Теплостойкость. Быстрорежущие стали с особенности их термической обработки.

Теплостойкость, т. е., cпособность сохранять высокую твердость и режущую способность при продолжительном нагреве (красностойкость).

Стали получили свое название за свойства. В следствии высокой теплостойкости (550…650^oС), изготовленные из них инструменты могут работать с достаточно высокими V резания.

Стали содержат 0,7…1,5 % С, до 18 % основного легирующего элемента – вольфрама, до 5 % хрома и молибдена, до 10 % кобальта

Добавление ванадия повышает износостойкость инструмента, но ухудшает щлифуемость. Кобальт повышает теплостойкость до 650^oС и вторичную твердость HRC 67…70.

Микроструктура быстрорежущей стали в литом состоянии имеет эвтектическую структурную составляющую. Для получения оптимальных свойств инструментов из быстрорежущей стали необходимо по возможности устранить структурную неоднородность стали – карбидную ликвацию. Для этого слитки из быстрорежущей стали подвергаются интенсивной пластической деформации (ковке). При этом происходит дробление карбидов эвтектики и достигается более однородное распределение карбидов по сечению заготовки.

Затем проводят отжиг стали при T 860…900^oС. Структура отожженной быстрорежущей стали – мелкозернистый (сорбитообразный) П и карбиды, мелкие эвтектоидные и более крупные первичные. Количество карбидов около 25 %. Подавляющее количество легирующих элементов находятся в карбидной фазе. Для получения оптимальных свойств стали в готовом инструменте необходимо при термической обработке обеспечить максимальное насыщение М ЛЭ. При закалке быстрорежущие стали требуют нагрева до очень высоких T, около 1280^oС. Нагрев осуществляют в хорошо раскисленных соляных ваннах BaCl_2/, что улучшает равномерность прогрева и снижает возможность обезуглероживания поверхности. Для снижения терм. фазовых напряжений нагрев осущ. ступенчато: замедляют нагрев при T 600…650^oС и при 850…900^oС.

График режима термической обработки быстрорежущей стали

Охлаждение от закалочной температуры производится в масле. Структура стали после закалки состоит из легированного, очень тонкодисперсного М, значительного количества (30…40 %) остаточного А и карбидов вольфрама. Твердость составляет 60…62 HRC.

Для макс. удаления А остаточного проводят трехкратный отпуск при T 560^oС. При нагреве под отпуск выше 400^oС наблюдается увеличение твердости. Это объясняется тем, что из легированного остаточного А выделяются легированные карбиды. Аустенит при охлаждении от T отпуска превращается в T отпуска, что вызывает прирост твердости. Увеличению твердости содействуют и выделившиеся при T отпуска мелкодисперсные карбиды ЛЭ. Макс. твердость достигается при T отпуска 560^oС. После однократного отпуска количество А остаточного снижается до 10%. Чтобы уменьшить его количество до мин., необходим трехкратный отпуск.

Твердость стали после отпуска составляет 64…65 HRC. Структура стали после термообр. это М отпуска и карбид.

При термической обработке быстрорежущих сталей применяют обработку холодом. После закалки сталь охлаждают до T — 80 - 100^oС, после этого проводят однократный отпуск при T 560^oС для снятия напряжений. Иногда для повышения износостойкости быстрорежущих сталей применяют низко T цианирование. Основными видами режущих инструментов из быстрорежущей стали являются резцы, сверла, долбяки, протяжки, метчики машинные, ножи для резки бумаги.

Металлокерамические твердые сплавы.

Керамикометаллические материалы (керметы) содержат более 50 % керамической фазы. В качестве керамической фазы используют тугоплавкие бориды, карбиды, оксиды и нитриды, в качестве металлической фазы – кобальт, никель, тугоплавкие металлы, стали.

ВК(WC, Co) В-вольфрам, Co-корбид

ТК(WC, ТiС, Co)

ТТК WC, ТiС, ТаС, Co) Та-тантал

Керметы отличаются высокими жаростойкостью, износостойкостью, твердостью, прочностью. Они используются для изготовления деталей конструкций, работающих в агрессивных средах при высоких температурах (например, лопаток турбин, чехлов термопар). Частным случаем керметов являются твердые сплавы.

 

 

Штамповые стали для хол. деформирования металлов.

Стали должны обладать высокой твердостью, износостойкостью, прочностью, вязкостью (чтобы воспринимать ударные нагрузки), сопротивлением пластическим деформациям.

Для штампов небольших размеров (до 25 мм) используют углеродистые инструментальные стали У10, У11, У12 после закалки и низкого отпуска на твердость 57…59 HRC. Это позволяет получить хорошую износостойкость и ударную вязкость.

Для более крупных изделий применяют легированные стали Х, Х9, Х6ВФ. Для повышения износостойкости инструмента после термической обработки проводят цианирование или хромирование рабочих поверхностей.

Для уменьшения брака при закалке необходимо медленное охлаждение в области температур мартенситного превращения (например, закалка из воды в масло для углеродистых сталей, ступенчатая закалка для легированных сталей).

Если штамповый инструмент испытывает ударные нагрузки, то используют стали, обладающие большей вязкостью (стали 4ХС4, 5ХНМ). Это достигается снижением содержания углерода, введением легирующих элементов и соответствующей термической обработкой. После закалки проводят высокий отпуск при температуре 480…580^oС, что обеспечивает твердость 38…45 HRC.