Тема Материалы для режущих и измерительных инструментов Цель

Тема: Материалы для режущих и измерительных инструментов Цель: Изучить классификацию инструментальных материалов , марки, состав, условия работы инструментов

Классификация инструментальных материалов Материалы для режущих инструментов: 1. Углеродистые стали 2. Низколегированные стали 3. Быстрорежущие стали 4. Спеченные твердые сплавы Сверхтвердые материалы для измерительного инструмента

Режущий инструмент

Сверла

Резцы

Молотки

Зубило

Фрезы

Инструменты из быстрорежущей стали

Из режущей керамики

Из твердых сплавов

Алмазный инструмент

Измерительный инструмент

Углеродистые стали • У 7, У 7 А…У 13, У 13 А. Помимо железа и углерода, эти стали содержат 0, 2… 0, 4% марганца. Инструменты из углеродистых сталей обладают достаточной твердостью при комнатной температуре, но теплостойкость их невелика, так как при сравнительно невысоких температурах (200… 250 С) их твердость резко уменьшается.

Низколегированные стали • 9 ХФ, 11 ХФ, 13 Х, В 2 Ф, ХВ 4, ХВСГ, ХВГ, 9 ХС и др. Эти стали обладают более высокими технологическими свойствами – лучшей закаливаемостью и прокаливаемостью, меньшей склонности к короблению, но теплостойкость их равна 350… 400 С и поэтому они используются для изготовления ручных инструментов (разверток) или инструментов, предназначенных для обработки на станках с низкими скоростями резания (мелкие сверла, метчики).

Быстрорежущие стали • • • К сталям нормальной теплостойкости относятся вольфрамовая Р 18 и вольфрамомолибденовая Р 6 М 5 стали (табл. 2. 2). Эти стали имеют твердость в закаленном состоянии 63… 64 HRC, предел прочности при изгибе 2900… 3400 Мпа, ударную вязкость 2, 7… 4, 8 Дж/м 2 и теплостойкость 600… 620 С. Указанные марки стали получили наиболее широкое распространение при изготовлении режущих инструментов. Стали повышенной теплостойкости характеризуются повышенным содержанием углерода, ванадия и кобальта(ванадиевых сталей наибольшее применение получила марка Р 6 М 5 Ф 3, кобальтовых сталей наибольшее применение нашли марки Р 6 М 5 К 5, Р 9 М 4 К 8, Р 18 К 5 Ф 2, Р 9 К 5, Р 2 АМ 9 К 5 и др. Стали высокой теплостойкости характеризуются пониженным содержанием углерода, но весьма большим количеством легирующих элементов – В 11 М 7 К 23, В 14 М 7 К 25, 3 В 20 К 20 Х 4 Ф. Они имеют твердость 69… 70 HRC и теплостойкость 700… 720 С. Наиболее рациональная область их использования – резание труднообрабатываемых материалов и титановых сплавов. В последнем случае период стойкости инструментов в 60 раз выше, чем из стали Р 18, и в 8 -15 раз выше, чем из твердого сплава ВК 8.

Спеченные твердые сплавы • Твердые сплавы по составу и областям применения можно разделить на четыре группы: вольфрамокобальтовые (WC-Co), титановольфрамокобальтовые (WC-Ti. CCo), титанотанталовольфрамокобальтовы е (WC-Ti. C-Ta. C-Co), безвольфрамовые (на основе Ti. C, Ti. CN с различными связками). •

Вольфрамокобальтовые сплавы (ВК) • • ВК 3 -М ВК 4 ВК 6 -М ВК 6 -ОМ ВК 8 В условном обозначении сплава цифра показывает процентное содержание кобальтовой связки. Например обозначение ВК 6 показывает, что в нем 6% кобальта и 94% карбидов вольфрама. • ВК 10 -М • ВК 10 -ОМ

Титановольфрамокобальтовые сплавы (ТК). • • • Т 30 К 4 Т 15 К 6 Т 14 К 8 Т 5 К 10 Т 5 К 12 Т 30 К 4 и Т 15 К 6, применяют для чистовой и получистовой обработки стали с высокой скоростью резания и малыми нагрузками на инструмент. В то же время сплавы Т 5 К 10 и Т 5 К 12 с наибольшим содержанием кобальта предназначены для работы в тяжелых условиях ударных нагрузок с пониженной скоростью резания.

Титанотанталовольфрамокобал ьтовые сплавы (ТТК). • • • TT 7 К 12 ТТ 8 К 6 ТТ 10 К 8 Б ТТ 20 К 9 танталосодержащие сплавы рекомендуются главным образом для тяжелых условий резания с большими сечениями среза, когда на режущую кромку инструмента действуют значительные силовые и температурные нагрузки, а также для прерывистого резания, особенно фрезерования.

Таблица 2. 7 - Классификация обрабатываемых материалов по группам резания Классификация современных твердых сплавов по международному стандарту ИСО 513 и определение условий их эффективного использования Группа Обрабатываемый материал Р . Пример материала Стали: по ISO (синий) Углеродистые 08 кп, 10, А 12, Ст3, Ст45, А 40 Г, 60, У 7 А легированные 20 Х, 12 ХН 13 А, 38 Х 2 Н 2 МА, ШХ 15 ГС высоколегированные и 7 ХФ, 9 ХС, ХВГ, Р 6 М 5 инструментальные 20 Л, У 8 Л, 35 ХГСЛ, 5 Х 14 НДЛ, Г 13 Стальное литье М Нержавеющие стали 12 Х 13, 12 Х 18 Н 10 Т, 11 Х 11 Н 2 В 2 МФ (Желтый) Титановые сплавы ВТ 1 -00, ВТ 5, ВТ 14 Жаропрочные ХН 32 Т, ХН 67 ВТМЮЛ К Чугуны СЧ 10, СЧ 45, ВЧ 35, ВЧ 100, КЧ 37 -12, КЧ 50 - (Красный Цветные металлы 5 Материалы АМГ 2, Д 16, АЛ 3, ЛС 63 -1, Л 96, ЛО 70 -1, с высокой поверхностной М 00 к твердостью Закаленная сталь HRC 45 -60, ЧХ 16

Материалы, для измерительных инструментов • Стали для измерительного инструмента должны обладать высокой твердостью, износостойкостью, небольшим коэффициентом теплового расширения и сохранять постоянство размеров и формы в течение длительного срока службы. Обычно применяют высокоуглеродистые (заэвтектоидные низколегированные) хромистые стали X (1, 0– 1, 1% С и 1, 3– 1, 6% Сr), ХГ (1, 3– 1, 5% С, 0, 45– 0, 7% Мn, 1, 3– 1, 6% Сr), ХВГ, 9 ХС. Измерительный инструмент из стали X и ХГ проходит закалку с возможно более низкой температуры, обычно 840– 850° С, для получения минимального количества остаточного аустенита. • В закаленной высокоуглеродистой стали при нормальной комнатной температуре в течение длительного времени самопроизвольно протекает процесс старения, который заключается в частичном распаде мартенсита и превращении некоторого количества остаточного аустенита в мартенсит. Старение вызывает небольшое изменение объема в линейных размерах изделия, недопустимое для измерительных инструментов высоких классов точности. • Для предупреждения старения измерительные инструменты продолжительное время (12– 60 ч) подвергают отпуску при температуре 120– 140°С. Твердость после указанной обработки составляет HRC 62– 64. Иногда после закалки производят обработку холодом при температуре -50¸-80°С для более полного превращения остаточного аустенита. • Измерительные скобы, шайбы, линейки и другие плоские и длинные инструменты изготовляют из листовой стали марок 15, 15 Х, 20 Х, 12 ХН 3 А и для получения рабочей поверхности с высокой твердостью и износостойкостью подвергают цементации (стали 15, 20) и закалке; поверхностной закалке ТВЧ – стали 50, 55; для крупного инструмента сложной формы применяют азотируемую сталь 35 ХМЮА.

Требования, предъявляемые к инструментальным материалам высокой теплостойкостью высокая прочность высокую износостойкость высокую твердость. низкая физико-химическая активность инструментального материала по отношению к обрабатываемому • технологическими свойствами • • •