Режущий инструмент - Филиппов Г.В.
Скачать (прямая ссылка):
Сталь изготовляется в виде прутков, заготовок квадратного сечения и полос. По форме, размерам и предельным отклонениям сталь должна соответствовать требованиям: кованая круглого и квадратного сечений —ГОСТ 1133—71; горячекатаная круглого сечения —ГОСТ 2590—71; горячекатаная квадратного сечения—ГОСТ 2591—71 и ГОСТ 4693—77; полосовая — ГОСТ 4405—75; калиброванная — ГОСТ 7417—75; ГОСТ 8559—75 и ГОСТ 8560—67; серебрянка — ГОСТ 14955—77. Сталь марок 11ХФ, ХВ4, X, 9ХС, ХВГ, ХВСГ, В2Ф и др. для изготовления режущего инструмента поставляется отожженной. Твердость ее подлине прутка, заготовки и полосы в зависимости от марки стали колеблется в пределах HB 229—255.
Наибольшее распространение для изготовления режущего инструмента получили стали марок 9ХС, ХВСГ, ХВГ. Основное преимущество этих сталей — возможность изготовления тонкого и длинного стержневого инструмента —протяжек, сверл, метчиков и др.
Быстрорежущие стали. Это стали обладают высокими твердостью (вторичной), износостойкостью, красностойкостью, прочностью и вязкостью, что обеспечивает высокую работоспособность инструмента, изготовленного из них, и его способность выдерживать большие силовые и тепловые нагрузки. Химический состав быстрорежущих сталей приведен в табл. 2.4. Марки сталей расположены в порядке уменьшения в них процентного содержания вольфрама.
Обозначение марки быстрорежущей стали включает в себя буквы, обозначающие основные карбидообразующие и легирующие элементы (P —вольфрам; M —молибден; Ф—ванадий; А —азот; К —кобальт; T —титан; Ц —цирконий) и цифры (за буквами), обозначающие среднее массовое содержание элемента в % (вольфрама, молибдена, ванадия, кобальта). Содержание хрома (~4%) в обозначении всех марок быстрорежущих сталей не указывается.
Влияние отдельных элементов на свойства сталей различно. Углерод в быстрорежущей стали должен находиться в определенном соотношении с карбидообразующими элементами. В последние годы наблюдается тенденция повышения содержания углерода в сталях, что приводит к повышению твердости, красностойкости, но одновременно и к снижению прочности, ухудшению технологических свойств сталей. Примерами сталей с повышенным содержанием углерода могут служить стали марок 10Р6М5, 10Р6М5К5, 10АР6М5 и др.
68
Вольфрам придает быстрорежущей стали красностойкость, а хром —хорошую прокаливаемость. Ванадий также увеличивает красностойкость, но ухудшает шлифуемость стали. Молибден влияет на красностойкость стали так же как и вольфрам, если их соотношение по массе Mo: W = 1,0 : (1,4-т-1,5) и в случаях,если в сталь вводится до 5% молибдена. Увеличение массовой доли молибдена до 3% повышает теплопроводность стали. Кобальт в стали карбидов не образует, но повышает ее твердость и красностойкость. При массовой доле кобальта в стали больше 5% увеличивается ее хрупкость и склонность к обезуглероживанию.
Карбидная неоднородность оценивается по допускаемой ширине полос или скоплений карбидов по восьмибалльной шкале: балл 1 соответствует равномерному распределению карбидов, а балл 8 — литой структуре стали (см. приложения к ГОСТ 19265—73). Инструмент из стали с большой карбидной неоднородностью имеет пониженные стойкость, прочность и получает склонность к выкрашиванию режущих кромок, особенно тогда, когда направление полос карбидов совпадает с направлением нагрузки на инструмент.
Сталь выпускается в виде прутков: горячекатаная круглого сечения —по ГОСТ 2590—71; квадратного сечения —по ГОСТ 2591—71; кованая —по ГОСТ 1133—71; полосовая —по ГОСТ 4405—75; калиброванная по ГОСТ 7417—75; серебрянка — по ГОСТ 14955—77 (выпускается диаметром 1—25 мм включительно). Шайбы изготовляются диаметром 100—200 мм с отношением высоты H к диаметру 0,8—1,3. Шайбы используются для изготовления из них главным образом фрез.
Глубина обезуглероженного слоя (феррит + переходная зона) горячекатаной, кованой и калиброванной стали не должна превышать на сторону 0,5 мм плюс 1% от диаметра круга, стороны квадрата, толщины полосы. На серебрянке обезуглероженный слой не допускается.
Термическая обработка инструмента из быстрорежущих сталей состоит из закалки с последующим двух- и трехкратным отпуском. Нагрев под закалку производится до температуры 1260—1300° С с целью растворить в аустените возможно больше легированных карбидов. В процессе закалки не весь аустенит превращается в мартенсит. Часть его за счет большей устойчивости, вызванной легированием, остается неразложившейся и присутствует в стали в виде остаточного аустенита. Поэтому микроструктура закаленной быстрорежущей стали состоит из первичного мартенсита, остаточного аустенита (до 30%) и сложных карбидов (до 16%) при HRC 62—64. Вследствие малой теплопроводности быстрорежущей стали нагрев ее под закалку ведется с предварительным подогревом во избежание появлений больших термических напряжений и образования трещин в инструменте. Применяется двухступенчатый подогрев при температурах 400—500° С (электропечь) и 840—860° С (соляная ванна), либо трехступенчатый
69
при температурах 300—350, 840 —660 и 1050—HOO0C Нагрев инструмента с 850° С, когда сталь уже находится в пластичном состоянии, до закалочных температур производится быстро. Он осуществляется в высокотемпературных соляных ваннах {1QQ0— 1300° С) яли в камерных печах с контролируемой атмосферой или инертными газами во избежание обезуглероживания поверхности и роста зерна аустенита..
