64531

Инструментальные стали

Доклад

Производство и промышленные технологии

Основными материалами для режущих инструментов являются инструментальные стали. К ним относятся углеродистые легированные и быстрорежущие стали. Углеродистые стали. Эти стали обладают высокой твердостью после окончательной термической обработки...

Русский

2014-07-08

301.5 KB

0 чел.

1. Инструментальные стали

Основными материалами для режущих инструментов являются ин-
струментальные стали. К ним относятся углеродистые, легированные
и быстрорежущие стали.

Углеродистые стали. Эти стали обладают высокой твердостью после
окончательной термической обработки (закалки) HRC 62  64 и имеют
низкую твердость в отожженном состоянии (HB 187  207), что обеспечи-
вает хорошую обрабатываемость резанием и давлением. Недостаток угле-
родистых сталей  низкая теплостойкость (200  250' С).

Углеродистые инструментальные стали применяют для режущих
инструментов, работающих при небольших скоростях резания ( 
v=10 :12 м/мин).

Б табл. 1 дано назначение некоторых марок инструментальной угле-
родистой стали (ГОСТ 1435 54) при изготовлении режущих инстру-
ментов.

Легироваипые стали. В зависимости от назначения и свойств инстру-
ментальные легированные стали (ГОСТ 5950  63) подразделяют на две
группы: стали для режущего и измерительного инструмента и стали для
штампового инструмента. Для режущего инструмента наибольшее приме-
нение нашли марки 7ХФ, 11Х, 13Х, ХВ5, 9ХС, ХВГ, 
9Х5ВФ, ХВСГ др.

В обозначениях марок сталей первые цифры указывают среднее со-
держание углерода в десятых долях процента. Они могут не указываться,
если содержание углерода близко к единице или больше единицы. Буквы
за цифрами обозначают: Г  марганец, С  кремний; Х  хром, В-
вольфрам, Ф  ванадий, Н  никель, М  молибден. Цифры, стоящие
после букв, указывают среднее содержание соответствующего элемента
в целых единицах. Отсутствие цифры обозначает, что содержание этого
легирующего элемента равно примерно 1%. В отдельных случаях содержание легирующих элементов не указывается, если оно не пре-
вышает 1,8% . 

Легированные стали обладают по сравнению с углеродистыми по-
вышенной вязкостью в закалеином состоянии, более глубокой прокали-
ваемостью, меньшей склонностью к деформациям и трещинам при закалке.
Режущие свойства легированных сталей примерно такие же, как у угле-
родистых инструментальных сталей, потому что они тоже имеют низкую
теплостойкость (200  250' С).

Назначение легированных сталей, применяемых для изготовления
режущих инструментов, дано в табл. 2.

Быстрорежущие стали. Инструментальные быстрорежущие стали
(ГОСТ 9373  60) приобретают после термообработки высокую твердость,
прочность и износостойкость, сохраняя режущие свойства при нагрева-
нии во время работы до 600  650' С. Это позволяет увеличить скорость
резания инструментами из быстрорежущей стали в 2  4 раза и повышает
их стойкость по сравнению с инструментами из углеродистой или леги-
рованной стали. Преимущества быстрорежущей стали проявляются глав-
ным образом при обработке прочных (а, = 100 кГ|ммз) и твердых сталей
(НВ 200  250) и резании с повышенной скоростью.

Основные марки и химический состав быстрорежущих сталей при-
ведены в табл. 3.

Марки быстрорежущей стали обозначают буквами и цифрами: Р 
означает, что сталь относится к группе быстрорежущих, а цифра после
буквы Р показывает среднее содержание вольфрама (в %) в стали. Сред-
нее содержание ванадия (в %) отмечают цифрой, следующей за буквой Ф,

2. Металлокерамические твердые сплавы

Отечественная промышленность выпускает три группы металлокера-

Мических сплавов: вольфрамовые, титано-вольфрамовые и титанотанталовольфрамовые (ГОСТ 3882  67).

Сплавы первой группы состоят из карбидов вольфрама и металличе-
ского кобальта и обозначаются буквами ВК и цифрой, показывающей
процентное содержание кобальта.

Сплавы второй группы состоят из карбидов вольфрама, карбидов
титана и металлического кобальта. Эти сплавы обозначают буквами ТК
и цифрами. Цифра после буквы Т указывает на процентное содержание
карбидов титана, а цифра после буквы К  на процентное содержание
кобальта.

Сплавы третьей группы состоят из карбидов вольфрама, титана и 
тантала и металлического кобальта. Эти сплавы обозначают буквами ТТ К 
и цифрами. Цифра, стоящая после букв ТТ, указывает на процентное
содержание карбидов титана и карбидов тантала, а цифра после буквы К-
на процентное содержание кобальта.

2.Конструкционные  стали

Углеродистую сталь классифицируют по различным ее призна-
кам. Например, по химическому составу, в зависимости от степени
раскисления, по структуре, качеству и назначению.

По химическому составу различают стали углеродистые и леги-
рованные.

В зависимости от сшпени раскисления стали делят на кипящую,
спокойную и полуспокойную. 

Кипящая сталь раскислена не полностью (только ферромарган-
цем), поэтому она при заливке в изложницу и при кристаллизации
продолжает «кипеть». В результате свободного кипения иэ нее более
полно выходят НМВ. Эта сталь отличается повышенной пластично-
стью, хорошо штампуется, сваривается и поэтому применяется в ос-
новном для изготовления деталей методом штамповки из листов с 
последующей сьаркой. Кипящая сталь дешевле спокойной, однако
из-за значительной неоднородности состава ее применение ограни-
чено. Важным преимуществом является отсутствие сосредоточенной
усадочной раковины в слитке, поэтому на 10 20% увеличивается
выход годного металла.

Спокойная сталь полностью раскислена ферромарганцем, ферро-
силицием и алюминием (пугем их последовательного введения); в 
изложнице застывает спокойно; имеет более однородный состав. Из
нее изготавливают рельсы, колеса, оси, листовые рессоры, пружины,
а также другие детали подвижного состава, испытывающие большие
нагрузки. Такую сталь используют также для изготовления металли-
ческих пролетов мостов.

Пелуслокойвую сталь раскисляют в меньшей степени, чем спо-
койную. Па свойствам она занимаетпромежуточное положение ме-
жду кипящей и спокойной.

По содержанию углерода стали подразделяют на низкоуглероди-
стые, среднеуглеродистые и высокоуглеродистые. 

Низкоуглеродистые стали содержат углерода до 0,25 %; очень
пластичны, но сравнительно малопрочны, используются для изго-
товления малонагруженных деталей и конструкций, в том числе
сварных.

Средиеуелеродистые стали содержат углерода от 0,3 до О% и со-
четают в себе достаточно высокий комплекс вязкостно-прочностных 
свойств. Считаются основным конструкционным материалом в об-
щем и транспортном машиностроении. Эти стали чувствительны к 
росту зерна при нагреве; закаливаются в воде.

Високоуглеродистые стали содержат углерода от 0,7 до 1,3 %; об-
ладают очень высокой твердостью и низкими пластичностью, вязко-
стью и свариваемостью; используются при изготовлении меритель-
ного, режущего и ударно-штампового инструмента, а также деталей
с высокой износостойкостью. При нагреве эти стали чувствительны
к росту зерна, склонны к образованию трещин при закалке в воде; в 
небольших сечениях (до 20 мм) закаливаются в масле.

По назначению углеродистые стали делят на конструкционные и 
инструментальные.

Конструкционные углеродистые стали используют в машино-
строении и строительном деле. В зависимости от величины и харак-
тера нагрузки, прикладываемой к изделиям, выполненным из них,
они делятся на стали обыкновенного качества и качественные.

В сталях обыкновенного качества допускается большее содержа-
ние S, Р, НМВ, газов и других примесей, чем в сталях качественных.
Стали обыкновенного качества в свою очередь подразделяют на три
группы, свойства которых гарантируются ГОСТ 380  71  стали
группы А, группы Б и группы В.

У сталей группы А гарантируются только механические свойства.
Химический состав не гарантируется. Поэтому стали этой группы
можно подвергать только механической обработке; нагревать и сва-
ривать их нельзя. Маркируются они следующим образом: СтО, Ст1 ...
Стб. Номер марки характеризует механические свойства. Гаранти-
руемый предел прочности на разрыв а, находится в пределах 300-
625 МПа, а относительное удлинение перед разрывом б = 22  14 %.
Из этих сталей изготавливают детали для подвижного состава без
термической обработки.

Стали группы Б (БСтО, БСт1 ... БСтб) выпускаются с гарантируе-
мым химическим составом, поэтому их можно нагревать (например,
для ковки), а затем с помощью термообработки исправлять нару-
шенную структуру и придавать необходимые механические свойства.

Стали группы В (ВСтО, ВСт1 ... ВСтб), идущие на изготовление
сварных конструкций, различаются по механическим свойствам и 
химическому составу.

К маркировке недораскисленных («кипящих») сталей прибавля-
ют буквы кп, например, Ст1кп, БСт1кп (остальные обозначения ха-
рактеризуют механические свойства).

Конструкционные углеродистые качественные силами получают
при более строгом соблюдении технологии выплавки и содержание в 
них вредных примесей (серы и фосфора) не должно превышать
0,03 % каждого. Их маркировка состоит из двузначного числа, ука-
зывающего на содержание углерода в сотых долях процента: 05, 08,
10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80 и 85. Кроме того,
выплавляют сталь марки 58 (55пп) пониженной прокаливаемости, а 
также сталь с повышенным содержанием марганца (около 1%)—
601, 65Г и 70Г. Из-за высокой хрупкости конструкционные углеро-
дистые стали содержат углерода не более 0,85 %. Буква А, стоящая в 
конце марки, свидетельствует об улучшенном металлургическом ка-
честве: более полном раскислении, мелком наследственном зерне,
более точном химическом составе и меньшем содержании S и Р (ме-
нее 0,02 % каждого). Качественные стали имеют а, = 340  800 МПа, 
8 = 31  8 %, y = 55  30 %. Из этих сталей изготавливают детали от-
ветственного назначения. Низкоуглеродистые стали могут выплав-
ляться и как «кипящиегс 10кп, 15кп, 20кп.

3.Материалы с особыми физическими свойствами.

Стали и сплавы с особыми физическими свойствами

классифицируются по признаку основного свойства. В соответствии с эги

принципом их можно разделить на следующие группы:


- магнитные и электротехнические стали и сплавы;

- сплавы с особыми тепловыми и упругими свойствами;
-
сплавы с эффектом памяти формы;

- сверхпроводящие материалы;

- радиационно-стойкие материалы;

- другие виды сталей и сплавов с особыми физическими свойствами.

В зависимости от знака и степени магнитной восприимчивости
материалов различают диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики. 

Диамагнетики обладают отрицательной магнитной
восприимчивостью. Они намагничиваются противоположно приложенному
магнитному полю и таким обраюм ослабляют его. К диамагнетикам 
относятся полупроводники (Si, Ge), диэлектрики (полимеры), ряд
переходных металлов (Ве, Cu, Ag, Pb).

Парамагнетики характеризуются слабой намагниченностью под
действием внешнего поля. К парамагнетикам относятся К, Na, Al, а также
такие переходные металлы, как Мо, W, Ti.

Ферромагнетика обладают высокой магнитной восприимчивостью.
Из всех металлов только четыре (железо, кобальт, никель и гадолиний)
обладают высокими ферромагнитными свойствами.

Основные сведения о магнитных свойствах материала дают кривые
намагничивания (рис. 90). Важнейшими являются следующие:

остаточная индукция Ве остающаяся в образце после его
намагничивания и снятия магнитного поля (измеряется в теслах, 1Тл = 10 Гс
(raycc));

Сплавы с особыми упругими свойствами

Сплавы с особыми упругими свойствами, наряду с высоким
сопротивлением малым пластическим деформациям и релаксационной 
стойкостью в условиях статического и циклического нагруженная (как у 
обычных пружинных сталей), долины обладать еще каким-либо одним или
несколькими специальными свойствами: высоким или, наоборот, низким
температур Вым коэффициентом модуля упругости, малым упругим
гистерезисом в упругим последействием, высокой усталостной прочностью,
коррозионной стойкостью, нем агнитностью, электропроводностью,
износостойкостью или другими свойствами. Немаловажно, чтобы сплавы
сохраняли оптимальные значения характеристик упругости при
определенных температурных условиях, так как это определяет точность и 
надежность работы приборов с упругими элементами. Кроме того, они
должны обладать технологической пластичностью для возможности
изготовления изделий заданной конфигурации, хорошей свариваемостью. 

По способу упрочнения и физико-механическим свойствам пружинные
сплавы можно разделить на следующие группы:

- аустенитные дисперсионно-твердеющие коррозионно-стойкие сплавы;

- аустеннтные деформационно-твердеющие коррозионно-стойкие сплавы;
- сплавы с низким и постоянным коэффициентом модуля упругости
(элинвары).

Сплавы с особенностями теплового расширения

Для рада отраслей машиностроения и приборостроения необходимо
применение сплавов со строго регламентированными значениями в 
определённых температурных интервалах эксплуатации таких физических
свойств, как температурные коэффициенты линейного расширения а (ТКРЛ) 
и модуля нормальной упругости б (ТКМУ). Эти коэффициенты определяют
характер изменения размеров дешли и модуля упругости сплава при нагреве.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

16441. Основы банкового права. Учебник 2.35 MB
  О.М. ОЛЕЙНИК ОСНОВЫ БАНКОВСКОГО ПРАВА КУРС ЛЕКЦИЙ На базе анализа действующего законодательства и современных разработок российского правоведения изложены основные положения банковского права. Анализируются понятие содержание и возможности банковского пра
16442. Аренда и купля-продажа земельных участков. Учебник 406 KB
  Оглоблина О.М. Тихомиров М.Ю. Аренда и купляпродажа земельных участков: комментарии и образцы документов под ред. М.Ю. Тихомирова. М.: Изд. Тихомирова М.Ю. 2008. Аренда и купляпродажа земельных участков:комментарии и образцы документов 1. Земельный участок как пре
16443. Купля-продажа земельных участков. Учебник 317 KB
  Оглоблина О.М. Купляпродажа земельных участков. Практическое пособие. Изд. Тихомирова М.Ю. 2006 г. Купляпродажа земельных участков. Практическое пособие I. Основные правила куплипродажи земельных участков 1. Земельный участок как объект куплипродажи ...
16444. Терроризм. Монография 507 KB
  Овчинникова Г. В. Терроризм: Серия Современные стандарты в уголовном праве и уголовном процессе / Науч. редактор проф. Б. В. Волженкин. СПб. 1998. 36 с. Работа посвящена проблемам терроризма как уголовноправовой категории. Автор ко...
16445. Административное право. Учебник 1.79 MB
  Овсянко Д.М. Административное право: Учебное пособие. // Изд. 3е перераб. и доп. – М.: Юристъ 2002. – 468 с. Вопросы курса административного права освещаются в пособии с учетом изменений в законодательстве по состоянию на 1 марта 2000 г. Излагаются исходные положения и понятия одно...
16446. Криминалистика. Учебник 9.28 MB
  КРИМИНАЛИСТИКА Под редакцией доктора юридических наук профессора В.А. Образцова С современных научных позиций с учетом передового опыта работы правоохранительных органов ведущих борьбу с преступностью рассматриваются характеристики криминалистики как облас...
16447. История государственного управления России IX-XX века. Учебник 1.62 MB
  Носова Н. П. История государственного управления России IXXX вв. Содержание [1] Раздел I. Государственные учреждения и особенности государственного управления дореволюционной России [1.1] Тема 1. Государство и государственное управление...
16448. Проблемы борьбы с организованной преступностью и коррупцией. Учебник 703 KB
  Программа спецкурса «Проблемы борьбы с организованной преступностью и коррупцией» рекомендуется для студентов юридических факультетов, институтов, а также для работников правоохранительных органов. Может быть использована при подготовке курсовых и дипломных работ, рефератов и практических занятий по курсу «Криминология». Ко всем темам спецкурса помещена основная рекомендуемая литература. В приложении к программе содержится более полный список источников
16449. Транснациональная организованная преступность, дефиниции и реальность 1.41 MB
  Дальневосточный государственный университет Юридический институт Владивостокский Центр по изучению организованной преступности ТРАНСНАЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗОВАННАЯ ПРЕСТУПНОСТЬ Дефиниции и реальность Монография ...