Инструментальные стали пониженной прокаливаемости

 

Это углеродистые или легированные стали с малым процентом легирующих компонентов.

Марки их мы уже проходили – У7, У8, У9, У10, У11, У12, У13

Х05, Х06, 65ХФ, 85ХФ

При конструировании инструмента необходимо избегать острых углов, резких переходов.

 

Все стали данной группы закаливаются в воде

Углеродистые инструментальные стали (ГОСТ 1435).

Содержат 0,65…1,35% углерода.

* Стали У7…У13А – обладают высокой твердостью, хорошо шлифуются, дешевы и недефицитны.

* Из сталей марок У7, У8А изготавливают инструмент для работы по дереву и инструмент ударного действия, когда требуется повышенная вязкость – пуансоны, зубила, штампы, молотки.

* Стали марок У9…У12 обладают более высокой твердостью и износостойкостью – используются для изготовления сверл, метчиков, фрез.

* Сталь У13 обладает максимальной твердостью, используется для изготовления напильников, граверного инструмента.

 

Для снижения твердости и создания благоприятной структуры, все инструментальные стали до изготовления инструмента подвергают отжигу.

 

Для заэвтектоидных сталей проводят сфероидизирующий отжиг, в результате которого цементит вторичный приобретает зернистую форму. Регулируя скорость охлаждения можно получить любой размер зерен.

 

Окончательная термическая обработка – закалка с последующим отпуском.

Закалку для доэвтектоидных сталей проводят полную, а для заэвтектоидных – неполную. Структура закаленных сталей или мартенсит, или мартенсит и карбиды.

Температура отпуска выбирается в зависимости от твердости, необходимой для инструмента.

 

Для инструментов ударного действия, требующих повышенной вязкости, из сталей У7, У8 отпуск проводят при температуре 280…300^oС, что обеспечивает твердость HRC 56…58.

 

Для напильников, метчиков, плашек отпуск проводят при температуре 150…200^oС, при этом обеспечивается получение максимальной твердости — НRC 62…64.

 

Основными недостатками углеродистых инструментальных сталей является их невысокая прокаливаемость (5…10 мм), низкая теплостойкость (до 200^oС), то есть инструменты могут работать только при невысоких скоростях резания.

ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СТАЛИ ПОВЫШЕННОЙ ПРОКАЛИВАЕМОСТИ

Это легированные стали, содержащие 1-3 % легирующих элементов. инструмент закаливают в масле, поэтому он может иметь более сложную форму, уменьшается опасность возникновения трещин при закалке.

Это стали марок:

* Х -850°/200° 64-61 НRСэ

* 9ХС – 800°/150° 65-65НRСэ

* ХГСВФ –800°\180° 63-61 НRСэ

* ХГ- 800о\150° 63-61 НRСэ

* ХВГ – 800о\150° 65-62 НRСэ

* ХВ5- 800/150° 65-62НRСэ

 

Однако эти стали не обладают теплостойкостью, она у них составляет 250°С

 

БЫСТРОРЕЖУЩИЕ СТАЛИ

 

Это стали, предназначенные для изготовления инструмента, работающего при высоких скоростях резания.

Это сталь, в отличие от других сталей, обладают высокой красностойкостью, т.е. способностью сохранять мартенситную структуру, а соответственно и твердость при температуре 500-600°С. У ранее рассматриваемых сталей твердость начинает падать при температуре 200о, так как мартенсит распадается на феррито-цементитную смесь.

 

Применение быстрорежущих сталей позволяет увеличить в 2-4 раза скорости резания и 10-30 раз увеличивает стойкость инструмента

 

Основной легирующий элемент, обеспечивающий красностойкость стали – это вольфрам и его химический аналог – молибден, а также хром, в таком количестве, при котором они связывают почти весь углерод в специальные карбиды. Теплостойкость увеличивается в присутствии кобальта и ванадия.

Марки быстрорежущих сталей:

Р18 Р6М5 Р9Ф5 Р9К5 Р10К5Ф5

Р9 Р6М3 Р14Ф4 Р9К10

 

Быстрорежущие стали относятся к ледебуритному карбидному классу

Состав стали Р18: 18 % вольфрама, 4 % хрома, 1 % углерода 1 % ванадия

* Структура литой быстрорежущей стали – сложная эвтектика – ледебурит, располагающаяся по границам зерен.

* В отожженном состоянии -легированный феррит + карбиды.

* В деформированном состоянии – эвтектика дробится и равномерно распределяются карбиды.

* После отжига (860-880°) – для улучшения обрабатываемости стали – структура – сорбитообразный перлит.

 

Для придания стали теплостойкости инструменты подвергают за калке и многократному отпуску.

Температура закалки – 1270-1280°С для стали марки Р18

Температура закалки – 1210-1230°С для стали марки Р6М5

 

Высокая температура закалки - для более полного растворения вторичных карбидов и получения аустенита, легированного хромом, молибденом, вольфрамом и ванадием. при закалке аустенит переходит в мартенсит, охлаждающая среда – масло.

Структура после закалки – высоколегированный мартенсит, нерастворенные карбиды и остаточный аустенит. (25-30% Аост.)

 

Остаточный аустенит понижает режущие свойства и поэтому присутствие его в режущем инструменте – не допустимо. Поэтому инструмент после закалки подвергают трехкратному отпуску при температуре 560°С. при этом остаточный аустенит переходит в мартенсит и увеличивает твердость стали.

* Медленный нагрев – чтобы не было трещин.

* Быстрый нагрев – чтобы не было окалины

* Высокая температура – чтобы измельчить карбиды

* При охлаждении на воздухе – фиксируются аустенитное поле и карбиды

 

На быстрорежущие стали имеется Гост 19265 –73 – всего предусмотрено 14 марок. Данные стали дефицитны и дороги за счет вольфрама, поэтому разрабатываются безвольфрамовые быстрорежущие стали.

 

СТАЛИ ДЛЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ

Они должны обладать:

* высокой твердостью

* износостойкостью

* сохранять постоянство размеров

 

Обычно используют высокоуглеродистые хромистые стали

Х, ХВГ,12Х1, ШХ15

Их подвергают закалке в масле с возможно более низкой температуры – 840-850° - чтобы не было остаточного аустенита, который при переходе в мартенсит вызывает небольшое изменение объема и линейных размеров.

После закалке ведется отпуск или старение, и дальнейшая обработка холодом