостойкость 700-720°С. Эти стали – низкоуглеродистые материалы. Они имеют интерметаллидное упрочнение благодаря выделяющимся при отпуске соединениям кобальта с вольфрамом и молибденом. Самой распространенной маркой этих сталей является В11М7К23.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Назначение и области применения.

Быстрорежущие инструментальные стали в настоящее время практически полностью вытеснили углеродистые и низколегированные стали. Из высоколегированных быстрорежущих сталей изготовляют все виды и типоразмеры инструментов для удовлетворения потребностей  механообрабатывающих заводов.

Инструменты из вольфрамо-молибденовой стали с повышенным содержанием ванадия обрабатывают среднелегированные конструкционные стали, а также некоторые марки нержавеющих сталей и жаропрочных сплавов.

Из вольфрамо-кобальтовых сталей изготавливаются сложнорежущие инструменты (фрезы, зуборезные долбяки, метчики и др.), предназначенные для обработки сталей и сплавов повышенной твердости и вязкости, а также для обработки различных труднообрабатываемых материалов. Кобальтовые инструментальные стали великолепно работают при резании с ударами.

Стали комплексного легирования применяются для изготовления инструментов, предназначенных для обработки труднообрабатываемых материалов на высоких скоростях резания.

Быстрорежущие дисперсионно-твердеющие стали (сплавы) предназначены для обработки труднообрабатываемых сталей и сплавов в основном на титановой основе.

 

 

 

 

 

Список литературы.

1) Грановский Г.И., Грановский  В.Г. Резание материалов: Учебник для машиностр. И приборостр. Спец. Вузов. – М.: Высш. Шк., 1985. – 304с., ил.

2) Металлорежущие инструменты: Учебник для вузов по специальностям  «Технология машиностроения», «Металлорежущие  станки и инструменты»/ Г.Н. Сахаров, О.В. Арбузов, Ю.Л. Боровой и др. –  М.: Машиностроение, 1989. – 328 с.

3) Семеченко И.И., Матюшин В.М., Сахаров Г.Н. Проектирование металлорежущих инструментов. – М.: Машгиз, 1963 – 952 с, ил.