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

136 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

645. Совместная работа основания и сооружения 155 KB
  Формы деформаций сооружений. Чувствительность конструкций к неравномерным осадкам. Меры по уменьшению чувствительности зданий к неравномерным осадкам. Комплексная взаимозависимость факторов для решения задачи по устройству фундаментов.
646. Вдосконалення системи автоматизації відділення випарної станції 92 KB
  Умови праці. Наявність шкідливих та небезпечних факторів на робочому місці. Санітарно-гігієнічні вимоги до виробничих приміщень та розміщення технологічного обладнання. Розрахунок звукопоглинаючої конструкції операторського пункту.
647. Использование языка AHDL при проектировании цифровых устройств 159.5 KB
  Описание комбинационного устройства на языке AHDL. Реализация комбинационного устройства в CPLD и FLEX (выбор микросхемы, полная компиляция, моделирование, анализ, быстродействия и временных задержек). Функциональная компиляция и моделирование устройств.
648. Разработка и исследование характеристик платформенной инерциальной навигационной системы полуаналитического типа, построенной с использованием лазерных гироскопов 1.25 MB
  Краткое изложение теоретических сведений cистем координат в которой работает представленная ИНС. Пересчет координат из геоцентрической в географическую систему координат. Разработка алгоритма платформенной инерциальной навигационной системы, работающей в геоцентрической системе координат.
649. Створення програмної оболонки інформаційної системи обліку в Microsoft Excel VBA 202 KB
  Розробити книгу у MS Excel 2000 і скласти програму на мові Excel VBA для обліку нарахування заробітної плати. Ввести текстові і числові дані, записати формули, встановити зв'язок між основною таблицею та довідниками та виконати форматування таблиць. Скласти програму на мові Excel VBA.
650. Доказательства, собранные адвокатом и их правовое значение 120.5 KB
  Общие положения о доказательствах в арбитражном процессе. Понятие и предмет судебного доказывания. Относимость и допустимость доказательств. Письменные и вещественные доказательства. Заключение эксперта.
651. Применение аудио и видеотехнологий в правоохранительной деятельности 130 KB
  Обработка аудиоинформации. Аналого-цифровое преобразование. Технологии звукового синтеза. Форматы записи-воспроизведения аудиосигналов. Программные средства записи-воспроизведения звука.
652. Основы телекоммуникационных технологий и локальные сети в профессиональной деятельности 122.5 KB
  Назначение, компоненты и общая структура компьютерной сети. Современные коммуникационные технологии. Сети интегрального обслуживания. Проводные системы связи. Малогабаритные радиочастотные, инфракрасные и микроволновые системы. Национальные в международные компьютерные сети.
653. Теоретические основы конструирования, технологии и надежности РЭС 334.5 KB
  Принцип работы ЦАП. Импульсный источник питания. Выходной выпрямитель и стабилизатор. Определение основных параметров четырехполюсника. Расчет допусков на входное и выходное сопротивление и коэффициент передачи четырехполюсника.