Углеродистые и легированные стали. Марки. Область использования. Химический состав

Основным химическим элементом, определяющим физико-химические свойства углеродистых и легированных сталей, является углерод. Он образует карбиды железа, которые в процессе термообработки активно участвуют в фазовых превращениях и образовании твердой мартенситной структуры.

Углеродистые стали

Марки этих сталей обозначаются буквой «У». Выпускаются углеродистые инструментальные стали двух типов по ГОСТ 1435 - 74:

1. Качественные: У7, У8, У10, У11, У12, У13

2. Высококачественные: У7А, У8А, У10А, У11А, У12А, У1 ЗА

Химический состав стали: углерод (С) - 0.6 - 1.4% кремний (Si) - 0.35 - 0.4% марганец (Мп) - 0.35 - 0.4%

- сера (S) - 0.02 - 0.03% вредные примиси

- фосфор (Р) - около 0.03%.

Например: У7 - углеродистая качественная сталь, содержание углерода 0.7%, кремния 0.35 -0.4%, марганца 0.35 - 0.4%, серы 0.02 - 0.03%, фосфоре около 0,03%.

Для повышения твердости углеродистые стали подвергают термообработке Недостатки:

· низкая теплостойкость 200- 250^DC;

· хрупкость.

Применяют для изготовления:

o ручного слесарного инструмента (зубил, отверток, ножниц, пил, ножовок, напильников)

o метчиков, плашек, сверл малых диаметров и других инструментов,

Легированные стали.

Легированные от углеродистых сталей отличаются повышенным содержанием кремния и марганца, а также одного из нескольких легирующих элементов.

Марка	Содержание легирующих элементов (остальное железо), %
С	Mn	Si	S	P	Cr	W	V
углерод	марганец	кремний	сера	Фосфор	хром	Вольф- рам	ванадий
XBГ		0,9	0,25	0,03	0,03	1,1	1,4
ХВ5		0,3	0,3	0,03	0,03	0,55		0,25

 

Для обозначение легирующих элементов в марках сталей приняты следующие обозначения:

· У – углерод

· Г- марганец (увеличивает упругие свойства сталей);

· С - кремний (увеличивает твердость и жидкотекучесть стали):

· Ср - сера - (вредная примесь, исключает возможность ковки и проката стали (красноломкость), но улучшает ее обрабатываемость);

· П - фосфор (придает стали хрупкость и твердость, увеличивает жидко-текучесть);

· X - хром (увеличивает твердость, прочность, коррозионную стойкость. матера пластичность);

· В - вольфрам (повышает твердость и теплостойкость материала);

· ф - ванадий (повышает твердость и прочность материала. мелкозернистой структуры);

· U - молибден (повышает упругость, прочность, теплостойкост

Легированные инструментальные стали подразделяются на:

1- низколегированные - XU4, В2Ф, 13Х. £ХФ, 11ХФ - применяются для изготовления метчиков, зубил, шаберов,...

2. высоколегированные - 9ХС. ХВГ, ХВСГ,... - применяются для изготовления разверток,cвepл малых диаметров, фасонных резцов, концевых фрез, протяжек, метчиков. Эти стали обладают более высокими технологическими свойствами, лучшей закаливаемостью и прокаливаемостью, меньшей склонностью к короблению.

Используется для изготовления длинномерных режущих инструментов (протяжки, гаечные метчики), работающих с малым-:; скоростями резания, а также корпусов и державок сборных инструментов.

 

Быстрорежущие стали.

Быстрорежущие стали от углеродистых и легированных инструментальных сталей отличаются высоким содержанием легирующих элементов:

· В - вольфрам

· Х- хром

· М- молибден

· Ф-ванадий

· К - кобальт

· А - азот

Современные быстрорежущие стали можно разделить на две группы:

1. стали нормальной теплостойкости

2. стали повышенной и высокой теплостойкости

 

Содержание легирующих элементов в быстрорежущих сталях, %

Марка стали	С (углерод)	W (вольфрам)	Сг (хром)	V (ванадий)	Mo (молибден)	Со (кобальт)
стали нормальной теплостойкости
Р18	0,7...0,8	17,0...18,5	3,8...4,4	1,0... 1.4	до 1,0	-
Р9	0,85...0,95	8,5...10,0	3,8...4,4	2,0...2,6	до 1,0	-

Основной недостаток - неравномерность распределения карбидов. Для устранения этого недостатка в настоящее время предложены современные технологические способы получения быстрорежущих сталей.

. Из быстрорежущей стали изготавливают в основном концевой инструмент (метчики, сверла, фрезы небольших диаметров) В токарной обработке резцы со сменными и напайными твердосплавными пластинами почти полностью вытеснили резцы из быстрорежущей стали.

По применению марок быстрорежущих сталей существуют следующее:

· Кобальтовые быстрорежущие стали (Р9К5, Р9К10) применяют для обработки деталей из труднообрабатываемых коррозионно-стойких и жаропрочных сталей и сплавов, в условиях прерывистого резания, вибраций, недостаточного охлаждения.

· Ванадиевые быстрорежущие стали (Р9Ф5, Р14Ф4) рекомендуют для изготовления инструментов для чистовой обработки (протяжки, развёртки, шеверы). Их можно применять для обработки труднообрабатываемых материалов при срезании стружек небольшого поперечного сечения.

· Вольфрамомолибденовые стали (Р9М4, Р6М3) используют для инструментов, работающих в условиях черновой обработки, а также для изготовления протяжек, долбяков, шеверов, фрез.
37. Твердые сплавы. Разновидности,марки, хим.состав,область исполья

Их изготавливают методом порошковой металлургии в виде пластин или коронок. Основными компонентами твердых сплавов являются карбиды тугоплавких металлов, а именно:

· карбид вольфрама (WC);

· карбид титана (TiC);

· карбид тантала (ТаС);

· карбид ниобия (NbC);

мельчайшие частицы, которых соединены связкой из сравнительно мягких и менее тугоплавких кобальта или никеля в смеси с молибденом.

Применяемые для обработки резанием твердые сплавы подразделяются на 4 группы разновидности:

1. вольфрамовые (однокарбидные) твердые сплавы - ВК;

2. титановольфрамовые (двухкарбидные) твердые сплавы -ТК;

3. титанотанталовольфрамовые (трехкарбидные) твердые сплавы - ТТК;

4. безвольфрамовые твердые сплавы.