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

75540. Даниель Дефо, автор «Робінзона Крузо». Контроль позакласного читання 91.5 KB
  Обладнання: підручник текст для читання The uthor of Robinson Crusoe HO1 True or Flse H02 Personlity Quiz H03 Finish the Sentences H04. Т: The topic of our lesson is Dniel Defoe the uthor of Robinson Crusoe. Пред\'явлення тексту для читання Dniel Defoe the uthor of Robinson Crusoe . Т: Hve you ever red Robinson Crusoe Wht do you know bout the uthor of this book Is the book Robinson Crusoe still red by children nd grownups 2 WhileReding ctivities.
75541. Вибір професії. Плани на майбутнє, План-конспект уроку з англійської мови для учнів 9-х класів 38.5 KB
  By the end of the lesson you should be ble: to mtch the English words nd word combintions with their Ukrinin equivlents Level 1; to define different kinds of films by their description Level 2; to sk questions to show your bility of operting the grmmr: the building of the questions of different kinds Level 3; to write bout your plns for the future to check your skills in communictive writing Level 4. Т: Our test consists of 4 levels. You\'ll get 3 points for ech level if you cope with it properly. Level 1 Scope: 3 Mtch the English words...
75542. Літні канікули. Знов у школу. Повторення. Простий минулий час (Past indefinite Tense) 23.77 KB
  So you hve not only to study well but lso to choose wht to do when you leve school. I hope you will choose wht to do in the future so tht you will be useful to our country nd be hppy in your life. Т: Wht things do you ssocite with the words Summer Holidys Write them on the blckbord nd in your vocbulries plese. re you gld to be t school Why Wht did you pln to do during your summer holidys Did your plns come true Where did you go Do you like to spend your holidys in town in the country 4.
75543. Літні канікули. Повторення розділових запитань (Disjunctive Questions) 22.06 KB
  Повторення розділових запитань Disjunctive Questions. Обладнання: підручник тематична картина Літні канікули граматична таблиця Disjunctive Questions 37 Reference Grmmr; українськоанглійські словники речення і розділові питання для гри Find your prtner НО1. We hve to review the grmmr the building of the disjunctive questions to use them in our speech mking it more nturl. By the end of the lesson you should be ble: to use the tgquestions in your dilogues; to use your imgintion describing pictures.
75544. Україна. Географічне положення. Загальна характеристика. Нові ЛО 24.58 KB
  Ввести нові ЛО та відпрацювати їх вживання в мові. Практикувати учнів у читанні тексту з метою отримання загального уявлення (skimming) та з метою максимально повного й точного розуміння всієї інформації, що в ньому міститься (scanning)
75545. Географічне положення та державний устрій України 24.82 KB
  Т: We re going to tlk bout the politicl structure of Ukrine nd its geogrphicl position. By the end of the lesson you should be ble: to recognize nd understnd new words nd word combintions from the topic: The politicl structure of Ukrine in the text; to listen for the min ide nd specific informtion; to tlk bout the politicl structure of Ukrine in brief. One student from the clss is selected who thinks of geogrphicl plce in Ukrine tht must be guessed by the rest of the clss. Exmple: Is it river Is it mountin Is it one of the lrgest cities...
75546. Україна. Життя молоді, План-конспект уроку з англійської мови для учнів 9-х класів 23.9 KB
  People Підтема: Україна. re ll young people like Of course not. Thts why teengers esily come under the influence of other people. Young people re crzy bout music.
75547. Культура та наука в Україні, План-конспект уроку з англійської мови для учнів 9-х класів 22.03 KB
  Обладнання: підручник текст Culture nd Science in Ukrine HO1 Who is who H02. Т: We continue our work on the topic Ukrine. We re going to tlk bout culture nd science in Ukrine. By the end of the lesson you should be ble: to prticipte in common converstionl exchnges nd tell bout this topic using tl text nd wordcombintions s pln; to operte fcts bout Ukrine in new situtions.
75548. Київ - столиця України. Повторення ЛО теми Town Features 25.32 KB
  Обладнання: підручник слайди фотографії комплект учбових картин з видами міста Києва роздавальний матеріал round Kyiv НО1 картки з коротким описанням визначних місць Києва Н02 Mtch the English words nd word combintions with their Ukrinin equivlents H03 Which sentences do not fit to the text bout Kyiv HO4. Т: The topic of our...