2018-03-09
152
Стали для изготовления инструментов высокой производительности называют быстрорежущими. Основной целью легирования быстрорежущей стали является получение красностойкости и износостойкости. В связи с этим элементы, вводимые для изменения свойств, различны и зависят от ресурсов страны. Основными легирующими элементами, как и раньше, остаются W, Mo, V, Cr, Co, а эталоном служит сталь Р18. По структуре быстрорежущая сталь принадлежит к ледебуритному классу. В этих сталях присутствуют сложные карбиды, количество которых составляет около 30% от массы стали. Считают, что карбиды имеют формулы Fe4W2C, Fe3W3C, (Fe,W)6C, которые в общем виде можно записывать (Fe, W, Cr)3С и V2C. Чем выше температура, тем больше легирующих элементов переходит в твердый раствор, тем меньше их содержится в стали. Химический состав некоторых быстрорежущих сталей приведен в таблице 2.3.
Таблица 2.3 - Химический состав быстрорежущих сталей
| Марка стали | C | Cr | W | Mo | V | Co |
| P0M2Ф3 | 1,10 – 1,25 | 3,8 – 4,6 | – | 2,3 – 2,9 | 2,6 – 3,3 | – |
| Р6М5 | 0,82 – 0,90 | 3,8 – 4,4 | 5,5 – 6,5 | 4,8 – 5,3 | 1,7 – 2,1 | <0,50 |
| Р6М5Ф2К8 | 0,95 – 1,05 | 3,8 – 4,4 | 5,5 – 6,6 | 4,6 – 5,2 | 1,8 – 2,4 | 7,5 – 8,5 |
| Р9 | 0,85 – 0,95 | 3,8 – 4,4 | 8,5 – 10,0 | < 1,0 | 2,0 – 2,6 | – |
| Р18 | 0,73 – 0,83 | 3,8 – 4,4 | 17,0 – 18,5 | <1,0 | 1,0 – 1,4 | <0,50 |
|
|
|
Быстрорежущие стали изготавливают как классическим способом (разливка стали в слитки, прокатка и проковка), так и методами порошковой металлургии (распыление струи жидкой стали азотом). Качество быстрорежущей стали в значительной степени определяется степенью ее прокованности. При недостаточной проковке изготовленной классическим способом стали наблюдается карбидная ликвация.
В настоящее время использование быстрорежущей стали существенно сократилось в связи с широким распространением твёрдых сплавов. Из быстрорежущей стали изготавливают в основном концевой инструмент (метчики, свёрла, фрезы небольших диаметров). В токарной обработке резцы со сменными и напайными твердосплавными пластинами почти полностью вытеснили резцы из быстрорежущей стали. По применению отечественных марок быстрорежущих сталей существуют следующие рекомендации:
Сталь Р9 рекомендуют для изготовления инструментов простой формы не требующих большого объема шлифовки, для обработки обычных конструкционных материалов (резцов, фрез, зенкеров).
Для фасонных и сложных инструментов (для нарезания резьб и зубьев), для которых основным требованием является высокая износостойкость, рекомендуют использовать сталь Р18 (вольфрамовая).
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.
Конструкционные износостойкие стали
Износостойкими называются стали, характеризующиеся высоким сопротивлением изнашиванию (шарикоподшипниковые, высокомарганцовистые и др.). Шарикоподшипниковые стали марок ШХ6, ШХ9, ШХ15, ШХ15СГ применяются для изготовления колец, шариков и роликов подшипников качения. Высокое содержание углерода (0,95-1,15%) и хром, среднее содержание которого указано в марке в десятых долях процента, обеспечивают их высокую твердость. Кроме того, хром увеличивает прокаливаемость стали. Окончательной термической обработкой является закалка с температур 830-880°C (а зависимости от марок стали) в масле и низкотемпературный отпуск при 150-160°C на твердость не ниже 61-65 HRC.
Износостойкие стали применяют для изготовления деталей, работающих в условиях высоких давлений, ударных нагрузок с одновременным истиранием (трамвайные и железнодорожные стрелки и крестовины, гусеничные траки, звездочки, детали дробильных установок и др.) используется к примеру сталь 110Г13Л. Структура этой стали - высокоуглеродистый аустенит, легированный марганцем. Этот аустенит в условиях трения скольжения при больших удельных нагрузках и ударах наклёпывается и твердость стали повышается до 45-48 HRC при сохранении других свойств.
Высокомарганцовистая сталь аустенитного класса 110Г13Л содержит 13% Mn и 1,2% С. Применяют эту сталь в литом и реже в деформированном состоянии.
Структура стали 110Г13Л в литом состоянии состоит из аустенита и избыточных карбидов (Fe,Mn)3C. Выделение карбидов по границам зерен снижает прочность и вязкость стали. После закалки от 1050–1100 оС в воде в стали образуется структура устойчивого аустенита.
