Инструментальные стали

Сталь для режущих инструментов

Инструментальная сталь должна иметь высокую твердость, износостойкость, достаточную прочность и ударную вязкость (для ударных инструментов).

Поскольку режущая кромка может нагреваться до температуры от 500 до 900 ° C, термостойкость является важной характеристикой. Другими словами, это способность поддерживать высокую твердость и способность к резанию (устойчивость к красному цвету) при длительном нагревании.

Сталь инструментальная углеродистая (ГОСТ 1435).

Содержит от 0,65 до 1,35% углерода.
Сталь U7 … U13A-Высокая твердость, хорошо полируется, недорого и без дефектов.
Из марок стали U7 и U8A могут быть изготовлены деревянные и ударные инструменты, если необходимо увеличить вязкость: штампы, долота, пресс-формы, молотки.
Стали марок от U9 до U12 имеют высокую твердость и износостойкость и используются при изготовлении сверл, метчиков и фрез.
Сталь U13 имеет самую высокую твердость и используется для изготовления пилок и инструментов для гравировки.

Все инструментальные стали отжигают перед изготовлением инструмента, чтобы уменьшить твердость и создать благоприятную структуру.

В случае гиперэвтектоидной стали проводят сфероидизирующий отжиг, и в результате вторичный цементит становится зернистым. Все размеры частиц могут быть получены путем регулирования скорости охлаждения.

Финальная термообработка — закалка и отпуск

Гиперэвтектоидная сталь полностью отверждена, а гиперэвтектоидная сталь отверждена не полностью. Закаленная сталь или мартенсит, или мартенситно-карбидная структура.

Температура отпуска выбирается в зависимости от требуемой твердости инструмента.

Легированная инструментальная сталь

Содержит 0,9-1,4% углерода. Легирующие элементы включают хром, вольфрам, ванадий, марганец и кремний. Общее содержание легирующих элементов составляет до 5%.

Высокая твердость и износостойкость в основном определяются высоким содержанием углерода. Легирование используется для повышения прокаливаемости и прокаливаемости, удержания мелких частиц и увеличения прочности и вязкости.

Термическая обработка включает отверждение и отпуск.

Отверждение осуществляется от температуры 800-850 ° C до масла или ступенчатого отверждения. Это уменьшает вероятность коробления и растрескивания.

Отпуск проходит при низкой температуре 150-200 ° С, обеспечивая твердость HRC 61-66. Чтобы повысить вязкость, температуру отпуска можно повысить до 300 ° C, но в то же время наблюдается снижение твердости HRC 55 … 60.

Изотермическое упрочнение рекомендуется для деревообрабатывающих инструментов из стали 6ХС и 9ХФ. Это значительно улучшает вязкость.

Повышенное содержание кремния (сталь 9ХС) способствует повышению прокаливаемости до 40 мм и повышению стабильности мартенсита при отпуске. Недостатками сталей, содержащих кремний, являются чувствительность к обезуглероживанию при термообработке, плохая обрабатываемость резанием и деформация из-за упрочнения феррита кремнием.

Быстрорежущая сталь

Сталь получила название собственности. Благодаря высокой термостойкости (550-650 ° C) изготовленные из них инструменты могут работать при значительно более высоких скоростях резания.
Сталь содержит 0,7-1,5% углерода, до 18% основных легирующих элементов — вольфрама, до 5% хрома и молибдена, до 10% кобальта
Добавление ванадия увеличивает износостойкость инструмента, но ухудшает полировку. Кобальт повышает термостойкость до 650 ° С и повышает вторичную твердость HRC 67 … 70.

Микроструктура литой быстрорежущей стали имеет эвтектические структурные компоненты. Чтобы получить оптимальные свойства инструментов, изготовленных из быстрорежущей стали, необходимо устранить структурную неоднородность стали — если возможно, карбидную сегрегацию. По этой причине слитки из быстрорежущей стали подвергаются сильной пластической деформации (ковка). В этом случае эвтектический карбид измельчается и достигается более равномерное распределение карбида по поперечному сечению заготовки.

После этого отжиг проводят при температуре 860-900оС. Структура отожженной быстрорежущей стали — мелкий пербит и карбид сорбита, небольшие эвтектоиды и более крупные первичные продукты. Количество карбида составляет около 25%. Сталь с такой структурой хорошо обрабатывается. Подавляющее большинство легирующих элементов находятся в карбидной фазе. Чтобы получить оптимальные свойства стали с готовым инструментом, необходимо обеспечить максимальное насыщение мартенсита легирующими элементами при термообработке. Сталь для измерительных инструментов

Основными требованиями к сталям, из которых состоит измерительное оборудование, являются высокая твердость и износостойкость, а также долговременная стабильность размеров. Последнее требование обеспечивается минимальным температурным коэффициентом линейного расширения и минимизацией структурного превращения во времени.

Для изготовления измерительных инструментов используются:

Высокоуглеродистая инструментальная сталь, легированная и углеродистая (сталь U12, X, X9, HG), после низкотемпературного (120-170 ° С) отпуска и стабилизации в течение 10-30 часов. Рекомендуется проводить холодную обработку перед закалкой. Получите твердость 62-67 HRC.

Цемент и мягкая сталь после низкотемпературного отверждения (Сталь 15, 20).
Нитралой (сталь 38ХМЮА) после азотирования для получения высокой твердости.
Штамп стальной

Инструменты, используемые для формовки металла (штамп, штамп, штамп), изготовлены из штампованной стали.

Есть стали для холодной и горячей деформации.

Сталь для холодной штамповки.

Сталь должна иметь высокую твердость, износостойкость, прочность, ударную вязкость (поглощать ударные нагрузки) и устойчивость к пластической деформации.

Для штампов небольшого размера (до 25 мм) используйте углеродистую сталь U10, U11, U12, чтобы получить твердость 57-59 HRC после закалки. Это обеспечивает хорошую износостойкость и ударную вязкость.

Для крупных изделий используются легированные стали X, X9 и X6VF. Для повышения износостойкости инструмента после термообработки рабочая поверхность цианируется или хромируется.

Чтобы уменьшить разрушение при разрушении, необходимо медленно остывать в интервале температур мартенситного превращения (например, закалка от воды до масла для углеродистой стали и ступенчатое закалка для легированной стали).

Когда ударная сила применяется к перфоратору, используется сталь с высокой вязкостью (сталь 4ХС4, 5ХНМ). Это достигается за счет снижения содержания углерода, введения легирующих элементов и соответствующей термообработки. После закалки проводят высокотемпературный отпуск при температуре 480-580 ° C и получают твердость 38-45 HRC.

Сталь горячей деформации

В дополнение к общим требованиям, эта группа сталей обладает стойкостью к растрескиванию при многократном нагреве и охлаждении, стойкостью к окалине, высокой теплопроводностью для отвода тепла с рабочей поверхности штампа, высокой по поперечному сечению инструмента. Высокая прочность требуется для обеспечения прочности.

Для изготовления молотковых штампов используется углеродистая сталь 5ХНМ, 5ХНБ и 4ХСМФ. Вольфрам и молибден добавляются, чтобы уменьшить тенденцию к подавлению хрупкости. После термической обработки, включая закалку при температуре 760-820 ° C и отпуск при 460-540 ° C, сталь приобретает отпущенную структуру из сорбита или троостита и сорбита. Твердость 40 … 45 HRC.

Штампы с горячей штамповкой работают в более жестких условиях. Для изготовления используется сталь с высокой термостойкостью. Сталь 3Х2В8Ф сохраняет термостойкость до 650 ° С, но ее вязкость уменьшается из-за присутствия карбида вольфрама. Сталь 4Х5В2ФС обладает высокой вязкостью. По мере увеличения содержания хрома и кремния стойкость к окалину стали значительно улучшается.

Твердый сплав

Твердый сплав используется в качестве материала инструмента. Твердые сплавы состоят из твердого карбида и связующей фазы. Они сделаны методом порошковой металлургии.

Твердый сплав характеризуется очень высокой твердостью от 87 до 92 HRC и достаточной прочностью. Твердость и прочность зависят от количества связующей фазы (кобальта) и размера частиц карбида. Чем больше частицы карбида, тем выше прочность. Твердые сплавы характеризуются высокой износостойкостью и жаростойкостью. Основными твердыми сплавами являются ВК (WC + Co), ТК (WC + TiC + Co), ТТК (WC + TiC + TaC + Co). Наиболее распространенными сплавами в группе ВК являются сплавы ВК3, ВК6, ВК8 и ВК20. Цифры указывают процентное содержание кобальта, а остальное — карбид вольфрама WC. TK Group, сплавы T30K6, T14K8 — первое число указывает на содержание карбида титана в процентах, а второе указывает на содержание кобальта в процентах. Эта группа сплавов обладает высокой износостойкостью и превосходной твердостью, жаростойкостью, жаростойкостью и коррозионной стойкостью, но низкой теплопроводностью и высокой хрупкостью. Используется для средних и высоких скоростей резания.

Сплавы, содержащие небольшое количество кобальта, улучшают твердость и износостойкость, но используются для чистовой токарной обработки (VK3, T30K4), поскольку их прочность минимизирована. Классификация коррозионно-стойких сталей и сплавов

Минимизируя содержание углерода и вводя легирующие элементы, можно повысить коррозионную стойкость при формировании твердых растворов с количеством железа, в котором электродный потенциал сплава постепенно увеличивается.

Наиболее важным коррозионно-стойким промышленным сплавом является нержавеющая сталь с высоким содержанием хрома и хромоникеля. На этом рисунке показано влияние количества хрома в железо-хромовом сплаве на электрохимический потенциал сплава.

Хромированная сталь

Содержание хрома должно быть не менее 13% (13-18%).

Коррозионная стойкость объясняется образованием защитной оксидной пленки на поверхности.

Углерод из нержавеющей стали нежелателен, поскольку он истощает раствор хромом, связывается с карбидами и способствует двухфазному состоянию. Чем ниже содержание углерода, тем выше коррозионная стойкость нержавеющей стали.

Различают стали ферритового класса 08Х13, 12Х17, 08Х25Т, 15Х28. Стали с высоким содержанием хрома не могут быть закалены, потому что они не подвергаются фазовому превращению в твердом состоянии. Существенным недостатком ферритной хромистой стали является то, что она более хрупкая из-за своей грубой кристаллической структуры. Эти стали подвержены межкристаллитной коррозии (вдоль межзеренных границ) из-за истощения межзеренных границ хромом. Чтобы избежать этого, вводится небольшое количество титана. Межкристаллитная коррозия связана с тем, что часть хрома вблизи границы зерен взаимодействует с углеродом с образованием карбидов. Концентрация хрома в твердом растворе на границе будет менее 13%, и сталь приобретет отрицательный потенциал.

Из-за тенденции к росту зерен ферритные стали требуют строгих условий сварки и централизованного охлаждения сварного шва. Недостатком является охрупчивание при нагревании в интервале температур 450-500 ° С.

Ферритная сталь используется при изготовлении оборудования для азотно-кислотных заводов (резервуары, трубы).

Жаростойкая, жаропрочная сталь и сплавы.

Термостойкость (стойкость к образованию накипи) — это способность металлов и сплавов выдерживать газовую коррозию при высоких температурах в течение длительных периодов времени.

Если продукты работают в атмосфере окислительного газа при температуре 500,50 ° С без больших нагрузок, они являются достаточными с термостойкостью (например, часть печи).

Сплавы на основе железа сильно окисляются при температуре выше 570 ° С. Это связано с тем, что оксид железа (вюстит) образуется на поверхности металла с простой решеткой (вычитаемый твердый раствор), в которой отсутствуют атомы кислорода в этих условиях, поэтому диффузия кислорода и металла не затрудняется. , Происходит бурное образование хрупкой чешуи.

Основные этапы технологического процесса пайки.	Центробежное литье.
Методы контроля качества сварных и паяных соединений.	Факторы, определяющие продолжительность затвердевания отливок.