Инструментальные стали и сплавы
Инструментальные стали применяют для изготовления трех основных групп инструмента: режущего, измерительного и штампов. В связи с условиями работы инструмента к инструментальным сталям предъявляют определенные требования.
Сталь для режущего инструмента (резцы, сверла, метчики, фрезы, протяжки и др.) должна обладать высокой твердостью, превышающей твердость обрабатываемого материала; износостойкостью; теплостойкостью.
Стали для режущих инструментов
Режущий инструмент изготовляют из углеродистых, легированных и быстрорежущих сталей.
Сталь У9 применяют для ножовочных полотен и деревообрабатывающего инструмента (сверла, фрезы, ножи и др.). Стали У10, УП, У12 — для различного металлорежущего инструмента (сверла, метчики, развертки, фрезы, плашки и др.), напильников. Сталь У13 — для бритвенных ножей, лезвий острого хирургического инструмента, напильников.
По сравнению с углеродистыми легированные стали 9ХФ, 1ХФ, 13Х имеют следующие преимущества: применение для инструмента большего сечения; большую пластичность в отожженном состоянии; меньшая деформация инструмента; более высокую прочность; более высокие режущие свойства; более постоянные и однородные свойства в разновременно обрабатываемых партиях инструмента.
Назначение этих сталей следующее: 9ХФ — для круглых и ленточных пил, для ножей при холодной резке металла; 11ХФ — для метчиков и другого режущего инструмента диаметром до 30 мм, закаливаемого с охлаждением в горячих средах; 13Х — для бритвенных ножей и лезвий, острого хирургического инструмента, шаберов, гравировального инструмента.
|
|
|
Основной легирующий элемент в сталях X, 9ХС, ХВГ, ХВСГ — хром. Сталь X легирована только хромом. Повышенное содержание хрома значительно увеличивает прокаливаемость. Применяют сталь X для токарных, строгальных и долбежных резцов в лекальных и ремонтных мастерских. Сталь 9ХС кроме хрома легирована кремнием. По сравнению со сталью X она имеет повышенную теплостойкость -до 250—260° С (сталь X до 200—210° С); лучшие режущие свойства. Из стали 9ХС изготовляют сверла, развертки, фрезы, метчики, плашки.
Сталь ХВГ легирована хромом, вольфрамом и марганцем. Сталь 9ХС является малодеформирующейся сталью. Сталь ХВГ применяют для крупных и длинных протяжек, длинных метчиков, длинных разверток и т. п.
Инструментальная быстрорежущая сталь
Характерной особенностью этих марок (Р9, Р18, Р6М5, Р9К5, Р9М4К8) является сильное легирование вольфрамом, а также молибденом, ванадием и т.д. Вольфрам повышает прочность и твердость, снижает пластичность; повышает температуру плавления, повышает красноломкость, устраняет хрупкость при отпуске.
|
|
|
Вольфрам выступает основным элементов в твердых сплавах. Таким образом быстрорежущие марки стали сохраняют высокую твердость, износостойкость и сопротивление пластической деформации вплоть до высоких температур 500-600 °C, что позволяет повышать скорость резания в несколько раз по сравнению с обычными инструментальными сталями и обрабатывать стали, которые затруднительно или невозможно резать из-за повышенной твердости.
Стали для измерительных инструментов
Стали этого назначения должны обладать высокой твердостью и износостойкостью, сохранять постоянство формы и размеров в течение длительного срока эксплуатации. Кроме того, от них требуется хорошая обрабатываемость для получения высокого класса чистоты поверхности и малая деформация при термической обработке. Для измерительного инструмента обычно применяют высокоуглеродистые стали У8—У12 и низколегированные стали марок X, ХГС, ХВГ, 9ХС, содержащие около 1 % С и до 1,5 % Ст. .
Штамповые стали
Штамповые стали делят на стали для инструментов холодного и горячего деформирования.
Стали для инструментов холодного деформирования. Штампы небольших размеров (диаметром 25—30 мм), простой формы, работающие в легких условиях, изготовляют из углеродистых сталей У10, У11, У12. Штампы диаметром 75—100 мм более сложной формы и для более тяжелых условий работы изготовляют из сталей повышенной прокаливаемости X, ХВГ.
|
|
|
Для изготовления инструмента, который должен иметь высокую твердость и повышенную износостойкость, а также малую деформируемость, применяют стали с высокой износостойкостью, например сталь Х12Ф1 (1,25— 1,45%С; 11—12,5% Сг; 0,7—0,9% V).
Для сталей молотовых штампов: 5ХНМ и 5ХГМ.
Стали ЗХ2В8Ф, 5ХЗВЗМФС и другие применяют для вытяжных и высадочных штампов, а также пресс-форм для литья под давлением. К этим сталям предъявляют повышенные требования по теплостой кости.
Инструментальные спеченные твердые сплавы
Спеченные сплавы получают методами порошковой металлургии. Изделия, произведенные таким способом, требуют минимальной механической обработки, поэтому они обрабатываются шлифованием или физико-химическими методами (лазер, ультразвук, травление в кислотах и др.). Спеченные твердые сплавы иногда называют металлокерамическими, т.к. технология их производства сходна с технологией производства керамики. Спеченные твердые сплавы наносят на инструмент с помощью пайки или механическим закреплением. Наиболее распространенными представителями этой группы являются сплавы ВК (например, ВК6, ВК8), ТК и ТТК - твердые сплавы на основе карбида вольфрама. Данный вид твердых сплавов чаще всего в основе содержит карбиды вольфрама или титана, частицы которых сцементированы металлом-связкой, которым обычно является кобальт, никель, железо или никельмолибденовый сплав (кобальтовый порошок, никелевый порошок, молибденовый порошок).
Таблица 4.5 - Применение углеродистых инструментальных сталей
| Углеродистые инструментальные стали
 Мы поможем в написании ваших работ! | |||