Позняк Л. А. и др.
ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СТАЛИ
*** 1977 ***
|
ФPAГMEHT УЧЕБНИКА (...) Быстрорежущие стали
Быстрорежущие стали широко применят дли режущих инструментов, работающих в условиях значительного силового нагружения и разогрева рабочих кромок, а также для ряда деталей, работающих при повышенных температурах, нодшшшихра качения, игл топливной аппаратуры, тяжедонагруженных штампов холодного прессования Основные свойства обеспечивающие высокую стойкость инструментов йэ быстрорежущих сталей, это — вторичная твердость, красностойкость, износостойкость, прочность и вязкость Указанные свойства а той или иной степени определяют работоспособность быстрорежущих сталей и эффективность применения отдельных марок Однако в зависимости от вида операций, свойств подвергаемых обработке резанием материалов, основных параметров оборудования и т д роль каждой характеристики может изменяться Так, и а пример, для инструментов простой формы с массивной режущей кромкой при непрерывном точении срок службы инструментов лимитируется вторичный твердостью, красностойкостью и износостойкостью Для инструментов сложной формы, тонколеззнймых, а также анстрУ ментов, используемых иря прерывистом точеики, большое значение ардобреодот прочность к вязкость стали. Повышение того или иного свойства, достигаемого за счет видоизменения химического состава стали, а также режимов ее закалки н отпуска, часто сопровождается сшженкем других показателей Например, с увеличением вторичной твердости н красностойкости наблюдается, как правило, уменьшение прочности и вязкости стали Высокие режущие свойства быстрорежущих сталей обеспечиваются за счет легирования сильными карбидообразующнмп элементами вольфрамом, молибденом, ванадием и иекарбндообразукшнм кобальтом Содержание хрома во всех быстрорежущих сталях составляет 3—4,6% и а обозначения марок не указывается. Практически во всех марках отечественных быстрорежущих сталей допускается содержание серы и фосфора не более 0,03% и никеля не более 0,4% Для дополнительного повышения вторичной твердости к теплостойкости все шаре начинают использовать увеличен не содержания углерода по сравнению с ранее принятым я легирование азотом В зависимости oт химического состава, а следо&агеяьна н уровня основных свойств быстрорежущие стали подразделяю? на стали нормальной и повышенной производительности Стали, легированные вольфрамом и молибденом, при содержании ванадия, не превышающем 2%, ошосят к сталям нормальной производительности (PIS. Р12, Р9, Р6М5, 10Р6М5, Р6М& НРЗМЗФ2Б). Стали с более высоким содержанием ванадия, а также дополнительно легированные кобальтом, относят к сталям повышенной производительности (Р18Ф2, Р12ФЗ, Р6М5ФЗ, Р18Ф2К5, Р12Ф4К& Р12МЗФ2КЗ, Р9М4К&» РЙМ5К5 и др. [4]. По сравнению со сталями нормальной производительности высо-ковакадяевые стали повышенной производи телемоста обладают в основном повышенной износостойкостью га счет наличия аысоко- твердого карбида типа AteC [33, 34}, а кобальтсддержашие стали — более высокими вторичной твердостью, красностойкостью н теплопроводностью Структура быстрорежущих сталей в отожженном состоянии пред ставдяет собой зернистый неолит с включениями эвтектических кар бидов типа Ме, а закаленном состоянии высоколегированный араегоар {мартенсит}, содержащий 0,3—0,5%С, эвтектические карбиды типа AteijG. а также AfeC (а сталях с содержанием ванадия 1,4%) н остаточный аустсннт При отпуске быстрорежу щнх сталей происходит распад остаточного аустенита к частично твердого раствора с выделением д&шероиых частиц легированных ос-таердого раствора с выделением дисперсных частиц легированные значений, достижимых для стали данного состава [38, 39] В литой состоянии эвтектические карбиды образуют сетку, которая дробится при последующей деформации Однако практически при всех используемых условиях деформации абсолютно рааномер лого распределения карбидов не наблюдается Карбидная неоднородность способствует созданию значительной анизотропия свойств по сечению и резкому снижению механических свойств в заготовках больших размеров Карбидная неоднородность выражена сильнее 9 сталях с повышенным содержанием вольфрама, ванадия к кобальта В сталях с медибданкхм размер карбидных частот я их скоплений меньше, что оказывает положительное влияние на механические свойства последних [40, 41. 46] При исследовании структуры и свойств быстрорежущих сталей используют ряд методик, применяемых при изучении высокоуглеро дистих инструментальных я шгаиповых сталей контроль величины зерна дустеинта, проведение испытаний ка статический и яннамнче ский изгиб образцов без надреза, замеры твердости в отожженном и термически обработанном состояниях и т д Следует отметить, что при определении механических свойств быстрорежущих сталей чаще используют испытание на изгиб с определением предела прочности (ааг) Рекомендуются образцы сечением 3X6 или ехб мм В данной работе нспользовалк образцы сечением 6X6 с расчетной длиной 40 мм Для получения высокой вторичной твердости н KpacuocTofiKoctл при удовлетворительной прочности к вязкости закалку быстроре жущнх сталей следует производить с температур, обеспечивающих размер зерна ауетеннта в вольфрамовых н высохованаджшых сталях, соответствующий № 10—П, в сталях с молибденом, как обладающих более высокими механическими свойствами, — № 9—10 Крупное зерно аустеикта может быть допущено и в вольфра мовых сталях для чюоешх инструментов с массивной режущей кромкой Для инструментов сложной формы, тоиколезэпйиых, кзго топленных из всех марок быстрорежущих сталей, размер зерня аустеннта должен быть не крупнее К 10 Для предотвращения процессов окисления и обезуглероживания быстрорежущих сталей рекомендуется использование для нагрева под закалку соляных ванн, раскисленных фтористым магнием (в количестве 3%), а также применение печей с защитной атмосферой при отжиге Эти рекомендация особенно существенны для быстрорежущих сталей, легированных молибденом н кобальтом, которые обладают повышенной здлоаностью к обезуглероживанию В зависимости от сложности инструмента нагрев под закалку проводят с одним или двумя подогревами Первый подогрев — при 400—5О0°С, второй — при 800—8500 Ваджку при narpeae выбирают из расчета 10—15 с па I мм диаметра (толщины) инструмента Охлаждение после закалки можно проводить на воздухе, а масле к а расплаве солей имеющих температуру 500—560С Отпуск быстрорежущих «талей рекомендуется проводить а со ляных ваннах или электрических печах с принудительной циркуляции воздуха для обеспечения равномерного нагрева Ннжний предел установленного температурного интервала отлус ка для каждой стали используют для хшл учения более выгокоГ твердости Отпуск двух трехкратный по часу Охлаждение после отпуска н воздухе Для повышения твердости, износостойкости, коррозионной стой косгя поверхностного слоя режущих инструментов нз быстрорежу щкх сталей используют операции цианирования, азотирования, суль фаднровяняя обработку паром Перечисленные операции являются обычно заключительными Их выполняют после термической обработки, шлифования к заточки Цианирование осуществляют при 560—570РС в течений 5—30 мин (а жидких средах) и 1,5—3 0 ч (й газовой атмосфере) Для жидко спюго цианирования использую1 1шшм с расплавами NaCtf (90% или 50%). NaCO, NaOH (или КОН) Газовое цнанпновинке выполняют в смеси аммиака и науглероживающего газа 1381 Азот кров ал не и п стр у ментов проводят при 550—5600 продолжи делимостью 10—W мни а атмосфере аммиака, степень диссоциации 35—40% Применяют азотирование в смеси 20% аммиака и 80% азота В этом случае обеспечивается меаынач хрупкость слоя Азотирование целесообразно для режущих инструментов (насад пых я сварных), для хвостовой части которых допускается сниже цне твердости ниже HRC 30 Судьфидировааке проводят пряг 450—560°С продолжительностью от 45 мни до 3 ч в жидких расплавах При обработке паром инструментов из быстрорежущих сталей их (гочещают в герметически закрывающуюся печь и при 300—3500 начинают подачу ггара (под давлением 0,1— 0,3 ат) а течение 20— 30 чип для удаления воздуха Затем повышают температуру до 550—5700 выдерживают 30—60 мин и охлаждают в атмосфере пара до 300—3500, после чего прекращают подачу пара, заканчивают охлаждение з печи или на воздухе и немедленно промывают иист рученг в горячем веретенном масле Быстрорежущие стали поставляются в виде горячекатаных, ко ваных холоднотянутых, холоднотянутых шлифованных прутков ц ко заиых щымеддроа (шайб) размерами серебрянка диаметром 1— 25 мм (ГОСТ 14955—69). горячекатаный сорт диаметра»! 8—100 мм (ГОСТ 2590—71) н квадрат 8—100 мм (ГОСТ 2591—71)» кованый еирч диаметром стороной квадрата 40—150 мм (ГОСТ 1133—71), полоса (ГОСТ 4405—75), горячекатаный лист толщинок 1,5—6,0 мм (ТУ 14 I 317—72 к 14 I 818—73), холод и окатан ый лист толщиной 0 8—1,4 мм (ТУ 14 1 1706—76) Отечественны ми металлургическими заводами в настоящее время освоено производство серебрянки из быстрорежущих сталей. |
