45949

Инструментальные стали: классификация, маркировка, свойства, применение

Доклад

Производство и промышленные технологии

Инструментальные стали: классификация маркировка свойства применение. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СТАЛИ. Инструментальные стали предназначены для изготовления режущего измерительного инструмента и штампов холодного и горячего деформирования. Основные свойства которыми должны обладать инструментальны стали: износостойкость прочность при удовлетворительной вязкости теплостойкость прокаливаемость и хорошая обрабатываемость давлением и резанием.

Русский

2013-11-18

24.34 KB

148 чел.

3.Инструментальные стали: классификация, маркировка, свойства, применение.

ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ  СТАЛИ. Инструментальные стали предназначены для изготовления режущего, измерительного инструмента и штампов холодного и горячего деформирования. Основные свойства, которыми должны обладать  инструментальны стали: износостойкость, прочность при удовлетворительной вязкости, теплостойкость, прокаливаемость и хорошая обрабатываемость давлением и резанием.

Стали для режущего инструмента. По теплостойкости материалы, применяемые для изготовления режущего инструмента, делятся на следующие группы:

  1.  Углеродистые стали с пониженной прокаливаемостью и теплостойкостью до 200О С (ГОСТ1435-85).
  2.  Легированные стали повышенной прокаливаемости с теплостойкостью до 300О С.(ГОСТ5950-73).
  3.   Быстрорежущие стали с теплостойкостью до 600О С.(ГОСТ19265-73).
  4.  Твердые сплавы с теплостойкостью до 1000О С (ГОСТ3882-74).
  5.  Сверхтвердые материалы с теплостойкостью до 1200О С.

Углеродистые инструментальные стали. Углеродистые инструментальные стали (ГОСТ1435-99) маркируются буквой У и цифрой, показывающей среднее содержание углерода в десятых долях. Буква А в конце марки показывает, что сталь высококачественная. Всего применяется 7 марок  углеродистых сталей У7, У8, …..У13. Из-за низкой  прокаливаемости (10-12 мм) углеродистые стали пригодны для инструмента сечением до 25 мм. С увеличением количества углерода в стали вязкость падает, а твердость (из-за увеличения количества цементита) растет. Поэтому инструмент, испытывающий ударные нагрузки,  изготавливается из сталей У7, У8, У9 при  HRC  =  48 – 55, а  режущий инструмент, не испытывающий ударных нагрузок из стали У10, У11, У12, У13  при HRC = 62 – 64.   Таблица 4.1                                                                                              Применение углеродистой инструментальной стали (ГОСТ1435-99).

№ п.п.

  Марка

                          Назначение

1.

У7, У8

Инструмент для обработки дерева: топоры, стамески, долота, молотки, кувалды, отвертки, плоскогубцы, фрезы, пилы дисковые и другие аналогичные детали..   

2.

У9, У10

Калибры, инсИнструмент  для обработки дерева:   пилы, сверла, напильники, шабенапильники, шаберы и другие аналогичные детали.

3.

У11, У12

Штампы для холодной штамповки, метчики, шаберы, напильники, штемпели,  колибры и другие детали.

4

У13

Ножи, хирургический инструмент, лезвия, напильники, шаберы, гравировальный инструмент.

                                                                                                     

Легированные инструментальные стали.Легированные инструментальные стали (ГОСТ5950-73) содержат до 5 % легирующих элементов, и относятся к доэвтектоидным сталям перлитного класса. Легирование производится Cr, Mn,. Si, W  для повышения прокаливаемости, закаливаемости, уменьшения трещинообразования при термообработке. Стали подвергаются неполной закалке с температуры  30-50о С выше АС3  и низкому отпуску, что обеспечивает структуру мартенсит отпуска и избыточные карбиды и твердость HRC 62-69. Стали обладают высокой износостойкостью, но низкой теплостойкостью, поэтому применяется для инструмента, работающего при небольших скоростях резания.Сталь маркируется цифрами и буквами. Если впереди цифры нет, то углерода около 1 %. Если цифра есть, то это содержание углерода в десятых долях:Сталь 9Хсодержит С=0,9 %, Х=1 %, остальные буквы и цифры обозеачают содержание элементов  как у легированных сталей.(таблица 4.2)

              Таблица 4.2

Применение инструментальной легированной стали (ГОСТ5950-73).

№ п/п

Марка

   Назначение

1

2

3

1

7ХФ,

8ХФ

Топоры, зубила, ленточные и круглые пилы, обрезные матрицы, ножи, кернеры, резцы.

1

2

3

2

11ХФ,

13Х

Метчики, калибры, хирургический инструмент, шаберы, гравировальный инструмент.

3

ХВ4

Прошивные пуансоны, резцы для чистовой обработки, фрезы для обработки твердых металлов.

4

В2Ф

Ленточные пилы по металлу, ножовочные полотна и другие аналогичные детали.

5

Прокатные валки холодной прокатки, клейма, пробойники, матрицы и пуансоны.

6

Х

Зубила, кулачки, калибры, резцы всех видов,(токарные, строгальные, долбежные).

7

9ХС

Сверла, развертки, метчики, плашки, клейма, фрезы и другие аналогичные детали. .

8

12Х

Мерительный инструмент: калибры, шаблоны, концевые

меры.

9

ХВГ

Ножи, калибры, плашки, протяжки, точные штампы, сверла, фрезы, развертки.

№ п/п

Марка

Назначение

1.

Р18,

Р12,  Р9.

Для всех видов режущего инструмента, при обработке обычных конструкционных сталей.

2.

Р6М3,

Р6М5.

Для инструмента небольших сечений, работающего с ударными нагрузками при обработке обычных конструкционных сталей.

3.

Р18Ф2.

Для инструмента, применяемого при обработке материала повышенной твердости и вязкости.

4.

Р6М5К5, Р9К10

Для инструмента, применяемого при обработке нержавеющих, жаропрочных, высокопрочных сталей и сплавов с повышенной твердостью и вязкостью.

Быстрорежущие стали. Быстрорежущими сталями называются высоколегированные инструментальные стали,  обладающие высокой теплостойкостью (до 650о С) .Быстрорежущие стали  позволяют увеличить скорость резания в 2-4 раза («быстро резать») и  повысить стойкость инструмента в 10-30 раз. Твердость быстрорежущих сталей достигает HRC 65-66. Такие свойства достигаются легированием, в основном, W, а также Mo, Co, V, и соответствующей термической обработкой: закалкой с температуры ~1280о С и трехкратным отпуском при температуре 550-570о С. Быстрорежущие стали (ГОСТ19265-73) маркируются буквой Р(рапид-быстрый,быстрорежущий), цифра после которой указывает содержание в процентах вольфрама – основного легирующего элемента. Содержание углерода (~1 %), ванадия (до 2 %) и хрома (до 4 %) в маркировке не указывается. Mo, Co, V маркируется как обычно. Например, Р6М5 содержит   С =0,9 %,  Cr = 4 % ,     W = 6 %,  Mo = 5 %,  V = 2 % . Быстрорежущие стали по эксплуатационным свойствам делятся на две группы: нормальной производительности (Р18, Р12, Р9, Р9Ф5, Р6М3, Р6М5) и повышенной производительности (Р6М5К5, Р9М4К8, Р9К5, Р9К10, Р10К5Ф5, Р18К5Ф2). Отличие состоит в присутствии кобальта, который способствует  повышению теплостойкости до 650оС. Стали второй группы предназначены для обработки высокопрочных, коррозионностойких, жаропрочных сталей с аустенитной структурой.  Таблица 4.3 Применение быстрорежущих сталей.

Твердые сплавы.Твердые спеченые сплавы типа ВК, ТК, ТТК (ГОСТ3882-74) представляют собой сплавы, состоящие из карбидов тугоплавких металлов (WC, TiC, TaC),связанных кобальтом. Получают твёрдые сплавы методом порошковой металлургии. Теплостойкость таких сплавов достигает 1000оС, а твердость НRC 74-76, что обеспечивает высокую износостойкость. По эксплуатационным свойствам твердые сплавы превосходят инструменты из быстрорежущих сталей и применяются для резания с высокими скоростями. Увеличение в сплаве кобальта снижает твердость, но повышает прочность и вязкость, поэтому сплавы с высоким содержанием кобальта применяются для черновой обработки металлов там, где резцы работают с ударом. С увеличением содержания карбидов возрастает твердость и хрупкость сплава, поэтому такие сплавы применяются для чистовой обработки при безударной работе резца. В зависимости от состава карбидной основы твердые сплавы делятся на три группы: - Вольфрамовая группа состоит из сплавов системы карбид вольфрама-кобальт. Маркируется буквами ВК и цифрой, показывающей содержание кобальта. Теплостойкость сплавов ВК-800оС;-Титановольфрамовая группа состоит из сплавов системы карбиды вольфрама – карбиды титана-кобальт. Маркируются буквами Т,  К и цифрами после них, показывающими содержание в процентах карбидов титана и содержание кобальта, остальное – карбиды вольфрама. Теплостойкость сплавов ТК – 1000о С, твердость выше, чем у сплавов ВК; -Титанотанталовольфрамовая группа образует сплавы системы TiC-TaC-WC-Co. Цифры в марке после букв ТТ показывает суммарное содержание карбидов титана и тантала, а цифра после буквы К- содержание кобальта. Например, ТТ7К12 состоит из 4% карбидов титана, 3% карбидов тантала, 12%кобальта и 81% карбидов вольфрама. Сплавы ТТК отличаются от ВК и ТК большей прочностью, лучшей сопротивляемостью вибрациям и выкрашиванию, поэтому применяются для черновой обработки слитков, поковок, отливок.    Таблица 4.4

Применение твердых сплавов (ГОСТ3882-74).                                                                                                         .

№пп

Марка

Назначение

1.

ВК3

Инструмент для чистового точения, резки листового стекла.

2.

ВК8

Инструмент для чернового точения, волочения и калибровки труб, бурения.

3.

ВК25

Штамповый инструмент для горячей штамповки, для быстроизнашивающихся деталей машин.

4.

Т30К4

Режущий инструмент для чистового точения и нарезания резьб.

5.

Т5К12В

Режущий инструмент для точения по корке, всех видов строгания, сверления отверстий.

6.

ТТ10К8Б

Режущий инструмент для обработки труднообрабатываемых материалов.

Сверхтвердые материалы. К сверхтвердым материалам относятся алмаз (НV=100.000, что в 8 раз превосходит твердость быстрорежущей стали HV =13000 ), и кубический нитрид бора (КНБ-эльбор, боразон). Теплостойкость алмаза 800оС, к тому же он растворяется в железе и для обработки сталей и чугунов не применяется.     КНБ имеет твердость HV=90000, но теплостойкость его 1200оС, поэтому  эльбор применяется для высокоскоростной обработки закаленных, цементованных и труднообрабатываемых сталей, часто заменяя шлифование - точением, что повышает производительность в 3 раза. Стали для измерительного инструмента. Основными свойствами сталей для измерительного инструмента являются:  высокая износостойкость, постоянство размеров и формы в течении длительного времени, возможность получения высокой чистоты поверхности и малая деформация при термической обработке. Этими свойствами обладают низколегированные инструментальные стали Х, ХГ, ХВГ, 9ХС, обрабатываемые на высокую твердость HRC 60-64. Для предотвращения старения, уменьшения остаточного аустенита закалка ведется с возможно низкой температуры (АС3  + 10оС) и низким отпуском 120-140о С, с последующей обработкой холодом.Плоские инструменты (скобы, линейки, шаблоны и т.д.) нередко изготовляются из листовых цементуемых сталей 15Х, 12ХН3А. Для инструмента большого размера и сложной формы применяется азотируемая сталь 38ХМЮ Стали для штампов холодного деформирования.Стали для штампов и другого инструмента холодной обработки давлением должны обладать высокой прочностью, твердостью, износостойкостью, повышенной (при работе с ударом) вязкостью. Для высоких скоростей деформирования, когда происходит разогрев инструмента до 450о С, необходима теплостойкость. Для штампов применяются низколегированные стали (Х, ХВГ, ХВСГ, 9ХС) и углеродистые стали У10, У12. Штампы работающие с ударом термообрабатываются на твердость HRC 54-56, а без удара- на твердость HRC 58-61. Высокохромистые стали (Х12, Х12М, Х12Ф, Х6ВФ) обладают высокой износостойкостью и глубокой (>200мм) прокаливаемостью, поэтому применяются для изготовления крупных инструментов сложной формы: вырубных, чеканочных штампов, накатных роликов, волочильных досок.  Для зубил, гибочных штампов, обжимных матриц применяются стали повышенной вязкости (4ХВ2С, 5ХВ2С, 4ХС, 6ХС, 6ХВ2С). Повышение  вязкости достигается снижением содержания углерода и повышением температуры отпуска, что обеспечивает твердость HRC 45-55.Стали для штампов горячего деформирования.Стали для штампов горячего деформирования работают в условиях ударного нагружения и периодического нагрева и охлаждения, поэтому должны обладать достаточной прочностью, износостойкостью, вязкостью, прокаливаемостью,теплостойкостью,окалиностойкостью,разгаростойкостью. В соответствии с указанными требованиями  для штампов горячей штамповки применяются легированные стали с содержанием углерода 0,3-       -0,6% после закалки и отпуска при Т=550-680С на троостит или троостосорбит.  Для молотовых штампов применяются стали 5ХНМ, 5ХМВ,5ХНВС, термообработанные на твердость HRC 40-45. Для изготовления тяжлонагруженного инструмента, работающего с разогревом поверхности до 700˚ С, применяются стали 3Х2В8Ф, 4Х2В5МФ. Они сохраняют твердость HRC 45 до температуры 670˚ С.  Для инструментов высокоскоростной штамповки применяются вязкие и разгаростойкие стали 4Х5МФС, 4Х5В2ФС, 4Х4ВМФС  Для пресс-форм литья под давлением, работающим в тяжелых условиях (действие расплава металла, нагрев и охлаждение) применяются стали повышенной тепло и разгаростойкости (3Х2В8Ф, 4Х5В2ФС), а также мартенситно- стареющие стали.

                      


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

82112. Электрогидравлический следящий привод подачи фрезерного станка 1.99 MB
  В данной курсовой работе рассматривается электрогидравлический привод подачи фрезерного станка. Привод с гидромотором 8 подачи фрезерного станка с передачей «шариковый винт-гайка» применяется при больших длинах хода стола 10, когда изготовление длинной детали представляет значительные трудности.
82115. Хай вогонь в серцях палає, а пожеж хай не буває 51.5 KB
  Вогонь потрібен всюди: в житлових будинках навчальних закладах для обігрівання приміщень приготування страв Вогонь є символом Олімпійських спортивних ігор перед вогнем біля могили Невідомого солдата люди схиляють голови віддаючи шану загиблим за Батьківщину.
82116. Правила безпечного поводження з газом та газовими приладами 201 KB
  Правила безпечного поводження з газом та газовими приладами. Ознайомити учнів з правилами безпечного користування побутовими газовими приладами. Вчити дітей діяти у разі виявлення запаху газу. Що зараз майже в кожнім домі Є необхідним безперечно Бо варить їжу всім без втоми Хоч він отруйний небезпечний...
82117. Поведінка учня. Вплив поведінки на здоров’я 110 KB
  Мета: Формувати уявлення про ввічливого учня, про вплив поведінки на власне здоров’я та здоров’я оточуючих людей. Формувати вміння встановлювати причинно-наслідкові зв’язки (між настроєм і суперечкою; добрим вчинком і доброзичливим ставленням); узагальнювати сприйняття, використовувати знання...
82118. Эмоции. Умение контролировать эмоции. Положительные и отрицательные эмоции. Практическая работа: моделирование ситуации преодоления отрицательных эмоций 1.41 MB
  Цель: сформировать представление о положительных и отрицательных эмоциях, развивать умения находить связь между характером человека и его здоровьем, воспитывать желание изменять свой характер в лучшую сторону.
82119. Цінуй життя і здоров’я 48.5 KB
  Мета уроку: учити дітей свідомо ставитися до свого здоровя; вчити дотримуватися здорового способу життя: режиму дня раціонального правильного харчування правил гігієни; розвивати зацікавленість дітей до проведення фізичних вправ і загартовувальних процедур; розвивати мовлення вміння висловлювати свою думку...
82120. Ми – за здоровий спосіб життя 44 KB
  Мета: формувати відповідальну внутрішню позицію щодо свого здоров’я на основі позитивних перспективних мотивів; поглиблювати усвідомлення поняття «здоров’я», його багатогранності, необхідності турботи про нього; розширювати знання про негативний вплив шкідливих звичок...